磨料制品及形成方法与流程

1.下文涉及磨料制品及其成形方法，并且具体地涉及包含抗冲改性剂的磨料制品及其形成方法。


背景技术：

2.磨料制品用于材料去除操作，诸如切割、研磨或成形各种材料。固定磨料制品包括保持在粘结材料中的磨料颗粒。粘结材料可包括有机材料和/或无机材料。工业上持续需要改善的磨料制品。
附图说明
3.通过参考附图，可更好地理解本公开，并且本公开的许多特征和优点对于本领域技术人员而言变得显而易见。
4.图1包括示出根据一个实施方案的磨料制品的形成过程的流程图。
5.图2包括根据实施方案的示例性主体的横截面的共焦拉曼显微镜图像。
6.图3包括示出由不同磨料样品研磨的工件的表面精加工结果的图。
7.图4a和图4b包括根据本文的实施方案的抗冲改性剂的图示。
8.技术人员应当理解，附图中的元件是为了简单和清楚而示出的，并且不必按比例绘制。例如，图中的元件中的一些元件的尺寸可以相对于其他元件被放大，以帮助改善对本发明的实施方案的理解。
具体实施方式
9.结合附图提供以下描述以帮助理解本文提供的教导内容。以下公开内容将关注于教导内容的具体实施方式和实施方案。提供该焦点以帮助描述教导内容，并且不应将其解释为对教导内容的范围或适用性的限制。然而，在本技术中当然可使用其他教导内容。
10.如本文所用，术语“包含(comprises、comprising)”、“包括(includes、including)”、“具有(has、having)”或它们的任何其他变型形式旨在涵盖非排他性的包括。例如，包括一系列特征的方法、制品或装置不必仅限于那些特征，而是可包括未明确列出的或此类方法、制品或装置固有的其他特征。此外，除非明确相反地陈述，否则“或”是指包含性，而不是排他性。例如，条件a或b由以下任一项满足：a为真(或存在)且b为假(或不存在)，a为假(或不存在)且b为真(或存在)，以及a和b两者均为真(或存在)。
11.另外，使用“一个”或“一种”来描述本文所述的元件和部件。这样做仅仅是为了方便和给出本发明范围的一般意义。该描述应被理解为包括一个或至少一个，并且单数也包括复数，或反之亦然，除非清楚地表明其另有含义。例如，当在本文中描述单个项目时，可使用多于一个项目来代替单个项目。类似地，在本文中描述多于一个项目的情况下，单个项目可替代该多于一个项目。
12.除非另外定义，否则本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域的普
通技术人员通常理解的相同的含义。材料、方法和示例仅是示例性的，而不旨在是限制性的。就未描述关于具体材料和处理动作的某些细节而言，此类细节可包括可在参考书和制造领域内的其他来源中找到的常规方法。
13.实施方案涉及包括主体的磨料制品，该主体包括抗冲改性剂。该磨料制品可以具有改善的特性和/或性能。例如，该磨料制品可以具有改善的柔韧性和冲击强度。在另一个示例中，改善的特性可包括改善的杨氏模量和期望的最大挠曲应力。在本公开中，杨氏模量和最大挠曲应力通过在万能试验机上进行的3点弯曲测试使用如下参数来确定。测试速度为1.27mm/min，支点跨距为50.8mm，并且测压元件为10kn。该测试可以在代表磨料制品的棒样品上进行。该棒样品可具有10
×1×
0.5英寸的尺寸。测试至少三个样品以获得磨料制品的杨氏模量和最大挠曲应力。在本公开中，杨氏模量也被称为弹性模量(emod)，并且最大挠曲应力也被称为断裂模量(mor)。在另外的示例中，该磨料制品可具有改善的mor与emod比率，其可促进工件的改善的表面精加工以及研磨操作。
14.在一个实施方案中，该磨料制品可包括固定磨料制品，诸如粘结的磨料以及涂覆的磨料。该粘结的磨料主体可与其他磨料制品不同，因为该主体基本上不含基底。磨料制品的具体示例可包括砂轮、切断轮、超薄轮、组合轮、切割轮、裁断锯或它们的任何组合。另一个示例可包括带、盘等或它们的任何组合。
15.图1包括示出根据一个实施方案的形成磨料制品的过程的流程图。如图所示，在步骤101处，该过程可通过形成混合物来开始，该混合物包括有待成为最终形成的磨料制品主体的一部分的组分或前体组分。在一个实施方案中，混合物可包括抗冲改性剂。抗冲改性剂可帮助改变磨料制品的模量。在一个方面，该抗冲改性剂可具有小于粘结材料或粘结前体材料的模量的模量，诸如杨氏模量。在一个具体的示例中，该抗冲改性剂的模量可以比粘结材料或粘结前体材料小至少一个数量级。例如，抗冲改性剂可具有比酚醛树脂小至少一个数量级的模量。在一个方面，抗冲改性剂可以是包括颗粒的粉末的形式。抗冲改性剂颗粒可与其他组分或前体组分(包括磨料颗粒和粘结材料或粘结前体材料)以及任选地填料、添加剂、增强材料等混合。
16.在另一个方面，混合物可包括特定含量的抗冲改性剂，其可促进磨料制品的改善的特性和/或性能。例如，混合物可包括占混合物的总重量的至少0.05重量％，诸如占混合物的总重量的至少0.06重量％、至少0.07重量％、至少0.08重量％、至少0.09重量％、至少0.1重量％、至少0.12重量％、至少0.13重量％、至少0.15重量％、至少0.17重量％、至少0.18重量％、至少0.19重量％、至少0.2重量％、至少0.21重量％、至少0.22重量％或至少0.23重量％的抗冲改性剂。在另一个示例中，混合物可包括占混合物的总重量的至多10重量％，诸如占混合物的总重量的至多8重量％、至多7重量％、至多6重量％、至多5重量％、至多3重量％、至多2重量％、至多1重量％、至多0.9重量％、至多0.8重量％、至多0.7重量％、至多0.6重量％、至多0.5重量％、至多0.4重量％、至多0.3重量％、至多0.28重量％、至多0.26重量％、至多0.25重量％、至多0.24重量％或至多0.23重量％的抗冲改性剂。在一个具体的示例中，混合物可包括含量包括本文所述的最小百分比和最大百分比中的任一者的抗冲改性剂。例如，抗冲改性剂可在包括占混合物的总重量的至少0.05重量％到至多10重量％的范围内，或在包括至少0.1重量％到至多5重量％的范围内，或在包括至少0.16重量％到至多3重量％的范围内，或在包括至少0.05重量％到至多1重量％的范围内，或在包
括至少0.08重量％到至多0.8重量％的范围内，或在包括至少0.1重量％到至多0.5重量％的范围内，或在包括0.1重量％到至多0.3重量％的范围内。
17.在一个实施方案中，抗冲改性剂可包括特定的粒度分布，包括颗粒的d
10
、d
50
、d
90
或它们的任何组合。d
10
、d
50
、d
90
可通过使用来自malvern panalytical的mastersizer 2000激光衍射粒度分析仪测量抗冲改性剂的干分散体中的至少10000个颗粒来确定。在一个方面，抗冲改性剂可包括具有特定平均粒度d
50
的颗粒，其可促进磨料制品的改善的特性和性能。例如，抗冲改性剂可具有至少10微米、至少40微米、至少60微米、至少90微米、至少100微米、至少120微米、至少140微米、至少160微米、至少180微米、至少200微米、至少220微米、至少235微米、至少270微米、至少295微米、至少340微米、至少385微米或至少420微米的平均粒度。在另一个方面，抗冲改性剂可具有至多900微米、至多800微米、至多700微米、至多600微米、至多500微米、至多450微米、至多400微米、至多350微米或至多300微米的平均粒度。在一个具体的示例中，抗冲改性剂的颗粒平均粒度可在包括本文所述的最小值和最大值中的任一者的范围内，诸如在包括至少10微米且至多900微米的范围内或在包括至少120微米且至多600微米的范围内。
18.在一个方面，抗冲改性剂可包括具有特定d
10
的颗粒，其可促进磨料制品的改善的特性和性能。d
10
旨在定义在最低10％的分布中颗粒的最大粒度(即，在分布的第10百分位数内的抗冲改性剂颗粒的粒度)。例如，抗冲改性剂可具有至少2微米、至少4微米、至少5微米、至少8微米、至少10微米、至少15微米、至少20微米、至少25微米、至少30微米、至少35微米、至少40微米、至少45微米、至少50微米、至少55微米、至少60微米、至少65微米、至少70微米、至少75微米、至少80微米、至少85微米、至少90微米、至少95微米、或至少100微米、至少120微米、至少140微米、至少155微米或至少170微米的d
10
。在另一个方面，抗冲改性剂可具有至多280微米、至多250微米、至多210微米、至多180微米、至多160微米、至多150微米、至多140微米、至多130微米、至多120微米或至多110微米的d
