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　　一、材料基本特性：
　　1、无机聚合物的概念及分类
　　伴随着环境污染的恶化和石油资源的日趋枯竭，以丰富而廉价的无机矿物质为原材料，制备无毒、耐高温、耐老化、高强度、而且多功能化的无机材料越来越多地取代有机材料，是当今材料学研究的重要方向之一。
　　无机聚合物，又称为无机高分子，属于无机化学和高分子化学之间古老而新兴的交叉学科。传统无机化学中许多内容属于无机聚合物 如：金刚石、石墨、二氧化硅、玻璃、陶瓷、氧化硼等。第一届国际无机聚合物会议（1961）将之定义为：凡在主链上不含碳原子的多聚化合物， 称谓无机聚合物。此定义相当于将离子晶体和固态金属也包括进去了。
　　因此，一般定义为：主链由非碳原子共价键结合而成的巨大分子。无机聚合物是由非碳原子(N、P、O、S等杂原子)组成的大分子物质, 原子间主要以共价健相结合, 形成与有机聚合物中的碳链相类似的杂原子主链。与有机聚合物相比, 无机聚合物具有许多独特的性能, 问世以来，一直受到人们的关注。
　　 2、产品介绍
　　水性无机高分子聚合材料是通过对新型无机高分子聚合物合成、规律及性能的研究采用纳米笼技术设计，在极端条件合成、软化学合成、特殊凝聚态和聚集态制备的条件下，利用无机高化学活性组分的化合物作为前驱体，在液体化学中溶解络合、分散迁移、自组装配位缩合；在能量动态反应机理控制过程中分离和表征了大量的中间态产物，从而获得具有良好的力学性能和物理形态上呈三维空间网络结构的化学稳定性的无机高分子聚合材料。
　　应用该技术工艺生产的新型无机高分子矿物聚合材料，集有机、无机聚合物多项优点于一身，大大提高了无机聚合物材料的特性。不仅粘度好、固化快、强度高、耐摩擦、耐腐蚀、耐高温、抗低温、不溶于水（硬化后），且具有节能、环保、功能多样等显著特点。
　　二、无机高分子矿物聚合粘合剂怎么打破了传统树脂磨具、陶瓷磨具的界限
　　高分子化学作为化学的一个分支，同样也是从事制造和研究分子的科学，但其制造和研究的对象都是大分子，即由若干原子按一定规律重复地连接成具有成千上万甚至上百万质量的、最大伸直长度可达毫米量级的长链分子，称为高分子、大分子或聚合物。既然高分子化学是制造和研究大分子的科学，对制造大分子的结构和性能的研究，显然是高分子化学的最基本的研究内容。
　　无机高分子矿物聚合粘合剂的化学成份为聚合铝硅酸盐，其聚合物缩聚成高分子,聚合度较高，完全是由Si、Al、O元素等链节通过共价键或离子键构成的，与陶瓷材料相比,无机高分子矿物聚合材料的结构为以环状链构成的连续三维网络构架,有“类晶态”和“半晶态”两种结构,不存在完全的晶体和晶界；晶界上的原子占晶体总原子数的50％，它们受到周围原子的相互作用，其排列组态既不同于晶体（晶体内原子规则排列），也不同于非晶态（非晶态如玻璃，其中原子呈短程有序、远程无序的排列），这种新的原子排列组态给水性无机高分子矿物聚合材料带来了许多新性能。材料的结构为(-Si-O-Al-O-)n骨架；此类材料的基本相的化学组成与沸石类似，而结构上呈非晶质至半晶质；另外该材料的最终产物是以离子键以及共价键为主，范氏力为辅,硅-氧四面体与铝-氧四面体的聚合物,其特性又具有有机高聚物的键接结构，故而具有有机化合物和无机化合物的共同特点。无机高分子矿物聚合材料的性能与陶瓷相近或更高。这是当前材料科学和凝聚态物理研究的前沿热点领域，是纳米科学技术的重要组成部分。
　　无机高分子矿物聚合粘合剂的特征是因为它们虽然具有玻璃态、陶瓷基和有机粘合剂的某些特征，但是仍有不同。如下表：
　　无机高分子聚合材料与其它材料性能的比较
　　性能 矿物聚合物材料 普通水泥 玻璃 陶瓷 聚甲基丙稀醛甲酯
　　密度(g/cm3 ) ～2.0 2.3 2.5 3.0 1.2
