水射流用塑料磨料的表面亲水性研究及应用

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1、万方数据50工程甥料应用2009年，第37卷．第5期水射流用塑料磨料的表面亲水性研究及应用崔黎李志涛魏无际黄健(南京T业大学材料科学与工程学院，南京210009)摘要以不饱和聚酯树脂(UPR)通过悬浮聚合法制备水射流用塑料磨料，考察了A120，用量、不同亲水性共聚单体及用量对磨料表面亲水性的影响。结果表明，随着A120，用量的增加，磨料的水接触角增大；加入亲水性共聚单体后，磨料的表面亲水性增强．其中加入甲基丙烯酸羟丙酯(HPMA)时效果最显著；以100份UPR、6份HPMA与30份A1203悬浮聚合制备的塑料磨料，其表面水接触角为24．2。，可以满足水射流工艺的要求，已获得实

2、际应用。关键词水射流塑料磨料不饱和聚酯树脂表面亲水性进入2l世纪以来，随着各种用软金属及其合金材料、高分子及其复合材料(统称软材料)所制得的机器、设备及其零部件、电子元器件及生活用品的不断涌现，人们对这些软材料制品的表面质量要求越来越高。水射流是一种表面加工(如修饰、涂装、消除表面应力、去污、除去飞边和毛刺等)的系要T艺手段。在水射流工艺巾添加喷射磨料，既能够降低喷射压力，又能够提高喷射能力和效率。喷射磨料一般占水射流工艺成本的75％⋯，但是传统的喷射磨料，如SiC、AI：0，、石英、铁丸等硬磨料仅适用于黑色金属，很容易伤害软材料基体表面，所以许多场合需要使用软磨料来处理软材

3、料制品的表面旧。J。高分子磨料是一种适合水射流处理软材料表面的磨料。目前国外对于高分子水射流磨料的研发已经成为技术热点，并已形成系列产品HJ。而国内的高分子磨料主要作为空气射流磨料，一般用于飞机和汽车工业的除漆，这是因为高分子磨料的表面亲水性问题还没有得到很好解决。疏水性的高分子磨料容易在水中和空气中形成i相泡沫【5j，既会影响磨削效果∞J，又会漂浮于水面溢出而损耗，导致回收率低、不利于循环利用、使用成本高。笔者以Al：O，填充不饱和聚酯树脂(UPR)为原料，采用悬浮法制备了水射流用磨料，并用亲水性共聚单体与UPR共聚来改性磨料的表面亲水性，探讨了A1：O，用量、亲水性共聚单

4、体种类及用量对水射流用磨料表面亲水性的影响，并介绍了该磨料的应用效果。1实验部分1．1主要原材料UPR：工业级，常州天马集团；超细A1：O，：工业级，经硅烷偶联剂表面疏水改性，南京海泰纳米有限公司；塑料颗粒参比物：B23，粒径97～105恤m，工业级，日本FujiseikiMachine公司；丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)、甲基丙烯酸羟丙酯(HPMA)：化学纯，市售。1．2主要仪器水接触角测试装置：自制，结构见图1。图1磨料水接触角测试装置不意图1．3水射流用磨料的制备在装有冷凝器和月牙形搅拌桨的500mL圆底四口烧瓶中加入定量的悬浮剂聚乙烯醇(0．1g)、表面活性剂十二烷

5、基苯磺酸钠(0．15g)和水(150g)，调节搅拌转速至500r／min，60℃下搅拌30min。然后缓慢地把充分溶解有引发剂过氧化苯甲酰(0．5g)、一定量亲水性共聚单体和Al：O，及UPR(50g)的混合物料加入烧瓶里，预分散15min。再将烧瓶置人已预先升温的油浴中，在15min内将物料升温至85。C，恒温共聚反应90min，然后经过滤、洗涤、烘干、筛分和再烘干后得到圆整光滑的水射流用塑料磨料。收稿日期：2009—02-23万方数据崔黎，等：水射流用塑料磨料的表面亲水性研究及应用511．4磨料表面亲水性的测定选取粒径97—105斗m的磨料，以统一的堆积密度(高度60mm

6、)装入样品测量管(高度90him)中，形成磨料堆积床。待放置于恒温水浴中的烧杯里的去离子水温度(25。C)稳定后将测量管垂直悬挂，使样品测量管底部砂芯滤膜的下表面与去离子水的水平面平行，并刚好与之接触。去离子水会通过砂芯滤膜渗入磨料堆积床，在渗透压的作用下沿着磨料堆积床的空隙(毛细管)向上渗透，形成水渗透痕迹。根据Washburn方程[7]，渗入半径为尺的毛细管(这里R为磨料堆积床空隙所形成毛细管的当量半径)时，会产生渗透压△P，而△P2是时间t的函数，即：△P2：趔f(1)田式中：卜与磨料堆积床性质有关的参数；7——液体表面张力；卜水接触角；刀——液体粘度。根据△P2一t的

7、线性关系可求出斜率K：K：幽(2)r／将亲水性很好但力学性能较差的蠼料颗粒参比物B23的水接触角设为零，即0=0，则K=助／，7，而实测Ko=18．7。由于堆积密度相同，并均以去离子水为测试介质，所以各测试样品的卢、叼、y值近似相同，不同磨料的表面水接触角0可用式(3)计算：仆arccos(筹)-arccos(惫)(3)2结果与讨论2．1A1：O，用量对磨料表面亲水性的影响在UPR中添加Al：0，的目的是调节磨料的硬度、密度及力学性能，但Al：0，会对磨料表面的水接触角有较大的影响。图2为不同AI：0，