10
。在一个具体的示例中，抗冲改性剂可具有在包括本文所述的最小值和最大值中的任一者的范围内的颗粒d
10
。
19.在一个方面，抗冲改性剂可包括具有特定d
90
的颗粒，其可促进磨料制品的改善的特性和性能。d
90
旨在定义在分布的最大10％中颗粒的最小粒度(即，在分布的第90百分位数内的抗冲改性剂颗粒的粒度)。例如，抗冲改性剂可具有至少210微米、至少230微米、至少250微米、至少270微米、至少290微米、至少300微米、至少320微米、至少330微米、至少340微米、至少350微米、至少360微米、至少370微米、至少380微米、至少410微米、至少450微米、至少475微米、至少495微米、至少520微米、至少560微米、至少585微米或至少620微米的d
90
。在另一个示例中，抗冲改性剂可具有至多2000微米、至多1500微米、至多1200微米、至多1000微米、至多950微米、至多900微米、至多850微米、至多800微米、至多750微米、至多720微米、至多700微米、至多680微米、至多670微米、至多660微米、至多650微米、至多620微米、至多600微米、至多580微米、至多550微米、至多520微米、至多500微米、至多480微米、至多460微米、至多450微米、至多430微米、至多410微米或至多400微米的d
90
。在一个具体的示例中，抗冲改性剂可具有在包括本文所述的最小值和最大值中的任一者的范围内的颗粒d
90
。
20.在一个实施方案中，抗冲改性剂可包括高性能抗冲改性剂。在一个方面，抗冲改性剂可改善粘结材料的弹性并且帮助保持粘结材料的刚性。例如，与具有类似emod而没有抗冲改性剂的磨料制品相比，抗冲改性剂可改善磨料制品的emod并且促进改善的mor与emod
比率。在另一种情况下，抗冲改性剂可具有相比于橡胶颗粒改善的性能。在另一种情况下，与具有橡胶改性的粘结材料而没有抗冲改性剂的类似磨料制品相比，包含抗冲改性剂的磨料制品可具有改善的emod以及mor与emod比率。
21.在一个具体的实施方案中，抗冲改性剂可包括含有核-壳结构的颗粒。在一个方面，核和壳可具有不同的模量。例如，核可具有比壳更高的柔韧性，诸如相对高的emod。在另一个示例中，壳可具有比核更高的刚性或硬度，诸如挠曲模量。在另一个示例中，核可具有特定的emod、挠曲模量或它们的组合，其可促进磨料制品的改善的性能和/或特性。在另一个示例中，壳可具有特定的弹性模量、挠曲模量或它们的组合，其可促进磨料制品的改善的性能和/或特性。
22.在一个实施方案中，最终形成的磨料制品中抗冲改性剂的粒度分布可使用如下拉曼映射来确定。可通过使用共焦拉曼显微术绘制最终形成的磨料主体的横截面样品。例如，可使用来自renishaw的共焦显微镜拉曼光谱仪(即renishaw centrus 0rnq39)或等效装置。样品可具有3微米至200微米的尺寸，并且在环境温度(20℃至25℃)下使用环氧树脂固定在夹具上。样品表面可以被研磨和抛光，使得横截面可以是清晰的以进行扫描。光谱可在renishaw centrus 0rnq39单色仪上记录，该单色仪具有设定在785nm边缘的激光器和1200i/mm(633/780)的光栅以及x50 l物镜。使用mbs抗冲改性剂作为示例，可使用在1700cm-1
和1654cm-1
之间的区域对抗冲改性剂进行拉曼映射。对于包括酚醛树脂的粘结材料，拉曼映射区域可以在747cm-1
和803cm-1
之间。抗冲改性剂的d
50
、d
10
和d
90
可通过测量至少100个随机选择的抗冲改性剂颗粒来确定。在多种情况下，抗冲改性剂包括附聚的颗粒，可测量至少100个随机选择的附聚物以确定附聚物的d
50
、d
10
和d
90
。本领域技术人员将理解，该区域可根据抗冲改性剂和粘结材料的核、壳或两者的化学组成(即，化学基团)来选择。为抗冲改性剂选择的区域应不同于为粘结材料选择的区域。
23.在另一个实施方案中，可使用原子力显微镜检查来检测在最终形成的磨料主体中的抗冲改性剂的核-壳结构。例如，可使用来自alfa chemistry的nanonavi e-sweep或等效装置。由于核材料(例如，丁二烯橡胶)和壳材料(例如，聚苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯聚合物)的模量(即，杨氏模量)的差异，可通过原子力显微镜检查来检测核-壳结构。可将磨料主体切割成薄的切片，即具有5微米至不大于100微米的厚度。应小心制备切片，使得至少一些切片可包括抗冲改性剂颗粒的完整横截面，其中核被暴露。在一个示例中，可适当地使用fib(聚焦离子束)来制备切片。应检查包括暴露的核的切片的至少5个不同图像，以确定抗冲改性剂颗粒的核-壳结构。本领域技术人员将理解，可增加图像的数量以允许统计学上显著数量的具有核-壳结构的抗冲改性剂颗粒被鉴定。
24.在一个实施方案中，抗冲改性剂可具有特定的平均核体积，其可促进磨料制品的改善的性能。在一个方面，核可具有的平均体积可构成抗冲改性剂颗粒的平均颗粒体积的大于50％，诸如构成抗冲改性剂的平均颗粒体积的至少60％、至少70％、至少80％、至少85％或至少90％。在另一个方面，核可具有的平均体积可构成抗冲改性剂的平均颗粒体积的至多95％，诸如抗冲改性剂的平均颗粒体积的至多90％、至多88％、至多85％、至多82％、至多80％、至多76％、至多73％或至多70％。此外，抗冲改性剂颗粒可具有在包括本文所述的最小值和最大值中的任一者的范围内的平均核体积。抗冲改性剂颗粒、核和壳的体积可基于通过如本文实施方案中所述的原子力显微镜检查获得的图像来确定。可测量至少100
个抗冲改性剂颗粒以及颗粒的核和壳，以确定各自的平均体积。
25.在一个实施方案中，抗冲改性剂颗粒可具有特定的平均壳体积，其可促进磨料制品的改善的性能。在一个方面，壳可具有的平均体积可构成抗冲改性剂的平均颗粒体积的小于50％，诸如抗冲改性剂的平均颗粒体积的至多40％、至多36％、至多31％、至多27％、至多24％、至多20％、至多16％、至多13％、至多10％或至多8％。在另一个方面，壳可具有的平均体积可构成抗冲改性剂的平均颗粒体积的至少2％，诸如抗冲改性剂的平均颗粒体积的至少4％、至少7％、至少10％、至少13％、至少16％、至少19％、至少20％、至少23％、至少26％、至少30％或至少32％。此外，抗冲改性剂颗粒可具有在包括本文所述的最小值和最大值中的任一者的范围内的平均壳体积。
26.本领域技术人员可理解，抗冲改性剂颗粒的粒度可由核直径和壳厚度组成。
27.在一个实施方案中，核可包括有机材料。例如，核可包括聚合物，该聚合物包括橡胶类型的聚合物，诸如丁二烯橡胶、丁二烯苯乙烯橡胶、丁二烯-丙烯腈橡胶或类似物、或它们的任何组合。在另一个方面，壳可包括有机材料。例如，壳可包括聚合物，该聚合物包括丙烯酸聚合物、苯乙烯聚合物或它们的任何组合。在另一个方面，抗冲改性剂可包括在核和壳之间具有化学键的颗粒。在另一个具体方面，抗冲改性剂可包括嵌段聚合物。在一个更具体的方面，抗冲改性剂可包括含有至少3个嵌段的聚合物。在具体的方面，抗冲改性剂可包括包含聚合物的颗粒，该聚合物包括甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯聚合物、丙烯酸-丁二烯-苯乙烯聚合物或它们的任何组合。
28.在另一个实施方案中，抗冲改性剂可包括未附聚的颗粒、附聚的颗粒或它们的组合。参考图4a，示出了示例性抗冲改性剂300，该抗冲改性剂包括多个未附聚的颗粒301。每个颗粒301可包括核312和壳310。
29.在一个具体的实施方案中，抗冲改性剂可包括附聚的颗粒，其中每个附聚物可包括多个颗粒。在一个方面，每个附聚物可包括具有核-壳结构的颗粒。参考图4b，抗冲改性剂330可包括多个附聚物351，并且每个附聚物351可包括多个颗粒331。每个颗粒331可包括核352和壳350。
30.在另一个方面，抗冲改性剂可包括相对于抗冲改性剂颗粒的总体积的至少50体积％的附聚的颗粒，诸如相对于抗冲改性剂颗粒的总体积的至少60体积％、至少70体积％、至少80体积％、至少90体积％、至少95体积％或至少99体积％的附聚的颗粒。在另一个方面，抗冲改性剂可包括占抗冲改性剂颗粒的总体积的至多95体积％的附聚的颗粒，诸如占抗冲改性剂颗粒的总体积的至多90体积％、至多80体积％、至多70体积％、至多60体积％、至多50体积％、至多40体积％、至多30体积％、至多20体积％、至多10体积％或至多5体积％的附聚的颗粒。在另一个示例中，抗冲改性剂可包括在包括本文所述的最小百分比和最大百分比中的任一者的范围内的附聚的颗粒。
