磨料組合物和摻入該組合物的製品的製作方法

2023-06-03 01:14:26 2

專利名稱：磨料組合物和摻入該組合物的製品的製作方法
技術領域：
本發明涉及粘合的磨料組合物和由此製得的製品，該組合物含有磨料顆粒，磨料顆粒分散於整個抗汙和耐磨損的聚脲粘合劑基質中，本發明還涉及製造該組合物和製品的方法。
包含固體或泡沫有機聚合基質的磨料產品是眾所周知的，磨料顆粒分散於整個有機聚合基質中並在基質中粘合。聚合基質一般由硬性、熱固性樹脂，如催化苯酚-甲醛，或彈性高彈體，如聚氨酯或硫化橡膠所組成。
當彈性粘合劑基質用於粘合的磨料中時，它們通常能生產出具有一定程度的柔韌性和彈性的耐磨製品。這些耐磨製品一般可提供比由用硬性、熱固性樹脂製造的粘合的耐磨製品所提供的更光滑的耐磨作用和更精細的表面光澤。因此，彈性粘合的耐磨製品已發現了廣闊的工業應用範圍，例如在金屬和木材加工行業中進行修邊、拋光、和砂磨。然而，這些彈性粘合的耐磨製品常常出現磨料顆粒的過早喪失並且，在某些情況下，部分彈性粘合劑會汙染或轉移到工作物的表面，這是不合需要的。
常規撓性粘合的耐磨製品一般利用彈性聚亞氨酯作為粘合劑基質。聚氨酯粘合劑基質可以是泡沫體，如在美國專利4，613，345，4，459，779，2，972，527，3，850，589;英國專利說明書1，245，373(1971年9月8日公開)中所述;或者聚氨酯粘合劑可以是固體，如在美國專利3，982，359，4，049，396，4，221，572和4，933，373中所述。
儘管包含聚異氰酸酯和低聚氨基苯甲酸酯及胺的反應產物的合成聚合物及其製備方法是已知的，但尚未提出過它們作為粘合的耐磨製品的粘合劑的應用。美國專利4，328，322描述了這樣的聚合物和方法。同樣，與丙烯酸2-甘油酯或甲基丙烯酯2-甘油酯交聯的聚氨酯和聚氨酯/脲已公開於美國專利4，786，657。該對比文獻描述了高當量二醇和二胺、丙烯酸2-甘油酯、二異氰酸酯、和低當量二醇和二胺在生產聚氨酯和聚氨酯/脲中的應用。
本發明的優選實施方案涉及具有模製、整體化、強韌化、加固熱塑性背襯的盤。涉及整體化模製背襯的背景技術包括英國專利1，549，685;德國專利3，416，186;和美國專利3，960，516;4，088，729;4，774，788;以及4，554，765。
受讓人的共同未決的美國專利申請07/811，547(Stout等人)描述了一種塗層耐磨背襯，它包括一種塗有熱固性粘合劑和磨料細粒的加固、強韌化熱塑性背襯。
儘管受讓人的美國專利4，933，373公開了包括改進的彈性粘合劑的磨料產品，其在許多應用方面具有商業上可接受的用途，但在某些應用方面已發現它們在適當保留磨料顆粒方面欠缺且耐磨損效率不足。因此，需要一種在許多應用方面具有改善的磨料顆粒保留性和高度耐磨損效率，並且能夠經濟而安全地裝配到韌性背襯上的抗汙的粘合的耐磨製品。
本發明提供抗汙、耐磨損的粘合的磨料組合物，和摻入該組合物的製品，當將其靠在工作物上推進時，操作平滑，無刀震，以有效的速度產生可接受的表面光澤，同時磨料顆粒的保留得到改善，並且它們可附著到寬範圍的背襯上。
一般來說，可將該組合物描述為(a)和(b)的結合(a)一種具有脲鍵的抗汙和耐磨損的固化彈性聚脲粘合劑基質，該粘合劑基質選自1)平均官能度為2且當量至少為300的第一多官能胺和平均異氰酸酯官能度至少為2且當量至少300的多官能異氰酸酯的反應產物，所述的第一多官能胺在聚合時能夠形成第一軟嵌段，所述的多官能異氰酸酯在聚合時能夠形成第一硬嵌段;和2)官能度至少為2且當量至少為300的多官能異氰酸酯預聚物和平均官能度至少為2且當量至少為300的第二多官能胺的反應產物，所述的多官能異氰酸酯預聚物在聚合時能夠形成第二軟嵌段，所述的第二多官能胺在聚合時能夠形成第二硬嵌段;和(b)分散於整個所述的粘合劑基質中的有效量的磨料顆粒。
本發明的組合物可包括增鏈劑，該增鏈劑包括多官能活性氫取代基，其導致20%(數量)的脲鍵被尿烷鍵所取代，優選最多為5%。然而，優選的組合物是具有100%脲鍵的組合物。
常規的磨料顆粒可在本發明的磨料組合物中使用。本發明的耐磨製品中的磨料顆粒可作為附聚物，即磨料顆粒與相似或不同的粘合體系粘合在一起的聚集物，而不是磨料顆粒中形成的附聚物。磨料顆粒的預附聚物是特別有用的，因為製成的耐磨製品當製成砂輪時，具有高磨耗率，還能產生光滑的表面光澤，具有很低的砂輪重損失並且在使用期間與用單獨的常規磨料顆粒製成的相似砂輪相比具有更低的磨耗或輪重損失。當使用單獨的常規磨料顆粒時，物品中的空隙是可接受的，但在數量和尺寸上應小。按照本發明製成的砂輪可用在金屬、玻璃、陶瓷、複合材料和木材上進行磨耗和拋光操作。
使用預附聚物的本發明的磨料組合物最好在與聚脲聚合物在一起的預先形成的磨料附聚物之間含有空隙。在某些優選的實施方案中，將聚脲聚合物的量調到剛好足夠使得到的耐磨製品保持完整，而不是多到充滿預附聚物之間的空隙。
本發明的一類優選的耐磨製品具有附著於二維或三維背襯上的本發明的磨料組合物。用作背襯的優選材料包括剛性金屬、剛性和撓性聚合材料、複合材料、和織物。
一類特別優選的本發明的耐磨製品是其中韌性、耐熱性、纖維增強熱塑性背襯直接整體模壓到本發明組合物圓盤上並部分進入其空隙中的物品。這一結構最好通過將熔化的含有強化纖維的熱塑性聚合物注模到本發明磨料組合物的主表面上來產生。
一種製造該組合物的優選方法包括將粘合劑前體和磨料顆粒的混合物放入合適的模腔中並在該腔中固化混合物。固化的組合物可用作磨輪，或附著於適宜的背襯上，最好是採用注模技術進行附著，其可用作砂輪。


圖1是本發明的粘合的耐磨製品平面(正視)圖;
圖2是本發明的粘合的耐磨製品部分截面側視圖，它是沿圖1，2-2線截取的;
圖2A是圖2的截面側視圖之一部分的局部放大圖;
圖3是顯示模壓到背襯中的稜紋的粘合耐磨製品後視圖;
圖4是具有本發明的附著體系的圓盤形式的本發明的粘合耐磨製品的第二個實施方案之局部放大截面側視圖，其截取方法一般與圖2類似，但摻入所說的附著體系;
圖5是本發明的粘合耐磨製品的另一實施方案之局部放大截面側視圖，其截取方法一般與圖2類似，但橫跨該圓盤的整個直徑延伸，並從中間稍微迂迴以便中心孔(類似於圖1，區域6)不顯示出來;
圖6是本發明的圓盤形式的粘合耐磨製品的另一實施方案之局部放大截面側視圖，其截取方法一般與圖2類似，但橫跨該圓盤的整個直徑延伸，並從中間迂迴以便不顯示中心孔(類似於圖1，區域6)。
定義如在此使用的，「軟嵌段」是指由官能度至少為2且當量至少為300的多官能胺，或官能度至少為2且當量至少為300的多官能異氰酸酯預聚物的聚合產生的聚脲或聚氨酯/脲的柔軟、撓性聚合嵌段。術語「硬嵌段」是指由(a)官能度至少為2且當量至少300的多官能異氰酸酯或多官能胺，和(b)選擇性的增鏈劑的聚合產生的較硬、撓性較小的聚合嵌段。
「異氰酸酯預聚物」是指異氰酸酯官能大分子多醇或具有能夠形成異氰酸酯封端分子官能團的其它大分子體。
「增鏈劑」是指具有活性氫官能團的低分子量單體，其中「活性氫官能團」從常規意義上講是指存在於分子中的反應性羥基、胺、羧基和/或硫羥基。單獨的軟嵌段在粘合劑中締合形成硬區。
如在此使用的，術語「耐磨製品磨損百分率」是指當耐磨製品或組合物在給定時間內磨擦工作物時其重量減輕除以耐磨製品的原始重量，乘以100，得到耐磨製品磨損百分率;術語「效率」當涉及耐磨製品的耐磨性時是指被磨擦的工作物的重量減輕除以耐磨製品磨損百分率。
下列術語可描述在用本文所述的適用於背襯的組合物製造製品時有用的背襯材料「剛性金屬」是指鐵或非鐵合金，當將其用作背襯材料時，顯示出足夠的勁度以致在使用時，實際上沒有原始形狀的偏斜或歪曲。其實例包括鉛和含鋁的合金，以及各種鋼材組合物;
「剛性聚合物」是指熱塑性或熱固性聚合物，當將其用作背襯材料時，顯示出足夠勁度以致在使用時，基本上沒有原始形狀的偏斜或歪曲。例如，可通過調整背襯厚度進行給定聚合物選擇或通過增強劑的加入提供勁度。其實例包括尼龍6，尼龍6，6，聚丙烯、填充聚丙烯、聚酯、填充環氧樹脂、酚醛樹脂(resole phenolic resin)、酚醛清漆樹脂(novolac phenolic resins)、聚醚醯亞胺、聚苯硫和其它聚合物;
「柔韌性聚合物」是指熱塑性或熱固性聚合物，當將其用作背襯材料時，顯示出與工作物表面的基本可適合性。其實例包括天然和合成橡膠、熱塑性高彈體、聚氨酯、聚酯高彈體、烯屬高彈體、和在正常情況下被視為剛性的較薄的聚合物背襯;