　　弹性模量(Gpa) 50 20 70 200 3
　　抗拉强度(MPa) ～190 1.6～3.3 60 100 49～77
　　抗弯强度(MPa) ～210 5～10 70 150～200 91～120
　　断裂能(J/m2) ～1500 20 10 300 1000
　　由上表可以看出，该无机高分子聚合材料的性能既有有机聚合物的特性，又有玻璃、陶瓷、金属等无机物的特性。
　　在制备粘合磨具制品方面，无机高分子聚合材料比常规的玻璃态、陶瓷基粘合剂具有很明显的优点。首先具有重要意义的是它们可在远低于玻璃态、陶瓷基粘合剂的较低的温度下形成（这一点与有机粘合剂相同），而且具有均匀的组成，形成对照的是，玻璃态、陶瓷基粘合剂必须在其熔化温度下形成，并保持于该温度以便其流动，从而覆盖磨粒形成粘合体。但是，无机高分子矿物聚合粘合剂的结构却是低温缩合形成的，虽具有玻璃态、陶瓷基的粘合高强度和硬度甚至更高，而韧性更好。在这点上，它们与常规有机粘合剂又有不同；有机聚合物可以是热固性树脂，例如，苯酚/甲醛、尿素/甲醛或环氧树脂；也可以是辐射固化的树脂，例如丙烯酸化的聚氨酯、丙烯酸化的环氧树脂、丙烯酸化的聚酯或这些化合物的几种，它们在没有或有催化剂活化、增强转换的情况下，在可见光、紫外线或电子束辐射时，可形成高度交联的刚性聚合物。常规有机粘合剂的模量小而脆性较大，而无机高分子矿物聚合粘合剂与玻璃态、陶瓷基粘合剂相比却是模量小韧性大，同时具备两者的优点而又减少了两者的缺点。
　　三、无机高分子矿物聚合材料与陶瓷的结构性能区别：
　　在显微镜下观察陶瓷材料，可以发现主要有三种结构，即晶体相、玻璃相和气孔。晶体相是陶瓷的基本结构，它是由陶瓷化合物的原子按一定规则排列而形成的晶体结构。玻璃相是由陶瓷各组成物和杂质的原子无规则排列而形成的非晶态结构，因这种结构同玻璃的显微结构相似，故称为玻璃相。陶瓷的性能同其显微结构密切相关。传统陶瓷脆性大，经不起外力撞击，也不能急热急冷，否则就要炸裂。前者是因为陶瓷的抗机械冲击性差，后者是因为抗热冲击性差。这是两种不同的起因，但有着大致相同的破裂过程，即首先从陶瓷内部已经存在的微裂纹开始，裂纹逐渐扩展，直到全部断裂。而且对陶瓷来说，裂纹扩展的速度非常快，一眨眼就“纹到底”了。从以上陶瓷破裂的过程可以看出，陶瓷内部存在微裂纹，是引起陶瓷破裂的第一原因。在陶器碎片的断面上，你会看到许多小孔洞，颗粒也比较粗大，这是由于陶器的烧成温度较低（一般为800～1000℃），气孔率较高。虽然瓷器是在1200～1400℃高温下烧制的，结构细密多了，用肉眼常看不出有什么缺陷，但在显微镜下，仍可以看到在其表面有许多微小的伤痕，瓷器碎片的断口上分布着许多微裂纹、气孔和夹杂物。在放大倍数更大的电子显微镜下，还可以发现有许多晶体结构缺陷，如空位、位错和晶界等。所有这些微裂纹、气孔、夹杂物、晶体缺陷、表面伤痕等，都可能成为裂纹的发源地。引起陶瓷破裂的第二个原因是在陶瓷中一旦形成裂纹，裂纹就会迅速扩展。陶瓷不像金属那样，金属在外力作用下可以产生塑性变形，塑性变形可以吸收扩展裂纹的能量，起到止裂的作用。陶瓷属于脆性材料，一旦形成裂纹，由于缺乏塑性变形能力，材料内部出现的应力立即集中到裂纹尖端，推动裂纹迅速向前扩展，直至断裂。如果是在热冲击情况下，还由于陶瓷的导热性差，热膨胀系数大，热应力因此增加，促使裂纹迅速扩展。
　　无机高分子矿物聚合粘合剂是由尺度为纳米级的粒子堆积聚合固化而成，它在较低温度下固结就能达到致密化，同时它的小尺寸效应、表面和界面效应，量子尺寸效应和量子遂道效应，使得它具有独特的性能，它的出现将有助于解决无机高分子矿物聚合粘合剂的强化和增韧问题。具体地说无机高分子矿物聚合材料具有以下独特性能：1)粒径小、比表面积大和高的化学性能，可显著降低材料的烧结致密化温度，节约能源；2)使材料的组成结构致密化、均匀化，改善材料组织的性能，提高使用的可靠性；3)可以从量子数量级上控制材料的成分和结构，有利于充分发挥陶瓷材料的潜在性能，使无机高分子矿物聚合粘合剂材料的组织结构和性能的定向设计成为可能。