31.在一个更具体的方面，抗冲改性剂可由附聚的颗粒组成。应理解，附聚物(例如，图3b中示出的附聚物351)可具有包括d
10
、d
50
和d
90
中的任一个或任何组合的粒度分布，如关于本文的抗冲改性剂的实施方案中所述的。
32.在另一个方面，附聚的抗冲改性剂颗粒中所含的颗粒可通过范德华力、化学键或它们的任何组合来保持。在另一个方面，附聚的抗冲改性剂颗粒可具有在附聚的抗冲改性剂颗粒中所含颗粒的平均粒度。在一个示例中，在附聚的抗冲改性剂颗粒中所含的颗粒可
具有至少1nm，诸如至少2nm、至少5nm、至少10nm、至少15nm、至少20nm、至少25nm、至少30nm、至少35nm、至少40nm、至少50nm、至少60nm、至少70nm、至少80nm、至少90nm、至少100nm、至少200nm、至少300nm、至少400nm、至少500nm、至少600nm、至少700nm、至少800nm、至少900nm、至少1微米、至少2微米、至少5微米、至少10微米或至少20微米的平均粒度。在另一个方面，在附聚的颗粒中所含的颗粒的平均粒度为至多100微米、至多90微米、至多80微米、至多70微米、至多60微米、至多50微米、至多40微米、至多30微米、至多20微米、至多10微米、至多9微米、至多8微米、至多7微米、至多6微米、至多4微米、至多3微米、至多1微米、至多800nm、至多700nm、至多600nm、至多500nm、至多400nm、至多300nm、至多200nm或至多100nm。在具体的方面，在附聚的颗粒中所含的颗粒可具有在包括本文所述的最小值或最大值中的任一者的范围内的平均粒度。
33.在另一个方面，在附聚的颗粒中所含的颗粒的至少50体积％可具有在1nm至2微米范围内的粒度，在附聚的颗粒中所含的颗粒的至少60体积％、至少70体积％、至少80体积％或至少90体积％具有在1nm至2微米范围内的粒度。在另一个方面，在附聚的颗粒中所含的基本上所有颗粒可具有在1nm至2微米范围内的粒度。
34.在另一个方面，抗冲改性剂可包括未附聚的颗粒。例如，相对于抗冲改性剂颗粒的总体积，抗冲改性剂可包括至少1体积％的未附聚的颗粒，诸如占抗冲改性剂颗粒的总体积的至少2体积％、至少5体积％、至少10体积％、至少20体积％、至少30体积％、至少50体积％、至少60体积％、至少70体积％、至少80体积％、至少90体积％、至少95体积％或至少99体积％的未附聚的颗粒。在一个具体的示例中，抗冲改性剂可由未附聚的颗粒组成。在另一个示例中，抗冲改性剂可包括占抗冲改性剂颗粒的总体积的至多90体积％的未附聚的颗粒，诸如占抗冲改性剂颗粒的总体积的至多80体积％、至多70体积％、至多60体积％、至多50体积％、至多40体积％、至多30体积％、至多20体积％、至多10体积％或至多5体积％的未附聚的颗粒。在另一个示例中，抗冲改性剂可包括在包括本文所述的最小百分比和最大百分比中的任一者的范围内的未附聚的颗粒。应理解，未附聚的抗冲改性剂颗粒可具有包括d
10
、d
50
和d
90
中的任一个或任何组合的粒度，如本文的实施方案中所述的。
35.在一个实施方案中，混合物可包括磨料颗粒。在一个方面，磨料颗粒可包括未附聚的颗粒、附聚物、聚集物或它们的任何组合。在另一个方面，磨料颗粒可包括微晶材料、纳米晶体材料、玻璃质材料、无定形材料或它们的任何组合。在一个具体的方面，磨料颗粒可包括一种材料，该材料包括氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、基于碳的材料(例如，金刚石)、碳氧化物、氮氧化物、硼氧化物、超级磨料材料或它们的组合。在一个具体的示例中，磨料颗粒可包括选自以下的材料：二氧化硅、碳化硅、氧化铝、氧化锆、燧石、石榴石、金刚砂、稀土氧化物、含稀土材料、氧化铈、溶胶-凝胶衍生的颗粒、石膏、氧化铁、含玻璃的颗粒以及它们的组合。在另一种情况下，磨料颗粒还可包括碳化硅(例如，green 39c和black 37c)、棕刚玉(57a)、晶种凝胶磨料、具有添加剂的烧结氧化铝、成形且烧结的氧化铝、粉色氧化铝、红宝石色氧化铝(例如，25a和86a)、电熔单晶氧化铝32a、ma88、氧化铝氧化锆磨料(例如，来自saint-gobain corporation的nz、nv、zf品牌)、挤出的铝土矿、烧结的铝土矿、立方氮化硼、金刚石、氧氮化铝、烧结的氧化铝(例如，treibacher cccsk)、挤出的氧化铝(例如，可从saint-gobain corporation获得的sr1、tg和tgii)或它们的任何组合。在一个具体的实施方式中，磨料颗粒可以基本上由碳化硅、氧化铝或它们的任何组合组成。在另一个方面，磨
料颗粒可具有至少7、诸如至少8、或甚至至少9的莫氏硬度。
36.磨料颗粒可具有其他特定特征。例如，磨料颗粒可具有细长形状。在特定情况下，磨料颗粒可具有至少约1:1的长宽比(定义为长度:宽度的比率)，其中长度是颗粒的最长尺寸并且宽度是颗粒的垂直于长度尺寸的第二长尺寸(或直径)。在其他实施方案中，磨料颗粒的长宽比可为至少约2:1，诸如至少约2.5:1、至少约3:1、至少约4:1、至少约5:1、或甚至至少约10:1。在一个非限制性实施方案中，磨料颗粒可具有不大于约5000:1的长宽比。
37.根据至少一个实施方案，磨料颗粒的至少一部分可包括例如在us 20150291865、us 20150291866和us 20150291867中公开的成形磨料颗粒。成形磨料颗粒被形成为使得对于具有相同二维和三维形状的成形磨料颗粒而言，每个颗粒具有相对于彼此基本上相同的表面和边缘排列。因此，相对于具有相同二维和三维形状的组中的其他成形磨料颗粒，成形磨料颗粒可在表面和边缘的排列方面具有高形状保真度和一致性。相比之下，非成形磨料颗粒可通过不同的过程形成并且具有不同的形状属性。例如，非成形磨料颗粒通常通过粉碎过程形成，其中材料块被形成，然后被压碎并筛分以获得一定尺寸的磨料颗粒。然而，非成形磨料颗粒将具有大致随机排列的表面和边缘，并且在围绕主体的表面和边缘排列中通常将缺乏任何可识别的二维或三维形状。此外，相同组或批次的非成形磨料颗粒通常关于彼此缺乏一致的形状，使得当与彼此进行比较时，表面和边缘随机地排列。因此，与成形磨料颗粒相比，非成形磨粒或压碎磨粒具有显著更低的形状保真度。
38.在一个实施方案中，磨料颗粒可包括具有二维形状的成形磨料颗粒，该二维形状选自正多边形、不规则多边形、不规则形状、三角形、部分凹三角形、四边形、矩形、梯形、五边形、六边形、七边形、八边形、椭圆形、希腊字母字符、拉丁字母字符、俄语字母字符、三角形二维形状、部分凹三角形二维形状以及它们的组合。
39.在另一个实施方案中，磨料颗粒可包括具有三维形状的成形磨料颗粒，该三维形状选自多面体、棱锥体、椭圆体、球体、棱柱体、圆柱体、圆锥体、四面体、立方体、长方体、菱面体、截棱锥、截椭圆体、截球体、截圆锥体、五面体、六面体、七面体、八面体、九面体、十面体、希腊字母、拉丁字母字符、俄语字母字符、日本汉字字符、复杂多边形、不规则形状轮廓、火山形状、单静态形状(monostatic shape)以及它们的组合。如本文所用，单静态形状是具有单个稳定静止位置的形状。
40.在另一个实施方案中，磨料颗粒可包括成形磨料颗粒，该成形磨料颗粒包括具有主体长度(lb)、主体宽度(wb)和主体厚度(tb)的主体，并且其中lb》wb、lb》tb且wb》tb。在一个方面，主体可具有至少约1:1或至少约2:1或至少约3:1或至少约5:1或至少约10:1且不大于约1000:1的第一长宽比(lb:wb)。在另一个方面，主体可具有至少约1:1或至少约2:1或至少约3:1或至少约5:1或至少约10:1且不大于约1000:1的第二长宽比(lb:tb)。在另一个方面中，主体可具有至少约1:1或至少约2:1或至少约3:1或至少约5:1或至少约10:1且不大于约1000:1的第三长宽比(wb:tb)。在另一个方面中，主体长度(lb)、主体宽度(wb)和主体厚度(tb)中的至少一者可具有至少约0.1微米、或至少约1微米、或至少约10微米、或至少约50微米、或至少约100微米、或至少约150微米、或至少约200微米、或至少约400微米、或至少约600微米、或至少约800微米、或至少约1mm，并且不大于约20mm、或不大于约18mm、或不大于约16mm、或不大于约14mm、或不大于约12mm、或不大于约10mm、或不大于约8mm、或不大于约6mm、或不大于约4mm的平均尺寸。