「複合材料」是指纖維強化的或織物強化的聚合材料，包括1)纖維和/或織物組分，和2)熱塑性或熱固性聚合基質。這種作為背襯用於本發明的材料可以是剛性的或撓性的。其實施包括棉織物強化的酚類材料和玻璃纖維強化的聚酯材料;
「織物」是指由纖維和/或紗線經機織或編織，或通過非織造織物成形技術如縫編法、氣流成網法、梳理、紡粘法、熔噴法、溼法成網、或其它已知的織物成形技術製成的紡織材料;
術語「整體模壓」當用於描述具有附著到複合材料背襯上的本發明的磨料組合物的耐磨製品時，是指一部分複合材料背襯進入磨料組合物的一些空隙中並在空隙內固化。該術語不限於任何特定的模壓方法，但注模被認為是最好的方式;
術語「抗汙」是指在給工作物拋光之後，基本上看不到工作物上有殘留的磨料組合物，並且意味著該磨料組合物可靠在工作物上以高操作速度和/或壓力推進而該組合物不會塗抹到工作物上。
粘合的磨料組合物本發明的粘合的磨料組合物是由分散於整個耐擦拭的聚脲粘合劑基質中的磨料顆粒構成，這樣當在機械磨擦下粘合劑基質逐漸降解時粘合劑基質不會塗抹到被磨擦的表面上。
如本文所述，在本發明的粘合的磨料組合物中使用的適宜的粘合劑基質，由軟嵌段和硬嵌段所組成。這些聚脲聚合物是完全適合的，因為生成的磨料顆粒甚至在低粘合劑基質含量下也具有足夠的整體性和磨料附聚物保留性(高效率)，並且基本上是耐擦拭的。如果軟嵌段是多官能胺的聚合產生的，則硬嵌段是多官能異氰酸酯的聚合產生的。如果軟嵌段是多官能異氰酸酯預聚物的聚合產生的，則硬嵌段是多官能胺的聚合產生的。在任一種情況下，都使用基本上等當量的多官能胺和多官能異氰酸酯。
在本發明的實踐中完全適用的聚脲聚合物是由多官能胺製成的，多官能胺是選自下式的低聚芳族多胺
其中n為2-4的整數;每個X為1或2;每個苯核可有對氨基、間氨基、或二間氨基取代基;每個Z為
每個R為氫或具有4個碳原子或少於4個碳原子的低級烷基;G為n價基團，該基團可通過從當量為300-3000的n價多醇或多胺中分別除去羥基或氨基得到。另一種適宜的多官能胺是雙(3-氨基丙基)聚四氨呋喃。
適用於本發明的低聚芳族多胺的製備在美國專利4，328，322中有詳細描述。低聚芳族多胺的當量至少為300較好，至少為400更好，適宜的低聚芳族多胺的實例包括可從Air Products and Chemicals，Inc.商購的低聚芳族多胺，其商品名為POLAMINE 650，POLAMINE 1000，POLAMINE 1000G，POLAMINE 2000和POLAMINE 2900。
低聚芳族多胺具有兩種類型氨基苯甲酸酯或胺，其中Z為
，和氨基苯聚氨酯，其中Z為
低聚芳族多胺最好是一種具有聚(三-，四-，五-，或六-)亞甲基醚主鏈，當量為300-3000的基本上雙官能的氨基苯甲酸封端的低聚物或其結合物。聚四亞甲基醚主鏈組合物是特別優選的。
當用低聚芳族多胺作為軟嵌段時，硬嵌段最好是平均官能度為2.0-4.0的多官能異氰酸酯。多官能異氰酸酯可以是脂族的、環脂族的、芳脂族的、雜環的或其混合物。多官能異氰酸酯最好為平均官能度為至少2.0的芳族或脂族聚異氰酸酯，更好的是官能度為2.0-4.0，最好為2.0-2.5的芳族聚異氰酸酯。多官能異氰酸酯的存在量應足夠與可聚合的混合物中基本上所有的活性氫原子進行反應。多官能胺的活性氫原子與聚異氰酸酯的異氰酸酯基團之比應在0.80-1.1範圍內，更好為0.9-1.1。
在聚合時滿足硬嵌段的上述要求的典型多官能異氰酸酯包括聚(1，4-丁二醇)聚合物和官能度至少為2的芳族或肪族異氰酸酯的聚異氰酸酯封端的反應產物，或二羥基封端的聚酯如聚(己二酸亞己基酯)和官能度至少為2的芳族或脂族異氰酸酯的反應產物。特別優選的多官能異氰酸酯包括1，6-己二異氰酸酯、1，4-環己二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯、對苯基二異氰酸酯、二苯甲二異氰酸酯、萘-1，5-二異氰酸酯、聚合異氰酸酯、及其混合物。
另外，軟嵌段可由聚合的多官能異氰酸酯預聚物製得，聚合時可用作軟嵌段的適宜的多官能異氰酸酯預聚物包括聚(1，4-丁二醇)聚合物和官能度至少為2，更好為2-5的芳族或脂族異氰酸酯的聚異氰酸酯封端的反應產物，或二羥基封端的聚酯如聚(己二酸亞己基酯)和官能度至少為2，更好為2-5的芳族或脂族異氰酸酯的聚異氰酸酯封端的反應產物。聚異氰酸酯封端的反應產物最好是用可與異氰酸酯基團反應的封端劑封端的，在升高的溫度下反應是可逆的以使異氰酸酯基團解封，然後游離的異氰酸酯基團可與多官能胺反應。可商購的封端的多官能異氰酸酯預聚物包括ADIPRENE BL-90，ADIPRENE BL-16和ADIPRENE BL-315(Uniroyal Chemical CO.，Inc.產品)。當使用封端的多官能異氰酸酯時，本發明的耐磨製品最好是多孔的以便於封端劑的揮發。
如剛才所述，當軟嵌段是由聚合的多官能異氰酸酯預聚物製得的時，硬嵌段是由多官能胺的聚合而構成的。聚合時行使硬嵌段功能的適宜的多官能胺包括芳族、烷芳族、或烷基多官能胺，優選伯胺;其實例包括二苯氨基甲烷(MDA)、聚合二苯氨基甲烷，其官能度最好為2.1-4.0，包括雙苯胺(URITHANE 103，可購自Dow Chmical Company，和雙苯胺MDA-85，可購自Bayer公司。雙苯胺CURITHANE 103具有2.3的平均胺官能度且由65%4，4′-二苯氨基甲烷、5%2，4′-二苯氨基甲烷、和30%聚合二苯氨基甲烷所組成。雙苯胺MDA-854，4′-二苯氨基甲烷和15%聚合二苯氨基甲烷且胺官能度為2.2。適宜的烷基胺實例包括1，5-二胺-2-甲基戊烷，和三(2-氨基乙基)胺。
當聚脲粘合劑基質由低聚芳族多胺軟嵌段和多官能異氰酸酯硬嵌段製得時，聚脲聚合物可含有增鏈劑。增鏈劑最好具有2-8的活性氫官能度，2-4較好，其當量小於300，最好小於200，完全適用的增鏈劑是低分子量多官能胺，包括芳族、烷芳族、或烷基多官能胺，優選伯胺。低分子量多官能芳族胺的實例包括二苯氨基甲烷(「MDA」)，官能度為2.1-4.0的聚合二苯氨基甲烷，其包括二苯胺CURITHANE 103，可購自Dow Chemical Company，和二苯胺MDA-85，可購自Bayer公司。
其它適宜的胺增鏈劑實例包括1，2-乙二胺、1，5-二胺-2-甲基戊烷，和三(2-氨基乙基)胺。其它適宜的增鏈劑包括三羥甲基丙烷單烷基醚、乙醇胺、二乙醇胺、二苯氨基甲烷、二乙基甲苯二胺、2-甲基五亞甲基二胺、對苯二胺、1，2-亞乙基二醇、丙二醇(1，2和1，3)、丁二醇(1，4和2，3)、1，4-丁烯二醇、戊二醇、己二醇和辛二醇的各種羥基取代物、三羥甲基丙烷、和它們的混合物。
為使混合物乾燥可將乾燥劑加到多官能胺和多官能異氰酸酯的混合物中。特別是，某些市售分子篩已被用於這些目的。這些分子篩通常最好為鹼金屬鋁矽酸鹽，例如K12〔(AlO2)12(SiO)12〕·XH2O，可購自UOP分子篩吸附劑公司。據推理這些分子篩當與某些矽烷偶聯劑結合使用時也具有催化多官能胺與多官能異氰酸酯之間反應的作用。
用於生產本發明的耐磨製品的磨料顆粒可以是單獨的顆粒，單獨顆粒的附聚物，或它們的混合物(至多50%(重量)單獨的磨料顆粒)。磨料顆粒可以是來自常用於磨料領域的已知磨料。適宜的磨料顆粒實例包括碳化矽(包括耐火塗層碳化矽，如美國專利4，505，720中所述)、氧化鋁、氧化鋁氧化鋯(包括熔融氧化鋁氧化鋯，如美國專利3，781，172，3，891，408和3，893，826中所述，可購自Norton Company of Worcester，Mass，商品名為Norzon)，方體一氮化硼、石榴石、浮石、砂、金剛砂、雲母、剛玉、石英、鑽石、碳化硼、熔融氧化鋁、燒結氧化鋁、α氧化鋁基陶瓷材料(可購自Minnesota mining and Manufacturing Company，商品名為CUBITRON)，如美國專利4，314，827，4，518，397，4，574，003，4，623，364，4，744，802，和歐洲專利公開228，856中所述，以及它們的結合物。優選的磨料是氧化鋁、碳化矽和石榴石。選擇所用磨料顆粒的等級和類型以便產生所需的耐磨性和表面光澤。
含有預先形成的附聚物的本發明的粘合的磨料組合物最好在相鄰的、粘合的預先形成的磨料附聚物之間具有空隙。這些空隙便於散熱和給工作物提供新的磨料顆粒，以及使工作物材料和/或磨料組合物材料構成一個「緩解區」，即，當空隙破裂時可流動的區域，該空隙也可使背襯整體模壓到固化的本發明磨料組合物上。