　　此外，无机高分子矿物聚合粘合剂成型后固结，颗粒大小决定了材料的微观结构和宏观性能。如材料颗粒分布堆积均匀，则固结时收缩一致且晶粒均匀长大，低温固结首先导致材料在结构上的变化，晶粒细小均匀呈等轴晶状，同时由于晶界液相的引入和独特的界面结构导致界面结合强化，材料的断裂也变为完全的沿晶断裂模式，使得材料的强度和韧性显著提高；所制备的材料缺陷小、强度高，反应固结具有比烧结产物致密度高、反应温度低、成形能力良好、低成本和高纯度等优点。而传统固相烧结过程中没有液相产生，需要较高的烧结温度，晶粒长大严重，烧结体颗粒粗大，均匀性差，断裂模式多为穿晶断裂；而且断裂韧性也较低。
　　四、无机高分子矿物聚合材料与有机材料的区别：
　　有机聚合物通常是指含碳元素的化合物，或含碳氢元素的化合物及其它们的衍生物总称为有机聚合物，有机物一般难溶于水，易溶于有机溶剂，熔点较低。绝大多数有机物受热容易分解、容易燃烧。
　　聚合物的结构可分为链结构和聚集态结构两大类。聚合物链结构又分为近程结构和远程结构。近程结构包括构造与构型，构造指链中原子的种类和排列、取代基和端基的种类、单体单元的排列顺序、支链的类型和长度等。聚集态结构 聚集态结构是指高聚物分子链之间的几何排列和堆砌结构，包括晶态结构、非晶态结构、取向态结构以及织态结构。结构规整或链次价力较强的聚合物容易结晶，例如，高密度聚乙烯、全同聚丙烯和聚酰胺等。结晶聚合物中往往存在一定的无定型区，即使是结晶度很高的聚合物也存在晶体缺陷，熔融温度是结晶聚合物使用的上限温度。结构不规整或链间次价力较弱的聚合物(如聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等)难以结晶，一般为不定型态。
　　无机高分子矿物聚合粘合剂的元素结合力主要为离子键，共价键或离子价混合键。这些化学键的特点是高的键能、键强。因此，这一大类材料具有高熔点、高硬度、耐腐蚀、耐磨损、高强度和良好的抗氧化等基本属性，
　　在磨具生产中，树脂结合剂本身弹性好，有抛光作用，树脂磨具自锐性能良好，不易堵塞；一次修整后很少再修整，磨削效率高，磨削粗糙度低，磨削温度低，由于树脂结合剂磨具的优越性能，故而在磨具中使用广泛；但高温下结合剂易烧毁，化学性能相对不稳定。
　　无机高分子矿物聚合粘合剂在磨具生产中具有高刚性保型、高韧性吸震因的优点而适用于镜面磨削且不易变形；并且易于使切削刃突出、高度均匀，且使磨具可降低对磨床精度和刚性的苛刻要求；故而，可以替代树脂生产高速磨具。另外，无机高分子矿物聚合粘合剂固化后形成以硅氧四面体和铝氧四面体以共价键和离子键相连的立体氧化物网络结构，由于该材料的结构中含有铝氧四面体，在磨削过程中，这部分铝氧四面体具有润滑作用，使工件表面的光洁度极佳，且断裂能高达1500J/m3，能够满足磨具高速旋转时强大离心力作用下磨具不会产生破裂的强度要求。因此，无机高分子矿物聚合粘合剂为高速、精磨磨具提供了应用基础。
　　五、无机高分子矿物聚合材料在磨具生产中“杂化”的应用：
　　杂化一词源自生物学—不同物种杂交后产生物种优势，乃自然进化之根本。取不同材料之优势互补产生新材料，且材料性能差别越大，说明杂化优势越明显。从不同有机/无机树脂改性到有机/无机杂化材料，得到分子结构到纳米结构乃至共混体和复合材料。