41.在另一个实施方案中，混合物和所得磨料制品可包括磨料颗粒的共混物。磨料颗粒的共混物可包括第一类型的磨料颗粒和第二类型的磨料颗粒，该第二类型的磨料颗粒在至少一个方面(诸如粒度、磨粒尺寸、组成、形状、硬度、易碎性、韧性等)不同于该第一类型的磨料颗粒。例如，在一个实施方案中，第一类型的磨料颗粒可包括高级磨料颗粒(例如，电熔氧化铝、氧化铝-氧化锆、晶种溶胶凝胶氧化铝、成形磨料颗粒等)，并且该第二类型的磨料颗粒可包括稀释磨料颗粒。
42.磨料颗粒的共混物可包括以第一含量(c1)存在的第一类型的磨料颗粒，该第一含量可表示为与该共混物的总颗粒含量相比第一类型的磨料颗粒的百分比(例如，重量百分比)。此外，磨料颗粒的共混物可包括第二含量(c2)的第二类型的磨料颗粒，表示为相对于共混物的总重量的第二类型的磨料颗粒的百分比(例如，重量百分比)。第一含量可以与第二含量相同或不同。例如，在某些情况下，可形成共混物，使得第一含量(c1)可以不大于共混物总含量的90％。在另一个实施方案中，第一含量可以更小，诸如不大于85％、不大于80％、不大于75％、不大于70％、不大于65％、不大于60％、不大于55％、不大于50％、不大于45％、不大于40％、不大于35％、不大于30％、不大于25％、不大于20％、不大于15％、不大于10％、或甚至不大于5％。还有，在一个非限制性实施方案中，第一含量的第一类型的磨料颗粒可以共混物的磨料颗粒总含量的至少1％存在。在又其他情况下，第一含量(c1)可为至少5％，诸如至少10％、至少15％、至少20％、至少25％、至少30％、至少35％、至少40％、至少45％、至少50％、至少55％、至少60％、至少65％、至少70％、至少75％、至少80％、至少85％、至少90％或甚至至少95％。应当理解，第一含量(c1)可以存在于上述最小百分比与最大百分比中的任一者之间的范围内。
43.磨料颗粒的共混物可包括特定含量的第二类型的磨料颗粒。例如，第二含量(c2)可以不大于共混物总含量的98％。在其他实施方案中，第二含量可以不大于95％，诸如不大于90％、不大于85％、不大于80％、不大于75％、不大于70％、不大于65％、不大于60％、不大于55％、不大于50％、不大于45％、不大于40％、不大于35％、不大于30％、不大于25％、不大于20％、不大于15％、不大于10％、或甚至不大于5％。还有，在一个非限制性实施方案中，第二含量(c2)可以共混物总含量的至少约1％的量存在。例如，第二含量可为至少5％，诸如至少10％、至少15％、至少20％、至少25％、至少30％、至少35％、至少40％、至少45％、至少50％、至少55％、至少60％、至少65％、至少70％、至少75％、至少80％、至少85％、至少90％或甚至至少95％。应当理解，第二含量(c2)可以在上述最小百分比与最大百分比中的任一者之间的范围内。
44.根据另一个实施方案，磨料颗粒的共混物可具有可限定第一含量(c1)和第二含量(c2)之间的比率的共混物比率(c1/c2)。例如，在一个实施方案中，共混物比率(c1/c2)可以不大于10。在又另一个实施方案中，共混物比率(c1/c2)可以不大于8，诸如不大于6、不大于5、不大于4、不大于3、不大于2、不大于1.8、不大于1.5、不大于1.2、不大于1、不大于0.9、不大于0.8、不大于0.7、不大于0.6、不大于0.5、不大于0.4、不大于0.3或甚至不大于0.2。还有，在另一个非限制性实施方案中，共混物比率(c1/c2)可为至少0.1，诸如至少0.15、至少0.2、至少0.22、至少0.25、至少0.28、至少0.3、至少0.32、至少0.3、至少0.4、至少0.45、至少0.5、至少0.55、至少0.6、至少0.65、至少0.7、至少0.75、至少0.8、至少0.9、至少0.95、至少1、至少1.5、至少2、至少3、至少4或甚至至少5。应当理解，共混物比率(c1/c2)可以在上述最
小值与最大值中的任一者之间的范围内。
45.在其他非限制性实施方案中，共混物可包括其他类型的磨料颗粒。例如，共混物可包括第三类型的磨料颗粒，其可包括常规磨料颗粒或成形磨料颗粒。第三类型的磨料颗粒可包括具有不规则形状的稀释类型的磨料颗粒，其可通过常规的压碎和粉碎技术来实现。
46.磨料颗粒可具有特定的平均粒度。例如，磨料颗粒可具有不大于3mm，诸如不大于2mm、或不大于1mm、或不大于900微米、或不大于800微米、或不大于700微米、或甚至不大于600微米的平均粒度。根据一个非限制性实施方案，磨料颗粒的平均粒度可为至少100微米，诸如至少200微米、或至少300微米、或至少400微米、或至少500微米、或至少600微米、或至少700微米、或至少800微米、或至少900微米、或至少1mm、或至少1.2mm、或至少1.5mm、或至少2mm。应当理解，磨料颗粒的平均粒度可以在包括上述最小值和最大值中的任一者的范围内。
47.如本文所述，除了磨料颗粒之外，混合物还可包括其他组分或前体以促进磨料制品的形成。例如，混合物可包括粘结材料或该粘结材料的前体。根据另一个实施方案，混合物可包括有机材料、或有机材料的前体，该前体适合于在进一步加工期间形成有机粘结材料。这种有机材料可包括一种或多种天然有机材料、合成有机材料以及它们的组合。在特定情况下，有机材料可由树脂制成，该树脂可包括热固性树脂、热塑性树脂以及它们的组合。例如，一些合适的树脂可包括酚醛树脂、环氧树脂、聚酯、氰酸酯、虫胶、聚氨酯、聚苯并嗪、聚双马来酰亚胺、聚酰亚胺、橡胶以及它们的组合。在一个具体的实施方案中，混合物包括未固化的树脂材料，该未固化的树脂材料被配置成通过进一步加工形成酚醛树脂粘结材料。
48.酚醛树脂可以用固化剂或交联剂(诸如六亚甲基四胺)改性。在超过约90℃的温度下，六亚甲基四胺的一些示例可形成交联，以形成帮助固化树脂的亚甲基和二亚甲基氨基桥。六亚甲基四胺可以均匀地分散在树脂内。更具体地，六亚甲基四胺可以作为交联剂均匀地分散在树脂区域内。甚至更具体地，酚醛树脂可包含具有亚微米平均尺寸的交联域的树脂区域。
49.混合物中可包括其他材料，诸如填料。填料可以存在或可以不存在于最终形成的磨料制品中。填料可包括选自以下的材料：粉末、细粒、球体、纤维以及它们的组合。此外，在特定情况下，填料可包括无机材料、有机材料、纤维、织造材料、非织造材料、颗粒、矿物质、坚果、壳、氧化物、氧化铝、碳化物、氮化物、硼化物、聚合物材料、天然存在的材料以及它们的组合。在某些实施方案中，填料可包括材料诸如砂、氧化铝空心球、铬铁矿、菱镁矿、白云石、莫来石空心球、硼化物、二氧化钛、碳素制品(例如炭黑、焦炭或石墨)、碳化硅、木粉、粘土、滑石、六方氮化硼、二硫化钼、长石、霞石正长岩、玻璃球、玻璃纤维、caf2、kbf4、冰晶石(na3alf6)、钾冰晶石(k3alf6)、黄铁矿、zns、硫化铜、矿物油、氟化物、碳酸盐、碳酸钙、硅灰石、莫来石、钢、铁、铜、黄铜、青铜、锡、铝、蓝晶石、alusite、石榴石、石英、氟化物、云母、霞石正长岩、硫酸盐(例如硫酸钡)、碳酸盐(例如碳酸钙)、钛酸盐(例如钛酸钾纤维)、岩棉、粘土、海泡石、硫化铁(例如fe2s3、fes2或它们的组合)、氟硼酸钾(kbf4)、硼酸锌、硼砂、硼酸、细刚玉粉、p15a、软木、玻璃球、二氧化硅微球(z-light)、银、saran
tm
树脂、对二氯苯、草酸、碱金属卤化物、有机卤化物、绿坡缕石或它们的任何组合。在填料为微粒材料的特定情况下，该微粒材料可不同于磨料颗粒，其平均粒度显著小于磨料颗粒。在另一特定情况下，填
料可包括平均粒度不大于约40微米的铁和硫。
50.在至少一个实施方案中，混合物中可包括另外的添加剂。例如，混合物可包括抗静电剂、润滑剂、孔隙率诱导剂、润湿剂、着色剂、或它们的任何组合，以促进该磨料制品的混合和/或形成。
51.在形成混合物之后，该过程可继续至框102以将混合物形成为生坯，该生坯包含在粘结材料中所含的磨料颗粒。生坯是未完成的并且可以在形成最终形成的磨料制品之前经历进一步加工的主体。生坯的形成可包括诸如压制、模制、浇铸、印刷、喷涂以及它们的组合的技术。在一个具体的实施方案中，生坯的形成可包括将混合物压制成特定形状，包括例如进行压制操作以形成呈砂轮形式的生坯。