磨料組合物的空隙和開放程度受磨料附聚物與所用聚脲粘合劑的重量比的影響。預先成形的磨料附聚物最好以相對於粘合劑基質的重量2∶1～10∶1的重量比存在，3.5～1更好。用單獨的磨料顆粒製成的本發明耐磨物品最好不含空隙並且磨料與聚脲粘合劑基質的重量比為2∶1～6∶1。
僅僅由單一磨料顆粒製作的磨料製品最好不含空隙，宜含10-90%(重量)磨料，含40-70%(重量)磨料更好，含40-60%(重量)磨料最好。單一磨料顆粒的粒徑範圍優選從0.005-3.0毫米，從0.03-2.0毫米更好。對於需要高切削速率的那些應用來說，附聚物是特別好的。附聚物的粒徑範圍優選為0.20-2.0毫米。
在一定的自由度範圍內，經控制置於給定模腔內的磨料物質與聚脲粘合劑混合物的相對量，和採用附聚的和非附聚的磨料顆粒混合物可以調節組合物和從本發明組合物製作的製品的密度。在同一模腔內添加磨料和粘合劑的混合物，然後將混合物壓緊可製成砂輪或其它具有高密度的製品。採用預先成形的磨料附聚物製備的本發明的組合物的密度宜從1.0-3.0g/Cm3範圍內，從1.1-2.2g/Cm3更好，而從單一磨料顆粒製得的組合物的密度宜從1.5-3.0g/Cm3範圍內。
如果需要的話，可在組合物中任意選擇地加入成泡劑，潤滑劑，研磨助劑，偶聯劑，增塑劑，填料，增強纖維，著色劑和加工助劑，只要耐塗抹性不受到不利影響即可。常用潤滑劑的實例包括硬脂酸鋰和十二烷基硫酸鈉，濃度為低於或等於10%(重量)。常用研磨助劑的實例包括KBF4和碳酸鈣，濃度低於或等於5%(重量)。常用的偶聯劑包括矽烷和鈦酸酯，濃度為1%(重量)或稍低;常用的增塑劑包括鄰苯二甲酸酯，醇，高分子量醚，濃度為20%(重量)或稍低。常用的填料包括碳酸鈣，滑石，木漿，和硬果殼，濃度為10%(重量)或稍低，常用增強纖維包括長度為0.5-3.0Cm，含量為10%(重量)或稍低的尼龍，聚酯，棉花，和人造絲，線密度從1-50分特，優選從5-15分特的纖維。
製備粘合磨料組合物的方法本發明的粘合磨料組合物可用多種方法中的任何一種來製備，這取決於所要製成製品的形狀及是否利用背襯。磨料顆粒的液體混合物可被澆鑄模塑，傳遞模塑，液體注模，反應注模或採用本領域技術人員周知的其它工藝模塑。製成本發明磨料組合物的優選方法是傳遞模塑。通常，該方法可用以下二步工序描述(a)將經聚合能形成如上所述的硬的和軟的區域的可固化耐塗抹的彈性聚脲粘合劑基材與有效量的磨料顆粒混合，形成可固化磨料混合物;和(b)使混合物固化，生成粘合的磨料組合物。
製備磨料組合物方法的實例包括那些在固化前將混合物加到模具中的方法，和那些在固化前將混合物塗到製成的基材上的方法。其它優選的方法包括採用如上所述的如低聚芳香多官能胺的多官能的胺製備的聚脲粘合劑，並使用製成的單一磨料顆粒的附聚物的方法，如在美國專利第4，799，939號中描述的那些方法。
特別優選的固化方法是在足以使混合物固化的溫度和壓力下，將混合物加熱一段時間。時間、溫度和壓力是相互關聯的，本發明人已經發現，各種條件組合所產生的磨料組合物都在本發明的範圍內，即為耐塗抹，耐磨耗的彈性聚脲粘合劑基材。例如，比較實施例1和3(聚脲粘合劑)與對比例A(聚氨酯粘合劑)的性能結果可知，儘管製備組合物所用的條件不同，實施例1和3都是耐塗抹、耐磨耗的。實施例1和3所用的模具壓力95℃時都為8.9×104牛頓力;而實施例1所用的時間為30分鐘，實施例3所用時間為10小時(氨基苯甲酸酯與異氰酸酯的比例也稍有變化)。
其它可用的方法有，組合物中含有小部分溶劑的方法或將組合物成型時，製成有一定形狀磨料製品的方法，該製品可用作磨料轉塗介質，或阻塊或楔形，或其它對於本領域技術人員來說顯而易見的變化形式。
粘合磨料製品摻有本發明組合物的粘合磨料製品可用於除毛邊，拋光，和砂磨。這些磨料製品可製成帶背層或不帶背層的常見的各種形式，如砂輪，指針，圓盤，圓柱和帶子。磨料製品可以是稍規則或不規則的形狀，用作轉塗介質，或拋光塊或拋光楔。優選的製品是砂輪和圓盤。砂輪通常為正圓柱形，尺寸可非常小如圓柱高為5毫米等級，或非常大如2米或更高，直徑可非常小如10毫米等級，或非常大如1米或更大。通常砂輪中心有開口，用於裝置在適宜的軸上或其它機械承載裝置上，使砂輪在使用中能轉動。砂輪的尺寸，構型，承載方式，和旋轉方式都是本領域熟知的。
參看附圖，圖1環形盤1的前視平面圖，它與圖2的結構結合。環形圓盤1是本發明的粘合磨料盤工作表面2的代表。此處，工作表面2也被稱作前表面或頂表面，通常表示用於磨削工件的表面。工作表面2包括以磨料顆粒13形式的磨料物質，它附著在環形圓盤1複合背層的工作表面2上。區域6是環形圓盤1中的中心孔，用以將圓盤安置在研磨設備的可轉動軸上。
通常，圓盤直徑在6-60Cm範圍內。優選11-30Cm，17-23Cm更好。許多通用的圓盤直徑為17-23Cm範圍內。圓盤通常也有中心孔，即圖1中的區域6，其直徑常為2-3Cm。
參看圖2，通常，粘合環形圓盤1包括附著在背層11上的粘合磨料組合物2。粘合磨料組合物2含有與粘合劑14結合的磨料顆粒13。正如在圖2A中看到的(它是圖2A所示圓盤的放大的剖視圖)，此方案中的背層部分伸到磨料組合物的空隙中，在邊界區域B處背層11與磨料組合物2產生極緊密的吻合。
再參看圖2，如果複合物是優選的話，背層11的結構就由熱塑性粘合材料15和纖維增強材料18構成。纖維增強材料18可以是單一纖維或條束，或者是纖維墊或網。不論纖維增強材料18是單一纖維還是纖維墊，在背層主體中，纖維增強材料18都宜通過熱塑性粘合材料15來分布。更可取的是，這種分布在整個背層11主體中是均勻的。
對於最佳柔韌性和材料存貯特性來說，背層11的厚度一般小於3.0毫米。對於最佳柔韌性來說，優選的背層11的厚度為0.5-2.0毫米。背層11的厚度為1.0-1.8毫米更好。
背層可帶一系列稜，即是現厚薄交替區域，這些稜條模塑到背層中，這對於某些應用的需要更為有利。當這些稜條與支承墊片連結時，被模塑進去的稜條可被用於設計所需要的挺度或「使用中的觸覺」(用有限元素分析法)，改進的冷卻性能，改進的結構完整性，及增強的轉矩傳導。這些稜條可以是直的或彎的，幅射狀的，同心圓的，無規圖案的或它們的結合。
圖3是環形圓盤31的背視圖。環形圓盤31是帶有被模塑進背層材料的一系列幅射狀稜條的粘合磨料圓盤的代表。這個視圖表示圓盤31的背面32，它是與圖1中所示表面相反的圓盤表面。這也就是說，背面32是通常沒有磨料材料的那一面。儘管這個特殊的實施方案表示稜條只部分延伸到中心孔36，留出了不帶模塑進的稜條的區域35，但是，如果需要的話，稜條33可沿整個背面32延伸。
模塑進的稜條可與圓盤的半徑成任意的角度。也就是說，稜條可與半徑成任意角度分布，即，線段從圓盤中心向外緣延伸，角度在0-90°範圍內。稜條也可以與半徑成各種變化角度的圖形分布以使空氣流最大。
此外，確保粘合磨料與工件連接和/或確保連接裝置與工件連接的連接體系可直接模塑到背層中。參看圖4，粘合磨料製品40有一背層41和一連接體系42。連接體系42和背層41連成一體，即成為一個連續(模塑的)結構。通常，如果連接體系是模塑進的連接體系，即直接模塑到背層中，則背層的直徑將小於約12Cm，優選小於約8Cm。另外，連接體系也最好是由熱塑性粘合材料與分布在熱塑性粘合材料中的有效量的纖維增強材料的硬化的組合物構成。至少由於它容易準確地將背層安置在轂的中心，這種完整的連接體系是有利的。也就是說，如果背層是圓盤形的，則連接體系可位於圓盤的幾何中心，這樣容易使其裝在轂的中心。
用於本發明的複合背層也可以用可提供優勢的三維模塑形狀替代。參看圖5中所示粘合磨料製品50的替代設計，圓盤形的背層51有一升高的邊緣區域52。相對於圓盤的中心區域55，升高的邊緣區域52是在圓盤外部邊緣區域53處在背層51中較厚的區域。相對於中心區域55的厚度，升高的邊緣區域52通常優選增加的背層厚度為2-6mm。在圓盤背層51的外部邊緣區域53處，升高的邊緣區域52可具有任意的寬度，而優選為3.5-5.5Cm的環。通常優選的是，升高的邊緣區域52是背層51的唯一區域，該區域有粘合磨料組合物56。
較好的是，本發明的圓盤也可具有縮小的中心區域，如圖5所示，其中圓盤的背層51被模塑成帶有縮小的中心區域58的形狀。