　　从无机高分子矿物聚合粘合剂在磨料生产中的较低形成温度的角度考虑，用无机高分子矿物聚合粘合剂代替常规的玻璃态、陶瓷基粘合剂，由于处理温度较低，故而就能够采用许多先进技术，例如可将不能用于玻璃态、陶瓷基粘合制品中的活性填料加入到这种粘合剂中。在无机高分子矿物聚合粘合剂体系中，可通过加入使用的活性填料来改性，一般如黄铁矿、氧化铝、硫磺或有机研磨助剂，只要它们在形成的温度下稳定，也可以是无机填料，例如矿物颜料或玻璃、陶瓷微珠，其主要目的是有助于在最终的粘合磨料制品中形成所要求的孔隙或结构，填料以5-10％为佳。
　　其次，与有机粘合剂的制品相比，无机高分子矿物聚合粘合剂的磨料制品具有工作热稳定性和使用温度高的优点；另外，无机高分子矿物聚合物粘合剂的磨料制品其热处理的温度较低，而在此温度下，一般的热塑性有机树脂不会改性或降解，故能使得通过加入某些有机聚合物在不使热塑性聚合物降解的情况下交链，得到脆性适中的理想材料；因此，用无机高分子矿物聚合粘合剂就可加入合适的增强或改性的热塑性聚合物，包括聚烯烃、聚丁二烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚酰亚胺和聚酯等有机物，这些能够加入粘合剂中增强和改性的热塑性聚合物的量，最大是无机粘合剂总量的20％，以达到根据要制成制品用途的需要，量身“定制”粘合剂的物理性质，因此，无机高分子矿物聚合物胶粘材料在磨料磨具中的使用真是“杂化”的。
　　目前，很少发现用无机高分子聚合物在较低温度下生产的磨料磨具，这个应用不但开拓了玻璃态、陶瓷基粘合磨料制品和树脂基粘合磨料制品应用范围的可能性，同时也改善了粘合磨料制品的性能，能够通过改变粘合剂的配合、温度曲线的控制和生产工艺的调节，从而得到高性能、低损耗的磨具产品。
　　总之，无机高分子矿物聚合粘合剂使用“杂化”不能妥贴的归入玻璃态、陶瓷基或有机粘合剂类型，玻璃态、陶瓷基正如其名字的含义所指的那样，它需要熔化并流动才能覆盖磨粒，形成连接邻近磨粒的粘合体，在冷却固化后将这些结构结合起来，因此，玻璃态、陶瓷基粘合材料是在高温下形成，而且形成的时间较长，然而，这种制品很刚硬，在精密研磨中尤为有效，有机粘合的材料在低得多的温度下形成，但因弹性大而易型变，化学性质不稳定，不耐高温；而无机高分子矿物聚合物粘合剂是具有两者的共同优点且能够在较低温度下形成并交链变硬的聚合物材料，其产品性能具有两者的共同优点，这样为以后开发新的磨料产品提供了必要的前提条件。
　　七、无机高分子矿物聚合材料在磨具生产中工艺的要求：
　　无机高分子矿物聚合粘合剂在砂轮的应用中存在“形态效应”、“活性效应”和“微集料效应”三项基本效应。之所以提到这些，是因为无机高分子矿物聚合粘合剂在砂轮的应用中，无机高分子矿物聚合粘合剂和磨料加工成型不是单纯的物理过程，而是决定了无机高分子矿物聚合粘合剂与磨料的最终结构和性能的重要环节。
　　所谓形态效应，泛指各种应用于砂轮生产中的磨料颗粒，由其颗粒的外观形貌、内部结构、表面性质、颗粒级配等物理性状所产生的效应。
　　所谓活性效应，是指无机高分子矿物聚合粘合剂和磨粒掺合料之间的活性成分所产生的化学效应。
　　所谓微集料效应，是指无机高分子矿物聚合粘合剂均匀分布于磨料的基相中，就象微细集料一样，改善掺和后混合料的结构和性能。
　　实际上，上述三种基本效应是水性无机矿物聚合粘合剂掺合在磨料中的作用形式，不仅磨料如此，其它矿物掺合料也是如此，差别仅仅是作用程度的不同。活性效应是掺合磨料在砂轮中作用的一个重要组成部分。无机矿物聚合粘合剂之所在砂轮中可以得到应用，就是因为它具有一定的反应能力，形成类似于陶瓷的产物，这些反应产物使砂轮材料的结构得到改善。勿容置疑，活性效应是无机矿物聚合粘合剂掺合料对砂轮材料性能贡献的一个重要方面。活性效应是微集料效应发挥的基本保证。