52.还将理解的是，一种或多种增强材料可包括在混合物内或在混合物的多个部分之间以产生复合主体，该复合主体包括一个或多个磨料部分(即，在粘结材料内所含的磨料颗粒以及孔隙率、填料等)和由增强材料制成的增强部分。增强材料的一些合适示例包括织造材料、非织造材料、纤维玻璃、纤维、天然存在的材料、合成材料、无机材料、有机材料或它们的任何组合。如本文所用，诸如“增强的”或“增强”的术语是指与用于制造磨料部分的粘结和磨料材料不同的增强材料的离散层或部分。诸如“内部增强”或“内部增强的”的术语是指这些组分在磨料制品的主体内或嵌入磨料制品的主体中。在切断轮中，内部增强可以是例如盘的形状，其具有中间开口以容纳该轮的心轴孔。在一些轮中，增强材料从心轴孔延伸到主体的外围。在其他轮中，增强材料可从主体的外围延伸到用于固定主体的凸缘正下方的点。一些磨料制品可以是“区域增强的”，其中(内部)纤维增强围绕主体的心轴孔和凸缘区域(该主体直径的约50％)。
53.在形成具有所需组分的混合物并且将该混合物施加在所需的加工器械中之后，该过程可继续至图1中所示的框103，通过处理该混合物以形成最终形成的磨料制品。处理的一些合适示例可包括固化、加热、压制或它们的组合。在一个示例中，该过程可包括粘结批处理、将磨料颗粒与粘结材料或粘结前体材料混合、填充模具、压制、以及加热或固化该混合物。
54.在完成该处理过程之后，可形成包括磨料主体的磨料制品，该磨料主体包括磨料颗粒以及任选地在粘合基质内所含的任何其他添加剂。在一个具体的实施方案中，磨料主体可以是粘结主体。在一个方面，粘结主体可包括磨料颗粒以及在三维上延伸穿过该粘结主体的体积的至少一部分的粘结材料。在另一个方面，该粘结主体可包括在三维粘结基质中所含的磨料颗粒。在另一个实施方案中，磨料主体可具有包括轮、磨石、锥体、杯、凸缘轮、锥形杯、盘、段、磨头(mounted point)或它们的组合的形状。
55.在一个实施方案中，抗冲改性剂颗粒可均匀地分散在粘结材料中。在一个实施方案中，磨料主体可包括特定含量的抗冲改性剂，其可促进磨料制品的改善的特性和性能。在一个方面，主体可包括占主体的总体积的至少1体积％或占主体的总体积的至少2体积％或至少3体积％或至少4体积％的抗冲改性剂颗粒。在另一个方面，主体可包括占主体的总体积的至多10体积％、占主体的总体积的至多9体积％、至多8体积％、至多7体积％、至多6体积％、至多5体积％或至多4体积％的抗冲改性剂颗粒。在一个具体的方面，抗冲改性剂颗粒的含量可包括本文所述的最小百分比和最大百分比中的任一者。例如，主体可包括抗冲改性剂颗粒，该抗冲改性剂颗粒的含量在包括占主体的总体积的至少1体积％且至多10体
积％的范围内或在包括占主体的总体积的至少1体积％且至多5体积％的范围内。
56.在另一个实施方案中，磨料主体可包括特定含量的粘结材料。在一个方面，主体可包括占主体的总体积的至多98体积％，或占主体的总体积的至多95体积％、或至多90体积％、或至多85体积％、或至多80体积％、或至多75体积％、或至多70体积％、或至多65体积％、或至多60体积％、或至多55体积％、或至多50体积％、或至多45体积％、或至多40体积％、或至多35体积％、或至多30体积％、或至多25体积％的粘结材料。在另一个方面，主体包括占主体的总体积的至少1体积％，或占主体的总体积的至少2体积％、或至少5体积％、或至少10体积％、或至少20体积％、或至少30体积％、或至少35体积％、或至少40体积％、或至少45体积％的粘结材料。在另一个方面，主体可包括在包括本文所述的最小百分比和最大百分比中的任一者的范围内的粘结材料含量。
57.在另一个实施方案中，磨料主体可包括特定含量的磨料颗粒。在一个方面，主体可包括占主体的总体积的至少1体积％，或占主体的总体积的至少2体积％、或至少约4体积％、或至少6体积％、或至少8体积％、或至少10体积％、或至少12体积％、或至少14体积％、或至少16体积％、或至少18体积％、或至少20体积％、或至少25体积％、或至少30体积％、或至少35体积％的磨料颗粒。在另一个方面，主体可包括占主体的总体积的至多65体积％，或占主体的总体积的至多64体积％、或至多62体积％、或至多60体积％、或至多58体积％、或至多56体积％、或至多54体积％、或至多52体积％、或至多50体积％、或至多48体积％、或至多46体积％、或至多44体积％、或至多42体积％、或至多40体积％、或至多38体积％、或至多36体积％、或至多34体积％、或至多32体积％、或至多30体积％、或至多28体积％、或至多26体积％、或至多24体积％、或至多22体积％、或至多20体积％的磨料颗粒。在另一个方面，主体可包括在包括本文所述的最小百分比和最大百分比中的任一者的范围内的磨料颗粒含量。
58.在一个实施方案中，主体可包括特定含量的孔隙率。在一个方面，主体可包括选自闭孔孔隙率、开孔孔隙率以及它们的组合的孔隙率类型。在示例性应用中，主体可具有孔隙率，其中大多数孔隙率可以是闭孔孔隙率。在特定应用中，孔隙率可基本上由闭孔孔隙率组成。在另一个示例中，大多数孔隙率可以是开孔孔隙率。在一个具体的示例中，主体可具有孔隙率，其中基本上所有的孔隙率可以是开孔孔隙率。
59.在另一个方面，主体可具有特定含量的孔隙率。例如，主体可具有占主体的总体积的至少1体积％，或至少2体积％、或至少4体积％、或至少6体积％、或至少8体积％、或至少10体积％、或至少12体积％、或至少14体积％、或至少16体积％、或至少18体积％、或至少20体积％、或至少25体积％、或至少30体积％、或至少40体积％、或至少45体积％、或至少50体积％、或至少55体积％的孔隙率。在另一个示例中，主体可具有占主体的总体积的至多80体积％，或至多75体积％、或至多70体积％、或至多65体积％、或至多60体积％、或至多55体积％、或至多50体积％、或至多45体积％、或至多40体积％、或至多35体积％、或至多30体积％、或至多25体积％、或至多20体积％、或至多15体积％、或至多10体积％、或至多5体积％、或至多2体积％的孔隙率。在另一个示例中，主体可具有在包括本文所述的最小百分比和最大百分比中的任一者的范围内的孔隙率含量。
60.值得注意的是，磨料制品可具有改善的特性和/或性能。在一个方面，磨料制品可具有改善的emod以及改善的mor与emod比率。例如，磨料制品可具有大于5.7(诸如至少5.9、
至少6.2、至少6.4或至少6.5)的mor与emod比率。在另一个示例中，磨料制品可具有至多8.0、至多7.7、至多7.5、至多7.3、至多7.0、至多6.8或至多6.5的mor与emod比率。在某些情况下，诸如当主体包括相对低含量的磨料颗粒时，mor与emod的比率可高于8.0，诸如至少8.5、至少9.0或甚至高于9.0。在另一种情况下，mor与emod的比率可以为至多12或至多10。此外，mor与emod的比率可在包括本文所述的最小值和最大值中的任一者的范围内。
61.在一个具体的实施方案中，当粘结主体包括占主体的总体积的至少36体积％的磨料颗粒时，磨料制品可具有大于5.7的mor与emod比率。在一个方面，当主体包括占主体的总体积的48体积％至52体积％的含量的磨料颗粒时，磨料制品可具有大于5.7且至多7.8的mor与emod比率。在另一个方面，当主体包括占主体的总体积的42体积％至小于48体积％的含量的磨料颗粒时，磨料制品可具有大于7.8且至多9的mor与emod比率。在另一个方面，当主体包括占主体的总体积的36体积％至小于42体积％的含量的磨料颗粒时，磨料制品可具有大于9且至多12的mor与emod比率。
62.在另一个实施方案中，主体可包括抗冲改性剂颗粒，该抗冲改性剂颗粒具有本文实施方案中所述的任何粒度，诸如d
10
、d
50
、d
90
或它们的任何组合。磨料制品主体中抗冲改性剂的粒度可使用具有renishaw centrus0rnq39的共焦拉曼显微镜光谱仪确定。可绘制抗冲改性剂颗粒的分布，并且可使用785nm长通边缘滤光器、1200i/mm(633/780)光栅和50
×
物镜在最终形成的主体(例如，粘结磨料主体)的横截面上测量粒度。对于抗冲改性剂颗粒可在1700cm-1
与1654cm-1
之间以及对于粘结材料可在747cm-1
与803cm-1
之间的区域中进行拉曼映射。可测量统计学上显著数量(例如，至少50个)的抗冲改性剂颗粒以获得诸如d
10
、d
50
和d
90
的粒度。可使用以下拉曼光谱仪参数。
63.在一个具体的实施方案中，磨料制品可特别适用于高精度材料去除操作。例如，磨料制品可包括砂轮，并且特别是高精度砂轮。磨料制品可具有改善的研磨表面质量，诸如降低的粗糙度，减少的划痕、螺旋或颤振的数目，或它们的任何组合。