優選且有利的是，對於附加的剛度，用於本發明的優選的複合背層可有增加厚度的邊緣。如圖5所示，這可得到帶有升高邊緣的製品，該邊緣是模塑到磨料材料上的。如圖6中圓盤60所示，背層61也可以在圓盤60的外部邊緣區域63處有一增加了厚度的模塑進的邊緣區域62。相對於圓盤60的全部表面積來說，邊緣區域62的表面積非常小，並從圓盤60的磨料表面65凸出來，即為與工件接觸的表面。相對於背層的中心區域64來說，在背層61的外部邊緣區域63處，較大厚度的環形的邊緣區域62使剛度提高，使得圓盤在翹曲之前能經得住較大的應力。與圖5中所示的實施方案相反，圖6中所示的實施方案在與帶有升高的邊緣區域62的表面相反的那一面上有本發明的粘合磨料組合物66。
用於本發明的複合背層具有足夠的韌性，以致於它們在研磨過程中，尤其是在劇烈的研磨條件下，在所受力作用下，不會有明顯的碎裂或震裂。這就是說，較好的複合背層能在工件磨削界面處壓力至少為7Kg/Cm2(優選至少13.4Kg/Cm2)的條件下進行的研磨操作中，較好地經受使用。
較好地，對於尺寸為25.4mm(寬)×50.8mm(樣板跨距)×0.8-1.0mm(厚度)的樣品來說，用於本發明的複合背層在室溫條件下撓曲模量至少為17，500Kg/Cm2，位移速率為4.8mm/分鐘，以上數據是按ASTM D790試驗方法中概述的方法測定的。更好的是，此處所用的複合背層具有17，500-141，000Kg/Cm2的撓曲模量。
用於本發明的磨料組合物的優選的複合背層也顯示出足夠的撓曲韌性，經得住嚴厲的研磨條件。「足夠的撓曲韌性」是指背層足夠剛挺能經受嚴厲的磨削條件，而沒有不希望的脆性以致在背層中形成碎裂，並由此降低其結構完整性。
通過測量複合背層的衝擊強度，也可證實用於本發明的優選複合背層具有所需要的韌性。用ASTM D256或D3029試驗方法中所述的試驗程序可測得衝擊強度。這些方法包括確定使一指定尺寸的標準試驗樣品斷裂所需的力。較好地，在室溫下，以Gardner衝擊值計，用於本發明的複合背層衝擊強度為至少0.4焦耳(樣品厚度為0.89mm)。更好地，在室溫下，對於厚為0.89mm的樣品，用於本發明的複合背層的Garduer衝擊值至少為0.9焦耳，至少為1.6焦耳最好。
用於本發明優選的複合背層也具有所希望的拉伸強度。拉伸強度是物質不撕裂而能經得住的最大縱向應力的度量。它證實了由在操作中粘合磨料製品可能接觸的工件的不連續處具有的高阻力而產生的不能轉動和「絆住」的阻力。在約150℃，對於厚0.75-1.0mm的樣品所希望至少17.9Kg/Cm寬。
用於本發明優選的複合背層還顯示出適宜的形狀控制力及對如溼度和溫度等環境條件是足夠的遲鈍。這意味著，用於本發明的優選複合背層在很寬的環境條件下具有上述特性。較好地，複合背層在約10-30℃、相對溼度30-50%(RH)範圍內具有上述特性。更好地，背層在很寬的溫度溼度範圍內，即低於0℃至高於100℃和低於10%RH至高於90%RH，具有上述特性。
纖維增強材料的「有效量」是指背層所含纖維增強材料的量足以使背層在前面討論的耐熱性、韌性、撓曲性，剛度、形狀控制、粘結性等方面至少得到改進。
以背層重量計，用於本發明複合背層中的熱塑性粘合材料的用量宜為60-99%，為65-95%更好，為70-85%最好。通常優選的複合背層的剩餘物主要是在整個硬化的背層組合物中的纖維增強材料及(如果有的話)很少空隙。儘管粘合組合物中可有添加的其它組分，但用於本發明的複合背層主要含有熱塑性粘合材料和有效量的纖維增強材料。
用於本發明製品的複合背層中的優選粘合劑是熱塑性材料。熱塑性粘合材料被限定為在高溫下變軟融熔，並當冷卻到室溫時通常又回復到原來的狀態即其原來的物理狀態的那些聚合物材料(優選有機聚合物材料)。在製作過程中，熱塑性粘合材料被加熱到高於其軟化溫度，優選為高於其融熔溫度，使它流動以形成複合背層所需要的形狀。形成背層後，將熱塑性粘合材料冷卻使其固化。用這種方法，熱塑性粘合材料可模塑成各種各樣的形狀和尺寸。
適於製備本發明製品中的複合背層的熱塑性材料的實例包括聚碳酸酯，聚醚醯亞胺，聚酯，聚碸，聚苯乙烯，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，縮醛聚合物，聚醯胺，或它們的結合。其中，優選聚醯胺和聚酯。聚醯胺材料是最好的熱塑性粘合材料，這至少是由於它們固有的韌性和耐熱性，通常能對不帶底漆的優選粘結性樹脂提供良好的粘結能力，並且它們不太昂貴。
用於形成本發明複合背層的最好的熱塑性材料是聚醯胺樹脂材料，其特徵在於它有醯胺基，即-(C＝O)NH-。各種類型的聚醯胺樹脂材料都可以使用，即如尼龍6/6或尼龍6或尼龍類。如果使用酚醛為基質的材料做塗層，即為第一粘結層，則其中尼龍6是最好的。這是因為在尼龍6與酚醛為基的粘結劑之間可獲得優異的粘結特性。
用作本發明製品中背層的市售尼龍樹脂的實例包括以下這些已知商品名的產品，如密蘇裡州聖路易斯的孟山都公司的「Vydyne」;德拉瓦州威明頓的杜邦公司的「Zytel」和「Minlon」;新澤西州皮斯卡特威的Huls America有限公司的「Trogamid T」;新澤西州英利斯頓的Allied化學公司的「Caprou」;賓尼法尼亞州彼斯堡的Mobay有限公司的「Nydur」;及新澤西州帕斯帕尼的BASF公司的「Ultramid」。儘管用礦物填充的熱塑性材料如用礦物填充的尼龍6樹脂「Minlon」可以使用，但是其中的礦物沒有此處所限定的「纖維」或「纖維材料」的特徵;而礦物是顆粒狀的，這些顆粒具有通常低於100∶1的縱橫比。
除了熱塑性粘合材料以外，用於本發明的複合背層還包括有效量的纖維增強材料。此處，纖維增強材料的「有效量」是指其用量足以使硬化背層的耐熱性，韌性，撓曲性，剛度，形狀控制，粘結性等物理特性至少得到改進，但又不是太多以致於產生任何明顯數量的空隙，使背層的結構完整性受到有害的影響。以背層重量計，背層中纖維增強材料的優選用量在1-40%範圍內，在5-35%更好，為15-30%最好。
纖維增強材料可以為單一纖維或纖維束條，或為纖維墊或網。增強材料宜為單一纖維或纖維束條以利於製造通常纖維被限定為細線狀碎段，其縱橫比至少為100∶1。纖維的縱橫比是纖維較長尺寸與較短尺寸之比。纖維墊或網即可以是織物基片，也可以是非織物基片形式。非織物墊是用機械、熱、或化學方法將纖維粘合或纏結製得的纖維無規分布的基片。
在本發明中有用的增強材料的實例包括金屬纖維或非金屬纖維。非金屬纖維包括玻璃纖維，碳纖維，礦物纖維，由耐熱有機物質形成的合成或天然纖維，或從陶瓷材料製得的纖維。用於本發明優選纖維包括非金屬纖維，更好的包括耐熱性有機纖維、玻璃纖維、或陶瓷纖維。
「耐熱性」有機纖維是指在本發明粘合磨料背層製作和使用的條件下，可用的有機纖維必須能抗熔化，否則就會斷裂。有用的天然有機纖維的實例包括木頭，絲綢，棉花，或纖維素。有用的合成有機纖維的實例包括聚乙烯醇纖維，聚酯纖維，人造絲纖維，聚醯胺纖維，丙烯酸纖維，芳族聚醯胺纖維，或酚醛纖維。適於本發明應用的優選有機纖維是芳族聚醯胺纖維。這種纖維可從德拉瓦州威明頓的杜邦公司購得，商品名「Kevlar」或「Nomex」。
一般說來，任何陶瓷纖維都是適用於本發明。適於本發明陶瓷纖維的一個實例是從明尼蘇達州聖、波爾的3M公司購得的「Nextel」。
適用於本發明的最好的增強材料是玻璃纖維，這至少是因為它們使粘合磨料製品具有所希望的特性，而且它們較便宜。此外，加入合適的界面粘合劑，能提高玻璃纖維與熱塑性材料之間的粘結性能。通常用字母等級使玻璃纖維分類。例如，E玻璃(指電)和S玻璃(指強度)。字母碼也指定直徑範圍，例如尺寸「D」表示直徑為6μm的細絲，尺寸「G」表示直徑為10μm的細絲。適用等級的玻璃纖維包括直徑從D至U細絲的E玻璃和S玻璃。優選的玻璃纖維等級包括直徑G細絲的E玻璃和直徑G細絲的S玻璃。市售玻璃纖維是從佛羅裡達州奧茲瑪的特別玻璃公司，俄亥俄州託裡多的歐文-康寧纖維玻璃公司，及密蘇裡州羅拉的Mo-Sci公司購得的。
如果使用了玻璃纖維，就宜將玻璃纖維與界面粘合劑即偶合劑如矽烷偶合劑一起使用，以改善玻璃纖維對熱塑性材料的粘結性。矽烷偶合劑的實例包括那些已知的從密執安州米蘭德的陶化康寧公司購得的商品名為「Z-6020」和「Z-6040」的產品。
通過使用短至100μm，或長至一個連續纖維所需的長度的纖維材料，可得到許多優勢。纖維的長度宜為0.5-50mm，為1-25mm更好，為1.5-10mm最好。優選纖維的增強纖維的纖細度為1-5000旦尼爾，典型的是1-1000旦尼爾。纖維纖度為5-300旦尼爾更好，為5-200旦尼爾最好。可以理解的是，纖維強烈地受到所用的特殊類型的增強纖維的影響。