　　无机矿物聚合粘合剂与磨料的微集料效应来自于三个方面:一是这些磨料颗粒本身具有较高的强度；二是这些磨料颗粒与无机高分子矿物聚合粘合剂凝聚态产物之间具有较好的粘结性能；三是这些磨料颗粒在无机矿物聚合粘合剂中分散状态良好，借助于合理的搅拌、加热、拌合磨料均匀性的改善，有助于磨料中孔隙的填充与“细化”。其中磨料颗粒与无机矿物聚合粘合剂之间具有较好的粘结性能是其它两者的基础。只有当磨料微集料颗粒与无机矿物聚合粘合剂组织结构均匀并紧密结合时它较高的自身强度才能发挥作用，使孔隙化的效果得以体现。只有在这一前提下，它优越的性能才能得到利用和发挥。磨料颗粒的界面反应是提高其界面性能的一个重要途径。因此，无机矿物聚合粘合剂活性效应的发挥是微集料效应发挥的前提和保证，活性效应是形态效应作用效果的延续。
　　磨料的形态效应仅仅决定了无机矿物聚合粘合剂材料没有拌合的初始结构，随着磨料和无机矿物聚合粘合剂掺合料在搅拌和加热的合理工艺下各种反应的进行，可以使掺合后材料的结构得到进一步的改善，而这些反应的程度和速度则取决于它的活性效应。从对其的影响上看，活性效应是形态效应的延续和发展，它使掺合料的性能得到进一步的改善。由此可见，如何在生产工艺的控制过程中充分挖掘磨料和无机矿物聚合粘合剂掺合料的活性潜力，对产品性能有着特别重要的意义。同时，也应该看到，磨料和无机矿物聚合粘合剂掺合料在砂轮生产中的作用是由三个效应组成的，为此，只有在合理的工艺下，才能在挖掘它的活性效应潜力的同时，也兼顾了其它效应。
　　八、无机高分子矿物聚合材料在磨具生产中固化的方式及效果：
　　1、 低温热固化：可生产传统磨具，参考温控曲线：
　　在50℃保温2小时后，1小时升温到70℃，保温5小时后2小时升温至90℃，保温3小时后3小时升温至130℃，保温3小时后自然降温。
　　2、 微波固化：可生产大气孔率的高速磨具：
　　3、 饱和蒸汽固化：可生产高速、高韧性、精磨磨具：
　　九、无机高分子矿物聚合粘合剂在砂轮生产过程中的工艺
　　1.按配方称取磨料、粘合剂、填料﹙硅灰石粉﹚、助剂﹙蜂蜜、红糖或有机高聚物﹚；其中助剂可以不加，加助剂时只需加到粘合剂中搅匀。
　　2.把磨料和填料在混料锅内搅拌均匀后加入粘合剂和助剂的混合料，搅拌均匀后加热风搅拌。
　　3.热风温度控制在70℃左右，风量大小根据工业化生产量的大小及搅拌速度现场调整，速度的大小根据树脂粘合剂的用量多少生产现场调整，以不产生大粒为佳；通热风搅拌至结团、拉丝后3—5分钟后停止热风，继续搅拌至磨粒分散。
　　十、无机高分子矿物聚合粘合剂应用在磨具行业具有以下突出特点：
　　一、高质高能：无机合成，化学性质稳定、使用寿命长，粘结性强、强度高、耐磨损、耐腐蚀、耐高温、热膨胀系数小；该材料不仅具有无机材料的特性，也具有一定有机材料的特性，打破了传统的陶瓷磨具和树脂磨具的界限。
　　二、节能环保：无机高分子矿物聚合粘合剂在磨具的生产和使用过程中无有毒有害气体产生，该粘合剂的固化稳定仅需120-180℃﹙根据生产磨具的种类不同而确定温度；固化时间为18-24小时﹚，极大的节约了能源，显著的提高了生产效率。
　　三、适用性强：无机高分子矿物聚合粘合剂固化后形成以硅氧四面体和铝氧四面体以共价键和离子键相连的立体网络结构，其断裂能高达1500J/m3，能够满足磨具高速旋转时强大离心力作用下磨具不会产生破裂的强度要求；该粘合剂即可生产超软磨具、普通磨具，又可生产超硬、超高速磨具、精磨磨具。
　　经实际测试，用该粘合剂生产的普通磨具回转速度已超过130ｍ/ｓ以上；生产的超软磨具也能经受高速回转；因其固化温度低，以“杂化”概念改变生产工艺，可生产250ｍ/ｓ以上的高速磨具。
　　四、独特功能：无机高分子矿物聚合粘合剂可生产精磨磨具，由于该材料的结构中含有铝氧四面体，在磨削过程中，这部分铝氧四面体具有润滑作用，使工件表面的光洁度极佳。
　　五、技改简便：使用无机高分子矿物聚合粘合剂生产磨具，与传统的生产工艺、设备基本相同，无需大的技改投资。