64.许多不同方面和实施方案都是可能的。本文描述了那些方面和实施方案中的一些。在阅读本说明书之后，技术人员将理解，那些方面和实施方案仅是示例性的并且不限制本发明的范围。实施方案可以根据如下列出的实施方案中的任一个或多个实施方案。
65.实施方案1.一种磨料制品，所述磨料制品包括：
66.主体，所述主体包括：
67.粘结材料；
68.在所述粘结材料内所含的磨料颗粒；和
69.抗冲改性剂，所述抗冲改性剂包括在所述粘结材料中所含的多个颗粒，
70.其中所述多个颗粒具有：
71.至少10微米的平均粒度(d
50
)；
72.至少2微米的粒度d
10
；
73.至多1mm的粒度d
90
；或
74.它们的任何组合。
75.实施方案2.一种磨料制品，所述磨料制品包括：
76.粘结主体，所述粘结主体包括：
77.粘结材料；
78.在所述粘结材料内所含的磨料颗粒；和
79.在所述粘结材料中所含的抗冲改性剂，其中所述抗冲改性剂的含量为所述主体的总体积的至少1体积％且至多10体积％。
80.实施方案3.一种磨料制品，所述磨料制品包括：
81.粘结主体，所述粘结主体包括：
82.粘结材料；
83.在所述粘结材料内所含的磨料颗粒；
84.在所述粘结材料中所含的抗冲改性剂；和
85.大于5.7的mor与emod比率。
86.实施方案4.根据实施方案1至3中任一项所述的磨料制品，其中所述抗冲改性剂包含多个颗粒，所述多个颗粒具有至少10微米、至少40微米、至少60微米、至少90微米、至少100微米、至少120微米、至少140微米、至少160微米、至少180微米或至少200微米的平均粒度。
87.实施方案5.根据实施方案1至3中任一项所述的磨料制品，其中所述抗冲改性剂包含多个颗粒，所述多个颗粒具有至多900微米、至多800微米、至多700微米、至多600微米、至多500微米、至多450微米、至多400微米、至多350微米或至多300微米的平均粒度。
88.实施方案6.根据实施方案1至3中任一项所述的磨料制品，其中所述抗冲改性剂的含量为所述主体的总体积的至少1体积％或所述主体的总体积的至少2体积％或至少3体积％或至少4体积％。
89.实施方案7.根据实施方案1至3中任一项所述的磨料制品，其中所述抗冲改性剂的含量为所述主体的总体积的至多10体积％、所述主体的总体积的至多9体积％、至多8体积％、至多7体积％、至多6体积％、至多5体积％或至多4体积％。
90.实施方案8.根据实施方案1至3中任一项所述的磨料制品，其中所述抗冲改性剂包含多个颗粒，其中所述抗冲改性剂的含量为所述主体的总体积的至少1体积％且至多5体积％。
91.实施方案9.根据实施方案1至3中任一项所述的磨料制品，其中所述抗冲改性剂包含多个颗粒，所述多个颗粒具有至少2微米、至少4微米、至少5微米、至少8微米、至少10微米、至少15微米、至少20微米、至少25微米、至少30微米、至少35微米、至少40微米、至少45微米、至少50微米、至少55微米、至少60微米、至少65微米、至少70微米、至少75微米、至少80微米、至少85微米、至少90微米、至少95微米或至少100微米的粒度d
10
。
92.实施方案10.根据实施方案1至3中任一项所述的磨料制品，其中所述抗冲改性剂包含多个颗粒，所述多个颗粒具有至多1000微米、至多950微米、至多900微米、至多850微米、至多800微米、至多750微米、至多720微米、至多700微米、至多680微米、至多650微米、至多620微米、至多600微米、至多550微米、至多520微米、至多500微米、至多480微米、至多460微米、至多450微米、至多430微米、至多410微米、或至多400微米的粒度d
90
。
93.实施方案11.根据实施方案1至3中任一项所述的磨料制品，其中所述抗冲改性剂包含附聚的颗粒、未附聚的颗粒或它们的组合。
94.实施方案12.根据实施方案1至3中任一项所述的磨料制品，其中所述抗冲改性剂包含具有核-壳结构的多个颗粒。
95.实施方案13.根据实施方案1至3中任一项所述的磨料制品，其中所述抗冲改性剂包含具有核-壳结构的多个未附聚的颗粒。
96.实施方案14.根据实施方案1至3中任一项所述的磨料制品，其中所述抗冲改性剂包含具有核-壳结构的多个附聚的颗粒。
97.实施方案15.根据实施方案14所述的磨料制品，其中在所述附聚的颗粒中所含的颗粒具有至少1nm、至少2nm、至少5nm、至少10nm、至少15nm、至少20nm、至少25nm、至少30nm、至少35nm、至少40nm、至少50nm、至少60nm、至少70nm、至少80nm、至少90nm、至少100nm、至少200nm、至少300nm、至少400nm、至少500nm、至少600nm、至少700nm、至少800nm、至少900nm、至少1微米、至少2微米、至少5微米、至少10微米或至少20微米的平均粒度。
98.实施方案16.根据实施方案14所述的磨料制品，其中在所述附聚的颗粒中所含的颗粒具有至多100微米、至多90微米、至多80微米、至多70微米、至多60微米、至多50微米、至多40微米、至多30微米、至多20微米、至多10微米、至多9微米、至多8微米、至多7微米、至多6微米、至多4微米、至多3微米、至多1微米、至多800nm、至多700nm、至多600nm、至多500nm、至多400nm、至多300nm、至多200nm或至多100nm的平均粒度。
99.实施方案17.根据实施方案14所述的磨料制品，其中在所述附聚的颗粒中所含的颗粒的至少50体积％具有在1nm至2微米范围内的尺寸，在所述附聚的颗粒中所含的颗粒的至少60体积％、至少70体积％、至少80体积％或至少90体积％具有在1nm至2微米范围内的尺寸。
100.实施方案18.根据实施方案12所述的磨料制品，其中所述核、所述壳或两者包括有机材料。
101.实施方案19.根据实施方案12所述的磨料制品，其中所述核具有与所述壳的模量不同的模量。
102.实施方案20.根据实施方案12所述的磨料制品，其中所述核包含聚合物，所述聚合物包括橡胶型聚合物，所述橡胶型聚合物包括丁二烯橡胶、丁二烯苯乙烯橡胶、丁二烯-丙烯腈橡胶或它们的任何组合。
103.实施方案21.根据实施方案12所述的磨料制品，其中所述壳包含聚合物，所述聚合物包括丙烯酸聚合物、苯乙烯聚合物或它们的任何组合。
104.实施方案22.根据实施方案1至3中任一项所述的磨料制品，其中所述多种抗冲改性剂包含聚合物，所述聚合物包括甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯聚合物、丙烯酸-丁二烯-苯乙烯聚合物或它们的组合。
105.实施方案23.根据实施方案1至3中任一项所述的磨料制品，其中所述主体还具有大于5.7、至少5.9、至少6.2、至少6.4或至少6.5的mor与emod比率。
106.实施方案24.根据实施方案1至3中任一项所述的磨料制品，其中所述主体还具有至多8.0、至多7.7、至多7.5、至多7.3、至多7.0、至多6.8或至多6.5的mor与emod比率。
107.实施方案25.根据实施方案1至3中任一项所述的磨料制品，其中所述主体包含固定磨料制品。
108.实施方案26.根据实施方案1至3中任一项所述的磨料制品，其中所述主体包含占所述主体的总体积的至少1体积％，或占所述主体的总体积的至少2体积％、或至少约4体积％、或至少6体积％、或至少8体积％、或至少10体积％、或至少12体积％、或至少14体
积％、或至少16体积％、或至少18体积％、或至少20体积％、或至少25体积％、或至少30体积％、或至少35体积％的磨料颗粒。
109.实施方案27.根据实施方案26所述的磨料制品，其中所述主体包含占所述主体的总体积的至多65体积％，或占所述主体的总体积的至多64体积％、或至多62体积％、或至多60体积％、或至多58体积％、或至多56体积％、或至多54体积％、或至多52体积％、或至多50体积％、或至多48体积％、或至多46体积％、或至多44体积％、或至多42体积％、或至多40体积％、或至多38体积％、或至多36体积％、或至多34体积％、或至多32体积％、或至多30体积％、或至多28体积％、或至多26体积％、或至多24体积％、或至多22体积％、或至多20体积％的磨料颗粒。
110.实施方案28.根据实施方案1至3中任一项所述的磨料制品，其中所述磨料颗粒包含选自以下的磨料颗粒：氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、碳氧化物、氮氧化物、超级磨料、基于碳的材料、附聚物、聚集物、成形磨料颗粒、微晶材料、纳米晶体材料以及它们的组合。