用於本發明的複合背層，還可包括有效量的增韌劑，以背層總量計，通常為1-15%。優選增韌劑即橡膠增韌劑和增塑劑的實例包括甲苯磺醯胺衍生物(如伊利諾易州芝加哥的阿克佐化學公司出售的商品名為「Ketjenflex 8」的N-丁基對甲苯磺醯胺與N-乙基對甲苯磺醯胺的混合物)，苯乙烯-丁二烯共聚物;聚醚骨架聚醯胺(新澤西州格林羅克的Atochem公司出售的商品名為「Pebax」的產品);橡膠-聚醯胺共聚物(德拉瓦州威明頓的杜邦公司出售的「Zytel FN」);及官能化的苯乙烯-(乙烯丁烯)-苯乙烯三段共聚物(德克薩斯州赫斯頓的殼牌化學公司出售的「Kratou FG 1901」);及這些材料的混合物。在這一組物質中，橡膠-聚醯胺共聚物和苯乙烯-(乙烯丁烯)-苯乙烯三段共聚物是更好的，這至少是由於它們使本發明的背層及製作方法具有有益的特性。橡膠-聚醯胺共聚物是最好的，這至少是由於它們使本發明的背材具有有益的衝擊特性和研磨特性。
如果背層是用注射模塑法製作的，通常以增韌劑丸與其它組分的幹混物形式加入增塑劑。此方法通常使用增韌劑的翻滾共混丸及含纖維的熱塑性材料的丸劑。更好的方法是將熱塑性材料，增強纖維和增韌劑在合適的擠出機中混合，將該共混物做成丸粒，然後送進注射模塑機。增韌劑與熱塑性材料的市售組合物可從新澤西州帕斯帕尼的BASF公司買到「Ultramid」。特別是，「Ultramid B3ZG6」是適用於本發明的含有增塑劑與玻璃纖維的尼龍樹脂。
根據所希望的最終特性，除了上述材料外，本發明背層材料可含有有效量的其它材料或組分。例如，背層可含有形狀穩定劑即其熔點高於上述熱塑性粘合材料熔點的熱塑性聚合物。合適的形狀穩定劑包括(但不限於)聚(苯硫)，聚醯亞胺，及聚芳族醯胺。優選的形狀穩定劑的實例是麻薩諸塞州彼茲菲爾德的通用電氣公司出售的商品名為「Noryl GTX910」的聚苯氧尼龍共混物。
為某些應用目的可加入到本發明背層中的其它材料包括無機或有機填料。無機填料也稱為礦物填料。填料被限定的粒徑小於100μm(小於50μm更好)的顆粒材料。適用於本發明填料的實例包括炭黑，碳酸鈣，矽石，矽膠鈣，冰晶石，酚醛填料，或聚乙烯醇填料。如果使用了填料，從理論上講填料填在增強纖維之間可以防止碎裂在整個背層蔓延。以背層重量計，通常填料的用量不超過20%宜採用至少有效量的填料。此處，本文中「有效量」一詞是指其用量足以填充，但又不會使硬化背層的拉伸強度明顯降低的量。
為某些應用目的可加入到背層中的其它材料或組分包括(但不限於)顏料，油類，抗靜電劑，阻燃劑，熱穩定劑，紫外穩定劑，內潤滑劑，抗氧化劑，及加工助劑。人們在使用這些組分中的部分組分時，通常不會比就希望得到的結果所需要的品種用得更多。
磨料粘合製品的製備(整體模塑背襯)根據本發明，可用各種方法製備耐磨製品。通過注塑法用許多優選的組合物(或成分)來形成整體模塑背襯是優選的。因此，不要過多實驗，就很易得到對製備條件和產品的形狀精確控制。用於本發明的背襯的注塑準確條件依賴於所用注模的類型和型號。
為了生產具有整體模塑背襯的耐磨製品，首先按上述步驟和下面實施例製備本發明粘合耐磨組合物。然後將粘合耐磨組合物充分熟化以作為背襯的備用。
一般形成背襯的成份首先加熱到200-400℃，優選250-300℃，即足夠的流動溫度。簡體溫度一般為200-350℃，優選260-280℃。準確的模溫度為50-150℃，優選90-110℃。循環時間為0.5-30秒，優選1秒。從經濟上講，優選更快的循環時間。
有許多同樣有效的方法可用於注模本發明製品所用基材，如可在注模前將纖維增強物料，如增強纖維與熱塑性物料共混合，這可通過將纖維和熱塑性物料在共混，擠出顆粒而完成。
若用這種辦法，則增強纖維尺寸或長度常為0.5-50mm，優選1-25mm，更優選1.5-10mm。用該法時，加工過程中長纖維有被剪成短纖維的傾向。若基材中除了熱塑性粘合劑和增強纖維而外還包括其它成分或物料，就可在送入注模機之前將其與顆粒相混。應用該法的結果是，構成基材的成分可優選基本上均勻地分散在基材內的粘合劑之中。
另外，還可在模中放入增強纖維的編織席，無紡席或縫製席。並用熱塑性物料和任何選擇性成分注模而填入席中增強纖維之間的縫隙內。在本發明的這方面，增強纖維易在要求方向上取向。此外，增強纖維可為連續纖維，長度由模和/或待製成的製品的尺寸和形狀決定。
在某些情況下，為有利於加工，可將常見脫模劑塗到模上，但若熱塑性物料為尼龍，則模一般不必塗脫模劑。
另外，可一次擠出二或多層而製成適用於本發明製品的複合基材，例如，將兩臺常見擠出機裝在雙層膜模上就可製成雙層基材，其中一層提高粘合劑和磨料顆粒的粘結性，而另一層可含大量填料等，以在不降低性能的情況下降低費用。
本發明其它耐磨製品。
本發明粘合磨料組合物可滌(即灌注或刷塗到)到預製基材上並與之粘結，從而製成粘合耐磨製品，預製基材選自剛性金屬，剛性和柔性聚合物，複合材料，織物等物料。將磨料組合物與預製基材粘合的粘合體系可與將聚集顆粒結合起來的聚脲粘合劑或粘合體系相同或不同。
下述非限制性實施例詳述本發明，其中另有說明而外，所有份數和百分比均以重量計，有關這些例中所用物料的其它細節見於以下的「材料說明」部分。至於磨料粒徑，除了有字頭P說明粒徑符合FEPA-Standard 43-GB-1984而外，其它均符合ANSI Standard B74.18。下表1列出了組成，表明實施例1-14和比較例A-C中每一砂輪中的各成分和用量。這些實施例不應被理解為是對本發明範圍的限制。
下面的文字說明了用於實施例和比較例的所有物料。
材料說明ADIPRENE BL16-商名，為聚(四亞甲基二醇)聚合物與2mol甲苯二異氰酸酯反應而製成雙官能異氰酸酯預聚物後再與甲·乙酮肟嵌段聚合，並具有當量757，可從Uniroyal Chemical Co，Inc.購得。
ADIPRENE BL-90-商名，為聚(六亞甲基己二酸酯)聚合物與2mol甲苯二異氰酸酯反應而製成雙官能異氰酸酯預聚物後再與甲·乙酮肟嵌段聚合併具有當量801，以從Uniroyal Chemical Co，Inc.購得。
CAYTUR31-商名，為亞甲二苯胺氯化鈉混合物在苯二甲酸二辛酯中的50%分散體，當量230，可從Uniroyal Chemical Co，Inc，購得。
CURITHANE 103-商名，為70%亞甲二苯胺和30%聚合亞甲二苯胺的混合物，官能度為約2.3，當量約101，可從美國DOW公司購得。
DESMODUR N3200-商名，為聚合六亞甲基二異氰酸酯，官能度3，當量180，可從Mobay Corporation購得。
DYTEK A-商名，為1，5-二氨基-2-甲基戊烷，可從Du Pont Co.購得，當量58。
ISONATE143L-商名，為聚合MDI(亞甲二異氰酸酯)異氰酸酯當量約145，官能度2.1，可從美國Dow Chemical公司，購得。
MONDUR MRS-5-商名，為聚合亞甲二異氰酸酯，官能度2.4，當量140，可從Mobay Corporation購得。
PAPI2020-商名，為聚合MDI(亞甲二異氰酸酯)，異氰酸酯當量140，官能度3.0，可從美國Dow Chemicel公司購得。
POLAMINE650-商名，為類似於商名為POLAMINE 1000的氨基苯甲酸酯的胺，但平均分子量約650，當量約375，可從Air Products and Chemicals Co.購得，以前可從Polaroid Corporation購得。
POLAMINE 1000-商名，為聚四亞甲基氧化二對氨基苯甲酸酯，平均分子量約1240，當量約620，可從Air Products and Chemicals Co.購得(以前可從Polaroid Corporation購得)。
POLYMEG 1000-商名，為聚(四氫呋喃)聚合物，端基為兩個羥基，可從Qo Chemical，Inc.購得，當量485。
POLY THF 750-商名，為雙(3-氨基丙基)聚四氫呋喃，可從BASF Corporation購得，當量375。
QUADAOL-商名，為N，N，N′，N′-四(2-羥丙基)乙二胺，可從BASF Corporation購得，當量73。
TREN-商名，為三(2-氨乙基)胺，可從W.R.Grace Co.購得，當量49。
POLYMEG 2000-商名，為聚四亞甲基醚二醇，平均活性氫官能度2，平均分子量約2000，可從QO Chemical Inc.購得(長鏈飽和預聚脲)。
Polybd R-45HT-商名，為端基為羥基的聚丁二烯(長鏈二烯預聚脲)，平均活性氫官能度為2.4-2.6，平均分子量約2800，可從Atochem Inc.購得。
L-562-商名，為矽氧烷表面活性劑，可從Umion Carbide Corporation購得。
KR-55-商名，為四(2，2-二烯丙氧甲基)丁基，二(雙十三烷基)亞磷酸酯基鈦酸酯(鈦酸酯偶聯和分散劑)，可從Kenrich Petrochemicals Inc.購得。
PALATINOL 711-P-商名，為苯二酸C7，C9和C10二烷基酯混合物(增塑劑和降粘劑)，可從BASF Corporation購得。
TRIGONOX 21-OP50-商名，為過氧-2-乙基己酸叔丁酯(交聯引發劑)，可從AK20 Chemical Co.購得。
MOLECULAR SIEVG 3A-商名，為K12〔(AlO2)12(SiO2)12〕·xH2O，「A」型晶體結構鉀，是鹼金屬矽鋁酸鹽，可從UOP Molecular Sieve Absorbents Co.購得。
試驗方法1穿孔板研磨試驗每種情況下，砂輪固定在適宜的側法點之間並裝在轉速1200rpm的軸上。試驗前，砂輪用金剛石頭工具整理。其中將金屬件靠緊轉動砂輪，用力2625N/m，金屬件由尺寸為50×280mm的16軌1008CRS穿孔板組成，其中衝有4mm直徑孔，46%開度，貨型號041，可從Harrington King，Chicago，Illinois購得。試驗金屬穿孔帶以每分鐘12周速率上下移動(一周)，上下移動距離140mm。穿孔試驗金屬帶在轉動砂輪上緊壓1分鐘，之後測量穿孔金屬帶和砂輪的重量損失，砂輪重量損失除以砂輪總重的商再乘100而得砂輪磨損百分數(表2)。表2中還列出了效率值，為穿孔金屬被切削量或重量損失除以砂輪磨損百分值。表2也註明了是否可觀察到任何砂輪粘合劑粘到或轉移到試驗帶上。其中若有可肉眼觀察到的砂輪粘合劑粘到試驗工件上就記為粘汙。優選是在磨損百分數和高效率值之間尋求平衡，但視要求工件性能，該平衡可向低磨損百分數或高效率值方向移動。
試驗方法2鋼環研磨試驗鋼環研磨試驗提供在各種應用情況下自動評價本發明磨料製品的手段。在該試驗中，試件為外徑30.5cm，內徑28.0cm，厚5-11cm的中碳鋼環，裝在轉速45rpm的轉動臺上。待試驗的磨料盤裝在17.8cm直徑的硬質支撐墊上，轂為10.2cm，可從Minnesota Mining and Manufacturing Company，St.Paul，Minnesota購得，商名分別為3M Part Nos.05144-45192和51144-45190盤/支撐墊組合體裝在可使盤以5000rpm轉動(零負菏)的電動研磨機上。再將研磨機裝在恆定負荷機上，其商名為「MECHANITRON CFD 2100」，可從Mechanitron Corporation，Roseville，Minnesota購得，該負荷機可保證對粘在環形工件上的磨料盤施加4.54kg的負荷。磨料盤/支撐墊/恆定負荷機組合體裝在預先從Cincinnati Milacron，Industrial Robot Division，Greenwood，South Carolina購得的商名為「Type T3 Industrial Robot」的機器人上即可實現其定位。研磨組合體的位置應使環在大致3點鐘的位置沿其表面磨削。
每一試驗開始時，將環稠重並對其表面光澤(磨失深度的算數平均值(Ra))進行測定，其中應用表面光度儀，是從Taylor Hobson，Leicester，England以商名「Surtronic 3」購得的。然後將環送迴轉動臺上。在將待試驗磨料盤裝到支撐墊上之前，將該盤稱重。機器人將被驅動的磨料盤定位以使其在環平面上運轉並且繞環半徑定義的軸與傾斜成大約6°角，從而使盤「後根著地」(Was heeled)並且通過與環平面接觸而稍為折曲。每個試驗盤在該位置上運轉1分鐘。
然後每一試驗盤繞基本上平行於環切線的軸轉+10°以使環外邊緣被接觸並且再試驗30秒。
之後，每一試驗盤再轉-10°以再使平面接觸1分鐘，此後再轉-10°以使環內邊緣被接觸30秒。
將盤再轉+10°又使環平面最後研磨1分鐘，從而每種情況下完成4分鐘試驗周期。在某些試驗中，每4分鐘周期後測定環重，磨料盤重和工件光澤。試驗總共持續20個4分鐘周期或直到盤不再能有效地磨擦工件而失效，即有更多的磨料留在盤上為止。
完成這些試驗周期後，工件稱重而確定工作中物料去除(切下)量，將磨料盤稱重而確定剩餘磨料量及最終表面光澤。
實施例1將230商名POLAMINE1000(軟質部分)的多官能胺，66g商名ISONATE143L(硬質部分)的多官能異氰酸酯和1300g180級氧化鋁磨料顆粒製成的尺寸為16-32級磨料附聚物混合製成磨料砂輪。其中多官能胺和多官能異氰酸酯在大容器中用空氣驅動的推進器型攪拌器預混1分鐘後，加磨料附聚物並在磨料附聚物共混後再持續攪拌1分鐘。這些實施例中所用耐磨塊由80%P180級氧化鋁，5%A段鹼催化酚醛樹脂粘合劑(70%固體)，7%冰晶石和1%尺寸約5-75μm(平均約35μm)的玻璃珠組成，已見於USPat.No.4799939。
1200g上述混合物放入模中以製成外徑203mm，中心孔32mm和厚25mm的耐磨砂輪。封模後將模移入水壓機的加熱模板之間。壓力8.9×104N，將模板加熱到95℃，該壓力下模在壓力機中保持30分鐘。所得砂輪平均密度1.5g/cm3。
該砂輪從模中取出並按試驗方法1評價，結果列於表2。
實施例2同於實施例1製造並評價實施例2的砂輪，只是用多官能異氰酸酯PAPI2020代替多官能異氰酸酯ISONATE143L作為聚脲粘合劑的硬質部分。
實施例3同於實施例1製造並評價實施例3的砂輪，所不同的是用200g(而不是230g)多官能胺POLAMINE1000，58g多官能異氰酸酯DESMODUR N3200(硬質部分)和1118g(而不是1300g)耐磨塊。將1200g粘合劑和磨料混合物放入實施例1的模中，然後於95℃固化10小時，而不是如實施例1的30分鐘。
實施例4在此實施例，實施例5-8和比較例A及B中，軟質部分為雙官能異氰酸酯。向1092g雙官能異氰酸酯嵌段預聚物ADIPRENE BL-16中加入84g二氨基甲基戊烷DYTEKA(硬質部分)，雙官能胺，物料用實施例1的攪拌器持續攪拌10分鐘。向該樹脂混合物中加入1300g實施例1所述磨料塊，然後再攪拌1分鐘而製成稠密混合物。1200g粘合劑和磨料混合物放入模中並如實施例1壓制。壓制後拆除模頂，開模放入熱空氣對流箱中，於135℃放置2小時，所得砂輪從模中取出並135℃固化4小時，其評價方法同於實施例1。
實施例5
同於實施例4製造和評價砂輪，不同的是將1000g(而不是1092g)雙官能異氰酸酯嵌段預聚物ADIPRENE BL-16和65g胺TREN(而不是84gDYTEK A)充分混合約5分鐘。向300g該樹脂混合物中加入1300g磨料塊，混合約5分鐘後將1200g該混合物如實施例4放入模中並固化。
實施例6同於實施例4製造和評價砂輪，只是各成分為250g雙官能異氰酸酯嵌段預聚物ADIPRENE BL-16，86g二苯胺氯化鈉絡合物CAYTUR31和1456g磨料塊。將1200g該混合物在實施例1-5所述模中120℃固化18小時。
實施例7同於實施例4製造和評價該例的砂輪，只是各成分為317g二苯胺CURITHANE103(硬質成分)，將其預熱到65℃使其熔化，接著加入2421g雙官能異氰酸酯嵌段預聚物ADIPRENE BL-16(軟質部分)，之後攪拌1小時。向300g該樹脂混合物中混入1300g磨料塊，1200g磨料將在(實施例1所用)模中於135℃固化4小時後從模中取出模製砂輪並於135℃後續再固化4小時。
實施例8同於實施例4製造和評價該例的砂輪，只是各成分為34g二苯胺CURITHANE103，將其加熱到65℃後緩慢攪拌加入270g已預熱到60-70℃的雙官能異氰酸酯嵌段預聚物ADIPRENE BL-90中。然後加入1300g磨料塊並充分攪拌混合。1200g該混合物在實施例1所所模板壓力機中的模內壓制，壓制後開模而取出砂輪，再於135℃後續加熱4小時。