111.实施方案29.根据实施方案1至3中任一项所述的磨料制品，其中所述磨料颗粒包含具有二维形状的成形磨料颗粒，所述二维形状选自正多边形、不规则多边形、不规则形状、三角形、部分凹三角形、四边形、矩形、梯形、五边形、六边形、七边形、八边形、椭圆形、希腊字母字符、拉丁字母字符、俄语字母字符、三角形二维形状、部分凹三角形二维形状以及它们的组合。
112.实施方案30.根据实施方案1至3中任一项所述的磨料制品，其中所述磨料颗粒包含具有三维形状的成形磨料颗粒，所述三维形状选自多面体、棱锥体、椭圆体、球体、棱柱体、圆柱体、圆锥体、四面体、立方体、长方体、菱面体、截棱锥、截椭圆体、截球体、截圆锥体、五面体、六面体、七面体、八面体、九面体、十面体、希腊字母、拉丁字母字符、俄语字母字符、日本汉字字符、复杂多边形、不规则形状轮廓、火山形状、单静态形状以及它们的组合。
113.实施方案31.根据实施方案1至3中任一项所述的磨料制品，其中所述磨料颗粒包含成形磨料颗粒，所述成形磨料颗粒包括具有主体长度(lb)、主体宽度(wb)和主体厚度(tb)的主体，并且其中lb》wb、lb》tb且wb》tb。
114.实施方案32.根据实施方案30所述的磨料制品，其中所述主体具有至少约1:1或至少约2:1或至少约3:1或至少约5:1或至少约10:1且至多约1000:1的第一长宽比(lb:wb)。
115.实施方案33.根据实施方案32所述的磨料制品，其中所述主体具有至少约1:1或至少约2:1或至少约3:1或至少约5:1或至少约10:1且至多约1000:1的第二长宽比(lb:tb)。
116.实施方案34.根据实施方案33所述的磨料制品，其中所述主体具有至少约1:1或至少约2:1或至少约3:1或至少约5:1或至少约10:1且至多约1000:1的第三长宽比(wb:tb)。
117.实施方案35.根据实施方案31所述的磨料制品，其中所述主体长度(lb)、所述主体宽度(wb)和所述主体厚度(tb)中的至少一者具有至少约0.1微米、或至少约1微米、或至少约10微米、或至少约50微米、或至少约100微米、或至少约150微米、或至少约200微米、或至少约400微米、或至少约600微米、或至少约800微米、或至少约1mm，并且至多约20mm、或至多约18mm、或至多约16mm、或至多约14mm、或至多约12mm、或至多约10mm、或至多约8mm、或至多约6mm、或至多约4mm的平均尺寸。
118.实施方案36.根据实施方案1至3中任一项所述的磨料制品，其中所述主体包含占所述主体的总体积的至多98体积％，或占所述主体的总体积的至多95体积％、或至多90体
积％、或至多85体积％、或至多80体积％、或至多75体积％、或至多70体积％、或至多65体积％、或至多60体积％、或至多55体积％、或至多50体积％、或至多45体积％、或至多40体积％、或至多35体积％、或至多30体积％、或至多25体积％的粘结材料。
119.实施方案37.根据实施方案1至3中任一项所述的磨料制品，其中所述主体包含占所述主体的总体积的至少1体积％，或占所述主体的总体积的至少2体积％、或至少5体积％、或至少10体积％、或至少20体积％、或至少30体积％、或至少35体积％、或至少40体积％、或至少45体积％的粘结材料。
120.实施方案38.根据实施方案1至3中任一项所述的磨料制品，其中所述粘结材料包含一种或多种天然有机材料、合成有机材料或它们的组合。
121.实施方案39.根据实施方案1至3中任一项所述的磨料制品，其中所述粘结材料基本上由有机材料组成。
122.实施方案40.根据实施方案1至3中任一项所述的磨料制品，其中所述粘结材料包含如下材料，所述材料包括酚醛树脂、具有亚微米平均尺寸的交联域的酚醛树脂、用包括六亚甲基四胺的固化剂或交联剂改性的酚醛树脂、环氧树脂、聚酯、氰酸酯、虫胶、聚氨酯、橡胶以及它们的组合。
123.实施方案41.根据实施方案1至3中任一项所述的磨料制品，其中所述主体包含占所述主体的总体积的至少1体积％，或至少2体积％、或至少4体积％、或至少6体积％、或至少8体积％、或至少10体积％、或至少12体积％、或至少14体积％、或至少16体积％、或至少18体积％、或至少20体积％、或至少25体积％、或至少30体积％、或至少40体积％、或至少45体积％、或至少50体积％、或至少55体积％的孔隙率。
124.实施方案42.根据实施方案1至3中任一项所述的磨料制品，其中所述主体包含占所述主体的总体积的至多80体积％，或至多75体积％、或至多70体积％、或至多65体积％、或至多60体积％、或至多55体积％、或至多50体积％、或至多45体积％、或至多40体积％、或至多35体积％、或至多30体积％、或至多25体积％、或至多20体积％、或至多15体积％、或至多10体积％、或至多5体积％、或至多2体积％的孔隙率。
125.实施方案43.根据实施方案1至3中任一项所述的磨料制品，其中所述主体包含孔隙率，所述孔隙率包括选自闭孔孔隙率、开孔孔隙率以及它们的组合的孔隙率类型。
126.实施方案44.根据实施方案1至3中任一项所述的磨料制品，其中所述主体包含孔隙率，并且其中大多数的所述孔隙率是闭孔孔隙率，其中所述孔隙率基本上由闭孔孔隙率组成。
127.实施方案45.根据实施方案1至3中任一项所述的磨料制品，其中所述主体包含孔隙率，并且大多数的所述孔隙率是开孔孔隙率，其中基本上所有的所述孔隙率是开孔孔隙率。
128.实施方案46.根据实施方案1至3中任一项所述的磨料制品，其中所述主体包含填料，所述填料选自粉末、细粒、球体、纤维、短切纤维(csf)、中空颗粒、聚合物中空球体或它们的组合。
129.实施方案47.根据实施方案1至3中任一项所述的磨料制品，其中所述主体包含填料，所述填料包含选自以下的材料：砂、氧化铝空心球、铬铁矿、磁石、白云石、莫来石空心球、硼化物、二氧化钛、碳素制品、碳化硅、木粉、粘土、滑石、六方氮化硼、二硫化钼、长石、霞
石正长岩、玻璃球、玻璃纤维、玄武岩纤维、caf2、kbf4、冰晶石(na3alf6)、钾冰晶石(k3alf6)、黄铁矿、zns、硫化铜、矿物油、氟化物、碳酸盐、碳酸钙、saran、酚氧树脂、cao、k2so4、矿棉、mncl2、kcl、白云石或它们的组合。
130.实施方案48.根据实施方案1至47中任一项所述的磨料制品，其中所述主体包含填料，所述填料包括包含抗静电剂、润滑剂、孔隙率诱导剂、着色剂以及它们的组合的材料。
131.实施方案49.根据实施方案1至3中任一项所述的磨料制品，其中所述主体包含填料，所述填料包含具有至多约40微米的平均粒度的铁和硫。
132.实施方案50.根据实施方案1至3中任一项所述的磨料制品，其中所述主体具有选自以下的形状：轮、磨石、锥体、杯、凸缘轮、锥形杯、盘、段、磨头以及它们的组合。
133.实施例
134.实施例1
135.根据本文的实施方案形成砂轮样品s1。将表1中包括的组分混合，并且将混合物形成为砂轮的主体。砂轮主体的尺寸为750
×
60
×
304.8mm。尽管提供了范围，但应理解所有组分的含量加起来为100重量％。抗冲改性剂具有核-壳结构，该核-壳结构包括包含丁二烯橡胶的核和包含甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯聚合物的壳。
136.表1
137.组分含量(重量％)碳化硅磨料颗粒(150#)82％至92％粉末酚醛树脂6％至15％液体酚醛树脂1.2％至2.4％润湿剂0.3％至0.6％mbs抗冲改性剂0.1％至0.3％
138.除了所形成的c2样品不含抗冲改性剂之外，所形成的砂轮样品c2具有与s1类似的组分。在相同条件下，在外圆磨床(od磨床)上对所有样品进行研磨m2高速钢辊的测试。表2包括在去除0.03mm之后工件的表面评估结果。
139.表2
[0140][0141]
参考图2，包括s1样品的横截面的拉曼显微镜图像。抗冲改性剂颗粒205分散在粘结材料202中。可通过测量至少100个抗冲改性剂颗粒来确定尺寸分布，包括d
50
、d
10
、d
90
。抗冲改性剂颗粒包括203.4微米的d
50
、100.98微米的d10和385.4微米的d90。
[0142]
图3包括由s1与c2磨的工件上的划痕数量的图。由c2磨的m2辊具有显著更大数量的大、中和小尺寸的划痕。如图3所示，大划痕的长度大于400微米至600微米，中划痕的长度
大于240微米至400微米，并且小划痕的长度为60微米至240微米。
[0143]
实施例2
[0144]
根据本文的实施方案形成另外的砂轮样品。将表3中包括的组分混合，并且将混合物形成为砂轮的主体。尽管为每种组分提供了范围，但应理解所有组分的含量加起来为100重量％。使用与实施例1相同的mbs抗冲改性剂。
[0145]
表3
[0146]
组分含量(重量％)氧化铝磨料颗粒60#82％至92％粉末酚醛树脂6％至15％液体酚醛树脂1.2％至2.4％润湿剂0.3％至0.6％mbs抗冲改性剂0.1％至0.3％
[0147]
实施例3
[0148]
根据本文的实施方案，使用具有在表4中包括的组分的混合物形成砂轮样品s3。抗冲改性剂具有与实施例1中所述的相同的粒度分布。与不包括抗冲改性剂的类似常规样品相比，预期这些样品在研磨测试中具有改善的表面质量、磨损寿命、研磨效率或它们的任何组合。
[0149]
表4
[0150]
组分典型值(重量％)碳化硅磨料颗粒(150#)89.59％粉末酚醛树脂8.47％液体酚醛树脂1.44％润湿剂0.33％抗冲改性剂0.16％
[0151]
根据本文的实施方案，使用具有在表5中包括的组分的混合物形成砂轮样品s4。抗冲改性剂具有与实施例1中所述的相同的粒度分布。与不包括抗冲改性剂的常规样品相比，预期这些样品在研磨测试中具有改善的表面质量、磨损寿命、研磨效率或它们的任何组合。
[0152]
表5
[0153]
组分典型值(重量％)氧化铝磨料颗粒60#84.39％粉末酚醛树脂12.76％液体酚醛树脂2.11％润湿剂0.52％抗冲改性剂0.23％
[0154]
实施例4
[0155]
测试mbs抗冲改性剂在砂轮中的作用。对商品名为38a80-fb(购自saint-gobain abrasives)的g级和d级至f级砂轮的mor和emod进行测试。将具有附聚的颗粒的mbs抗冲改性剂添加到g级38a80-fb砂轮的组合物的初始混合物中，如表6所示，以形成包括1重量％、2
重量％和3重量％抗冲改性剂的代表性砂轮样品。附聚物具有203.4微米的d
50
、100.98微米的d10和385.4微米的d90。每组包括12个砂轮样品。砂轮样品包括相同的粘结材料，该粘结材料包括橡胶改性的酚醛树脂。
[0156]
如下制备砂轮样品1至5。首先将磨粒与液体酚醛树脂在混合碗中混合2至7分钟或直到所有的磨粒都是湿的并且被该液体酚醛树脂包被。然后将湿的磨粒与该粘结材料的剩余部分组合。对于样品2至4，添加抗冲改性剂。将每种样品的混合物倒入模具中并且冷压。然后将样品从模具中取出并在熔炉中在160℃下热处理，以形成粘结的磨料主体。
[0157]
表6
[0158]
组分含量(重量％)氧化铝磨料颗粒80#86.7％粉末酚醛树脂10.6％液体酚醛树脂1.9％润湿剂0.2％抗冲改性剂1％至3％
[0159]
使用常规g级38a80-fb砂轮作为参照(第1组和第5组)，如表7所示，从f级至e级(第6组至第8组)，砂轮样品的mor和emor降低。通过将每个组的平均mor和emod分别与相应的参考组(对于第2组至第4组，为第1组；以及对于第6组至第8组，为第5组)的平均mor和emod进行比较，获得相对mor和相对emod。
[0160]
将第2组与第6组进行比较，第2组的砂轮具有相当的mor和emod。将第3组与第7组进行比较，第3组的砂轮具有更高的mor和emod。进一步比较第4组和第8组，第4组具有比第8组更高的mor和相当的emod。
[0161]
表7
[0162][0163]
实施例5
[0164]
用具有附聚的颗粒的抗冲改性剂形成另外的磨料样品，其中每个颗粒具有核-壳结构。在下表8中包括附聚物的粒度分布以及抗冲改性剂的核和壳的材料。
[0165]
表8
[0166][0167]
除了用上述物质代替mbs抗冲改性剂之外，使用表1和表3中所示的组合物形成砂轮样品。砂轮在m2高速钢辊上进行测试，并且与没有抗冲改性剂的那些相比预期具有改善的表面精加工。预期这些砂轮具有改善的emod、改善的mor与emod比率或两者。
[0168]
上文已经关于具体实施方案描述了益处、其他优点以及问题的解决方案。然而，益处、优点、问题的解决方案，以及可导致任何益处、优点或解决方案出现或变得更显著的任何特征不应被解释为任何或所有权利要求的关键、必需或必要的特征。本文所提及的包括一种或多种组分的材料可被解释为包括至少一个实施方案，其中该材料基本上由所确定的一种或多种组分组成。术语“基本上由
……
组成”将被解释为包括一种组合物，该组合物包含那些确定的材料并且排除除了少数内容物(例如，杂质内容物)之外的所有其他材料，这些少数内容物不显著改变该材料的特性。另外，或在替代方案中，在某些非限制性实施方案中，本文确定的组合物中的任一者可基本上不含未明确公开的材料。本文的实施方案包括材料内某些组分的含量范围，并且应当理解，给定材料内组分的含量总计为100％。
[0169]
本文描述的实施方案的说明书和图示旨在提供对各种实施方案的结构的一般理解。说明书和图示并不旨在用作对使用本文所述的结构或方法的装置和系统的所有元件和特征的详尽和全面的描述。也可以在单个实施方案中组合地提供单独实施方案，并且相反地，为了简洁起见在单个实施方案的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何子组合提供。此外，对范围中所述值的引用包括该范围内的每个值。仅在阅读了本说明书之后，许多其他实施方案对于技术人员而言可能是显而易见的。其他实施方案可被使用并从本公开得出，使得可以在不脱离本公开的范围的情况下进行结构替代、逻辑替代或另一改变。因此，本公开应被视为说明性的而非限制性的。

技术特征：
1.一种磨料制品，包括：主体，所述主体包括：粘结材料；在所述粘结材料内所含的磨料颗粒；和抗冲改性剂，所述抗冲改性剂包括在所述粘结材料中所含的具有核-壳结构的多个颗粒，其中所述多个颗粒具有：至少10微米的平均粒度(d
50
)；至少2微米的粒度d
10
；至多2mm的粒度d
90
；或它们的任何组合。2.一种磨料制品，包括：粘结主体，所述粘结主体包括：粘结材料；在所述粘结材料内所含的磨料颗粒；和在所述粘结材料中所含的抗冲改性剂，其中所述抗冲改性剂包含核-壳结构并且含量为所述主体的总体积的至少1体积％且至多10体积％。3.根据权利要求1或2所述的磨料制品，其中所述抗冲改性剂包含多个颗粒，所述多个颗粒具有至少10微米且至多900微米的平均粒度。4.根据权利要求3所述的磨料制品，其中所述多个颗粒具有至少60微米且至多800微米的平均粒度。5.根据权利要求1或2所述的磨料制品，其中所述抗冲改性剂包含多个颗粒，所述多个颗粒具有至少5微米且至多600微米的粒度d
10
。6.根据权利要求1或2所述的磨料制品，其中所述抗冲改性剂包含多个颗粒，所述多个颗粒具有至少100微米且至多1.5mm的粒度d
90
。7.根据权利要求1或2所述的磨料制品，其中所述抗冲改性剂的含量为所述主体的总体积的至少1体积％且至多5体积％。8.根据权利要求1或2所述的磨料制品，其中所述核、所述壳或两者包括有机材料。9.根据权利要求1或2所述的磨料制品，其中所述核具有与所述壳的模量不同的模量。10.根据权利要求1或2所述的磨料制品，其中所述核包含聚合物，所述聚合物包括橡胶型聚合物。11.根据权利要求1或2所述的磨料制品，其中所述核包含丁二烯橡胶、丁二烯-苯乙烯橡胶、丁二烯-丙烯腈橡胶或它们的任何组合。12.根据权利要求1或2所述的磨料制品，其中所述壳包含聚合物，所述聚合物包括丙烯酸聚合物、苯乙烯聚合物或它们的任何组合。13.根据权利要求1或2所述的磨料制品，其中所述抗冲改性剂包含聚合物，所述聚合物包括甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯聚合物、丙烯酸-丁二烯-苯乙烯聚合物或它们的组合。14.根据权利要求1或2所述的磨料制品，其中所述主体具有大于5.7的mor与emod比率。15.根据权利要求1或2所述的磨料制品，其中所述抗冲改性剂的杨氏模量小于所述粘
结材料的杨氏模量。

技术总结
本发明涉及一种磨料制品，该磨料制品可包括主体，该主体包括粘结材料、在该粘结材料中所含的磨料颗粒和抗冲改性剂。在一个实施方案中，该抗冲改性剂的含量可以为该主体的总体积的至少1体积％且至多10体积％。在另一个实施方案中，该抗冲改性剂可包括平均粒度(D


技术研发人员：施泽华 宋晓超 钱顾芬
受保护的技术使用者：法国圣戈班磨料磨具公司
技术研发日：2021.11.04
技术公布日：2023/7/12