比較例A類似於實施例2製造和評價比較例A的砂輪，只是用聚(四氫呋喃)聚合物POLYMEG1000多元醇代替氨基苯甲酸酯POLAMINE1000。在該比較例中將230g聚(四氫呋喃)聚合物(軟質部分)與66g聚合亞甲基二異氰酸酯PAPI2020和1300g磨料塊混合。1200g磨料和樹脂粘合劑混合物放入實施例1所述模中並於135℃固化10小時(不加壓，這不同於實施例1)，然後於135℃後續固化4小時。與實施例2比較，該砂輪出現過度磨損。
比較例B類似於實施例4製造和評價比較例B的砂輪，只是比較例B中，各成分為1000g雙官能異氰酸酯嵌段預聚物ADIPRENE BL-16，將其與96g端基為羥基的二胺QUADROL(硬質部分)和0.3g二月桂酸二丁基錫催化劑混合10分鐘。然後向300g該樹脂混合物中加入1300g磨料塊。
1200g樹脂/磨料塊混合物分別放入實施例1所述模中並於135℃分別固化4小時，之後在砂輪從模中取出後於135℃後續固化4小時。
實施例9低分子量多聚多胺(軟質部分)與1，4-丁二醇(硬質部分)混合併用多官能異氰酸酯PAPI2020(硬質部分)固化而通過實施例1所述辦法將磨料顆粒塊粘合進入砂輪中。該例中所用磨料塊由80%P120級氧化鋁，6%A段鹼催化酚醛樹脂粘合劑(70%固體)，9%冰晶石和5%木漿組成，粒徑約為16-32級，其製造方法已見於USPat.No.4652275，組成詳見於表1。
實施例9的砂輪評價方法類似於上述試驗方法1所述，但輪胎轉速為2000rpm，結果列於表2，砂輪性能令人滿意，並且試驗工件上沒有砂輪粘合劑粘汙或轉移。
實施例10將500g聚四亞甲基氧化二對氨基苯甲酸酯(商名POLAMINE 1000)，113g聚合亞甲二異氰酸酯PAPI2020和2452g如實施例9所述磨料塊混合製成耐磨砂輪。將氨基苯甲酸酯和二異氰酸酯在大容器中預混後，加入磨料顆粒塊。然後將容器中的混合物搖蕩5分鐘。
1200g該混合物放入實施例1所述模中。封模後將其置於水壓機的加熱模板之間，加壓8.9×104N。該模板加熱到95℃，並且使模在該壓力下在該壓力機中保持30分鐘。
該實施例的砂輪按實施例9所述方法評價。
實施例11該實施例的砂輪用如實施例1中的方法製造並如同實施例9評價，只是將250g聚四亞甲基氧化二對氨基苯甲酸酯(商名「POLAMINE 1000」)，60g聚合亞甲基二異氰酸(商名「PAPI2020」)和1240g粒徑16-32級磨料塊混合製成耐磨砂輪。磨料塊由80%240碳化矽磨料顆粒，9%A段鹼催化酚醛樹脂粘合劑(70%固體)，11%冰晶石和1%平均直徑35μm的空心玻璃珠組成。其製造方法見於USPat.No 4799939。
實施例12在該實施例中，應用非塊狀的磨料粒。向200g聚四亞甲基氧化二對氨基苯甲酸酯(商名POLAMINE 1000)中加入46g聚合亞甲基二異氰酸酯PAPI 2020，並攪拌5分鐘後，加入2214g80級氧化鋁磨料顆粒，之後再充分混合約10分鐘1800g該混合物同於實施例1放入模中並固化。該砂輪同於實施例9進行評價，結果列於表2。
實施例13同於實施例1製造和評價該實施例的砂輪，只是在該例中各成分為400g聚四亞甲基氧化二對氨基苯甲酸酯POLAMINE 1000和93g聚合亞甲基二異氰酸酯MONDUR MRS-5。各成分充分預混後，再與1479g60級氧化鋁耐磨顆粒混合。1700g該磨料/粘合劑混合物在實施例1所述模中於120℃固化30分鐘並在從模中取出後再於120℃後續固化1小時。
該實施例的砂輪評價方法同於試驗方法1，只是其轉速為2000rpm並且穿孔金屬件以每分鐘30周的速度上下移動。其它情況和結果列於表1和2。
實施例14該實施例的砂輪按實施例13製造和評價，只是用1500g60級碳化矽磨料顆粒代替氧化鋁。1500g磨料/粘合劑在模中固化。
比較例C該耐磨砂輪用聚氨酯彈性粘合劑製造，粘合劑的製造方法是將500g聚四氫呋喃聚合物POLYMEG 2000多元醇，72g聚合亞甲基二異氰酸酯PAPI 2020和0.2g二月桂酸二丁基錫催化劑混合。預混粘合劑與1288g60級碳化矽磨料顆粒混合。1800g該磨料/粘合劑混合物同於實施例1在模中95℃固化30分鐘，然後從模中取出，並於95℃後續再固化1小時。所得砂輪按實施例13進行評價。
實施例1，2，3和10的試驗結果表明含採用不同多官能團的異氰酸酯硬嵌段生產的聚脲粘合劑基質的砂輪與比較例A(其中粘質劑基質是聚氨酯聚合物)相比，它們是抗汙的並且已明顯改善了磨損和效率性能。實施例4，5，6，7和8表明使用聚合中可形成軟嵌段的異氰酸酯預聚物與聚合中可形成硬嵌段的各種多官能基胺的反應產物來形成的聚脲粘合劑基質，當其與比較例A的聚氨酯粘合劑比較時，明顯改善了產品性能。在比較例B中，硬嵌段是能產生聚氨酯的多官能未端羥基胺，所得砂輪的性能不令人滿意。實施例9表明使用了含少量(約2.5重量%)聚氨酯聚合物的聚脲粘合劑。實施例9，10和11表明使用了另一些耐磨附聚物，其中耐磨顆粒的粒徑是變化的。實施例12-14表明由聚脲粘合劑基質和實施例13和14的單獨非附聚物的耐磨材料製成的砂輪顯示出更好的粘合。比較例C表明含聚氨酯粘合基質和單獨非聚集耐磨材料的砂輪表現出低的且不令人滿意的效果。
實施例15-18實施例15-18描述了本發明另一實施方案的用途。在這些實施例中，製備了具有整體增強熱塑性背襯的各種級別的粘合耐磨盤並對其進行了試驗。用鋼環研磨試驗(試驗方法2)檢測了性能，試驗結果見表3。
實施例15用注模背襯法粘合的耐磨盤無機物樹脂比6∶1的粘合耐磨盤是通過混合下面成份製備的33.0g多官能胺(商品名「Polamine 1000」，軟嵌段);7.7g多官能異氰酸酯(商品名「PAPI 2020」，硬嵌段);和248.0g粒徑範圍有16-32級的附聚磨料，是由50X氧化鋁耐磨晶粒(80%)，A-階段鹼性催化的70%固體酚醛樹脂(5%)，冰晶石(7%)，和平均粒徑35μm，粒徑範圍5-75μm的鈉鈣硼矽酸鹽玻璃泡(商品名Minnesota Mining and Manufaturing Company的「3M」，st.Paul，MN)(1%)製備的。按美國專利No.4，799，939(在此用做參考)所述技術製備附聚物。在大容器中，用空氣驅動的螺旋漿型攪拌器將多官能胺和多官能異氰酸酯預混1分鐘，隨後加入耐磨附聚物顆粒，耐磨附聚物加完後，繼續攪拌1分鐘。將208.0g所得混合物置於一模具中以製備外徑17.8cm，中心孔2.2cm，厚度4.75mm的平衡盤。合上該模具，將其置於一壓力機中加熱到95℃，然後加壓到8.9×104N，持續30分鐘。然後從模具中取出該盤，所得盤的平均密度為1.83g/cm3然後通過注模技術將背襯塗覆到模製耐磨盤上。通過注模法製備盤的背襯的通常步驟如下。將由80℃預先乾燥4小時的壓丸製備的下面混合材料通過葉片混合器混合1)含玻璃纖維的熱塑性尼龍樹脂(商品名「ULTRAMID B3EG3」，BASF Corp，Polymers Dicision，Parsippany，New Jersey(95%));2)苯乙烯共聚物變硬劑(2%)(商品名「KRATON FG1901X」，Shell chemical Company，Houoton，Texas);和3)灰色著色劑((常ササ(商品名「PANTENE 437U」，Spectrum Colors，minneapolis，minnesota)。乾燥的壓丸混合物被載入300噸注模機(Van Dorn plestic Machinery Company，trongsville，Ohio)的筒體中。第一筒體溫度控制區位於約240℃，第二筒體溫度控制區位於約230℃，第三筒體溫度控制區位於約225℃，噴嘴溫度控制位於約250℃，模溫度控制位於約75℃。模有水冷卻裝置以保持控制溫度。
先製備的粘合磨盤置於模具中，熔融的熱塑性混合物通過中心門注入模具中，其中部分進入到磨盤的一主表面的空隙。擠壓參數如下注入時間約2.5秒;螺旋速度約300rpm;注入壓約10.34MPa;注入速度約7.6cm/分鐘;漿料約40g;總循環時間約15秒。
然後從模具中取出完整粘合的磨料/背襯多層磨盤。該製品直徑為17.8cm，中心孔直徑2.2cm，厚度6.35mm。
實施例16除由80級氧化鋁代替50級氧化鋁製備附聚物磨料外，按實施例15所述製備粘合的磨盤並進行評價。
實施例17除用P120級氧化鋁代替50級氧化鋁來製備附聚物磨料外，按與實施例15相同的方法製備實施例17的多層磨盤並評價。
實施例18除用P180級氧化鋁代替50級氧化鋁製備附聚物磨料外，按實施例15相同方法製備實施例18的多層磨盤並評價。
實施例15-18的性能結果見表3。
這些數據表明與商用的粘合盤比較，本發明製品具有極好的使用壽命。由本發明的盤生產的最初光澤和最終光澤間的差異也很低(約10或更高的Ra差異是可看到的)，這表明該磨料即使使用80分鐘也不會變純化。
實施例19-20和比較例D-E實施例19和20及比較例D和E表明在本發明磨料組合物與美國專利No.4，933，373組合物的比較中，產品得到了改善。除砂輪是以2000rpm旋轉及負載為44kg外，這些實施例的砂輪是按實施例1所述步驟評價的。砂輪的表現是令人滿意的且工件上無磨損沉積。配方見表4，試驗結果見表5。
實施例19除使用300g聚四亞甲基-氧化物-二氨苯POLAMINE1000，70g多官能異氰酸酯PAPI2020和1480g耐磨附聚物外，按實施例1方法製備耐磨砂輪。將1150g粘合劑和耐磨混合物置於實施例1的模具中，隨後於95℃固化30分鐘。所得耐磨砂輪的密度為1.42g/cc。
比較例D該耐磨砂輪是用含聚丁二烯/過氧化物交聯的聚合物的聚氨酯彈性粘合劑製備的。除使用的耐磨材料外，該砂輪與美國專利No.4，933，373(Moren)的實施例9-13的組成相似。
比較例D的砂輪是如下製備首先熔融聚四亞甲基二醇(「POLYMEG 2000」)直到爐中液體加熱到50℃，隨後，除聚合的亞甲基二異氰酸酯ISONATE 143L外，通過與表4中所列的所有成份結合形成聚合的液體混合物，這些成份充分混合，然後加入4，4-二苯基甲烷二異氰酸酯並將其分散入整個混合物。往該反應活性聚合混合物中加入896gP120氧化鋁附聚物(其完全地均勻分散)，然後將反應活性樹脂/無機物塊混合物傾入到鋼模中生產外徑203mm，中間孔32mm，厚度25mm的耐磨砂輪。合上模具並於66℃的液壓機加熱壓板上8.9×10N壓力下放置30分鐘。從模中取出砂輪並於230℃在爐中後續固化90分鐘。所得耐磨砂輪的密度為1.40g/cc。
實施例20按實施例19的相同方式製備並評價耐磨砂輪。在該實施例中，反應活性成份是414.18g聚四亞甲基-氧化物-二氨基苯(POLAMINE 1000)和聚合的亞甲基二異氰酸酯(PAPI2020)。這些成份充分預混，然後與1594g 80級氧化鋁耐磨材料混合。1658g磨料/粘合劑混合物在實施例1模具中於120℃固化30分鐘，所得耐磨砂輪密度為2.0g/cc。
比較例E該耐磨砂輪是用含聚丁二烯/過氧化物交聯的聚合物的聚氨酯粘合劑製備的。其組成類似於美國專利No.4，933，373(Moren)的實施例14-15中組成。
按與比較例D相同的方法製備砂輪。多元醇混合物和聚異氰酸酯見表4。往反應活性的聚合混合物中加入1263.1g 80級氧化鋁磨料(代替無機附聚物)，其在每批樹脂中完全分散。該砂輪於66℃固化30分鐘，從模具中取出砂輪，將其於113℃再固化90分鐘。所得耐磨砂輪的密度為1.90g/cc。
實施例21和比較例F實施例21和比較例F說明了以與整個背襯粘合的磨盤形式存在的本發明耐磨組合物的優點。組成見表6。所得粘合整個背襯的磨盤外徑為17.8cm，內徑2.2cm，背襯內徑2.2cm，整個厚度為5.5cm。每種情況中，製品的耐磨成份密度為1.60g/cc。如這些尺寸所示，這些實施例的磨料成份的形狀如圖5所示為環狀。這些實施例用鋼環研磨試驗(試驗方法2)來評價。試驗結果見表7。
實施例21除附聚物磨料是由P120氧化鋁代替50級氧化鋁製備外，按實施例15的相同方式製備並評價實施例21的粘合磨盤。熱塑性背襯通過實施例15所述的注模法被直接注到該耐磨材料上。
比較例F除使用耐磨顆粒外，用於該粘合磨盤的聚氨酯粘合劑與美國專利No.4，933，373(Moren)中實施例14和15所用的相似。除聚合的亞甲基二異氰酸酯ISONATE143L(其被混入後面的組合物中)外，合併表6中所列的所有液體成份並充分混合。將116gP120級無機附聚物加到該聚合的混合物中並分散完全。將樹脂/無機附聚物混合物傾入鋼模具中以製備耐磨環，其外徑為17.78cm，中心孔為10.16cm，厚度為0.57cm。合上該模具後，將其置於49℃的液壓機的加熱壓板，8.9×10N4下30分鐘。從模具中取出該盤並置於113℃的爐中90分鐘。通過實施例15所述的注模法將熱塑背襯加到耐磨環上。
實施例19和20的試驗表明，具有聚脲粘合劑基質的砂輪與比較例D和E(基質是含USPN4，933，373實施例9-15中所述的聚丁二烯/過氧化物交聯的粘合劑的聚氨酯)相比，明顯改善了磨損和效率性能。實施例19和對照D說明含無機附聚物的耐磨砂輪比實施例20和比較例E中無附聚物耐磨顆粒有更好的切削。
表7實施例 切削, 時間 使用 最初光澤 最終光澤g/分鐘 分鐘 % Ra(/uin) Ra(/uin)21 9.5 80 29 51 50比較例F 9.1 80 38 46 47這些數據表明本發明耐磨顆粒在各種工件情況下保持好的切削同時，還具有卓越的耐磨損性。本發明耐磨組合物對效率(切削/磨損)有進一步改善。
在不違背本發明範圍下，對本發明的各種修飾和改變對本領域人員都會是明顯的，應了解，本發明不局限於這裡所述的實施例。
權利要求
1.一種粘合的耐磨組合物，其特徵為a)固化的含脲鍵的耐磨擦和耐磨損的彈性聚脲粘合基質，該粘合基質選自1)具有平均官能度為2且當量重至少為300的多官能基胺與具有平均異氰酸酯官能度至少為2且當量重至少為300的多官能基異氰酸酯的反應產物，所述第一多官能基胺能在聚合中形成第一軟嵌段，所述多官能基異氰酸酯能在聚合中形成第一硬嵌段；和2)具有官能度至少為2且當量重至少為300的多官能基異氰酸酯預聚物和具有平均官能度至少為2且當量重至少為300的第二多官能基胺的反應產物，所述多官能基異氰酸酯預聚物能在聚合中形成第二軟嵌段，所述第二多官能基胺能在聚合中形成第二硬嵌段；和b)完全分散於所述粘合基質的有效量耐磨顆粒。
2.權利要求1的粘合耐磨組合物，該組合物進一步特徵為含不多於20%的由尿烷鍵取代的所述脲鍵。
3.權利要求1粘合的耐磨組合物，其進一步特徵為所述第一多官能基胺是具有下式的低聚芳香多官能基胺
其中n為2-4的整數;每個x為1或2;每個苯環可有對-氨基，間-氨基，或二-間-氨基取代;每個Z選自
每個R為氫或含4個碳原子或更少碳原子的低級烷基;G是n一價殘基，其可通過從具有當量重300-3000的n一價多元醇或多胺中分別除去羥基或氨基得到。
4.權利要求1的粘合耐磨組合物，其進一步特徵為所述耐磨顆粒是預先形成的獨自耐磨顆粒的附聚物。
5.權利要求4的粘合耐磨組合物進一步特徵為其有足夠的空隙體積以便所述組合物密度為1.0-3.0g/cm3。
6.權利要求1的組合物為輪狀。
7.權利要求1的組合物包括附著到組合物上的背襯。
8.耐磨製品，特徵為(A)粘合的耐磨組合物，其是1)固化的抗汙和耐磨損的彈性聚脲粘合基質，其具有脲鍵且選自a)具有平均官能度為2且當量重至少為300的第一多官能基胺與具有平均異氰酸酯官能度至少為2且當量重至少為300的多官能基異氰酸酯的反應產物，所述第一多官能基胺能在聚合中形成第一軟嵌段，所述多官能基異氰酸酯能在聚合中形成第一硬嵌段;和b)具有官能度至少為2且當量重至少為300的多官能基異氰酸酯預聚物和具有官能度至少為2且當量重至少為300的第二多官能基胺的反應產物，所述多官能基異氰酸酯預聚物能在聚合中形成第二軟嵌段，所述第二多官能基胺能在聚合中形成第二硬嵌段;和，2)有效量耐磨顆粒完全分散於所述粘合劑基質上，所述組合物完整地注模到一背襯上，背襯是B)堅韌，耐熱的熱塑性粘合劑材料和分布於整個堅韌，耐熱的熱塑性粘合劑材料中的有效量纖維增強材料;其中堅韌，耐熱的熱塑性粘合劑材料和纖維增強材料一起形成硬的組合物，其在磨擦條件下不會變形或分解。
全文摘要
基於聚氨酯粘合劑的已知粘合耐磨組合物，雖然可有效地用於許多耐磨用途，但會使工件上玷汙。本發明粘合的耐磨組合物和含其的製品包括耐磨顆粒完全分散並粘附在彈性聚脲基質中。聚脲基質是通過聚合多官能基胺和多官能基異氰酸酯的反應產物而形成的。本發明組合物顯示了極好的抗汙和耐磨損性能，並可附著到各種背襯上。一種優選的背襯被整個地模壓到粘合的耐磨組合物上。
文檔編號C08L75/12GK1072423SQ9211025
公開日1993年5月26日 申請日期1992年8月29日 優先權日1991年8月30日
發明者L·E·尼爾松, L·X·萬 申請人:明尼蘇達州採礦製造公司