一种新型抛光衬垫及其制造方法与流程

1.本技术涉及电子化学材料加工技术领域，更具体地说，它涉及一种新型抛光衬垫及其制造方法。


背景技术：

2.目前，在电子化学材料的加工过程中，通常包含抛光步骤，而抛光步骤中需要用到抛光衬垫。以化学机械抛光为例，在这种抛光工艺中，抛光衬垫的作用包括储存抛光液、输送抛光液、排出废物、传递加工载荷、保障抛光过程平稳进行等，抛光衬垫的性能优劣对抛光效果具有显著的影响。
3.相关技术中有一种抛光衬垫，包括非织造布层以及覆盖在非织造布层表面的含浸树脂层，该抛光衬垫按照如下方法制备：(1)将聚合物纤维编织成网，然后进行针刺加工，得到非织造布层；(2)将水性树脂作为含浸浆料涂覆在非织造布层表面，然后进行烘干，使非织造布层表面的含浸浆料固化；(3)对含浸浆料的固化产物进行打磨，得到新型抛光衬垫。
4.针对上述中的相关技术，发明人认为，在抛光工件的过程中，抛光衬垫表面的含浸树脂层会频繁经受摩擦，而水性树脂的固化产物耐磨性能有限，长时间的摩擦会使含浸树脂层发生显著的磨损，导致抛光衬垫对工件的抛光效果下降。


技术实现要素：

5.相关技术中，长时间的摩擦会使含浸树脂层发生显著的磨损，导致抛光衬垫对工件的抛光效果下降。为了改善这一缺陷，本技术提供一种新型抛光衬垫及其制造方法。
6.第一方面，本技术提供一种新型抛光衬垫，采用如下的技术方案：一种新型抛光衬垫，所述新型抛光衬垫包括非织造布层以及覆盖在非织造布层表面的含浸树脂层，所述含浸树脂层由含浸浆料的固化产物经过打磨后得到，所述含浸浆料包括如下重量份的组分：水性树脂90-94份，羧基改性石英粉4-6份，聚碳化二亚胺14.4-14.8份，所述羧基改性石英粉为表面接枝有羧基的石英粉。
7.通过采用上述技术方案，本技术在水性树脂的基础上添加了改性石英粉和聚碳化二亚胺，得到了新的含浸浆料。当含浸浆料固化为含浸树脂层之后，聚碳化二亚胺与羧基改性石英粉表面的羧基反应生成酰脲键，使得分布在含浸树脂层中的改性石英粉之间相互联结形成网络结构。网络结构改善了含浸树脂层的耐磨性能，并且羧基改性石英粉为刚性颗粒，能对含浸树脂层起到增韧作用。因此，当使用本技术的新型抛光衬垫打磨工件时，含浸树脂层产生的磨损程度相对较小，有助于使抛光衬垫长时间维持良好的抛光效果，延长了抛光衬垫的使用寿命。
8.作为优选，所述水性树脂为水性聚氨酯树脂、水性丙烯酸树脂、水性聚氨酯-丙烯酸共聚树脂中的一种。
9.通过采用上述技术方案，本技术优选了水性树脂的种类，水性丙烯酸树脂、水性聚氨酯树脂和水性聚氨酯-丙烯酸共聚树脂中均带有一定数量的羧基，由这几种水性树脂参
与配制的含浸浆料在固化之后，水性树脂的羧基和羧基改性石英粉的羧基均可与聚碳化二亚胺反应，从而实现了水性树脂固化物与羧基改性石英粉之间的间接结合，对羧基改性石英粉以及改性石英粉之间相互联结形成网络结构起到了固定作用，有助于改善抛光衬垫的耐磨性能。
10.作为优选，所述水性树脂为水性聚氨酯-丙烯酸共聚树脂。
11.通过采用上述技术方案，优选了水性树脂的类型，有助于减少抛光衬垫的磨损量，改善了抛光衬垫的耐磨性能。
12.作为优选，所述羧基改性石英粉按照如下方法制备：(1)将氨基改性石英粉和苯偏三酸酐加入四氢呋喃中并进行搅拌混合，得到反应液；所述氨基改性石英粉为表面接枝有氨基的石英粉；(2)搅拌反应液8-10h，然后对反应液进行离心，将得到的沉淀物水洗至废水为中性之后得到羧基改性石英粉。
13.通过采用上述技术方案，本技术通过苯偏三酸酐对氨基改性石英粉进行改性处理，苯偏三酸酐中的酸酐基团能够与氨基反应产生酰胺键，同时在邻位产生一个羧基，即可得到羧基改性石英粉。
14.作为优选，所述氨基改性石英粉按照如下方法制备：(1)将γ-氨丙基三乙氧基硅烷、水和乙醇混合，得到硅烷改性液；将石英粉加入水性分散剂中，搅拌后得到石英浸渍液；所述γ-氨丙基三乙氧基硅烷的用量为石英粉重量的6-8％；(2)将硅烷改性液和石英浸渍液混合，经过搅拌和加热后再进行过滤，对过滤所得固体进行洗涤和烘干，得到氨基改性石英粉。
15.通过采用上述技术方案，本技术使用γ-氨丙基三乙氧基硅烷对石英粉进行偶联改性，将氨基接枝到了石英粉表面，得到了氨基改性石英粉。
16.作为优选，所述苯偏三酸酐与γ-氨丙基三乙氧基硅烷的摩尔比为(1.25-1.35):1。
17.通过采用上述技术方案，优选了苯偏三酸酐与氨基硅偶联剂的摩尔比，通过使苯偏三酸酐相对过量，有助于使酸酐和氨基的反应更加彻底。
18.作为优选，所述水性分散剂为硅溶胶。
19.通过采用上述技术方案，硅溶胶能够增加石英粉表面的硅羟基数量，使得石英粉经过硅烷改性液的处理之后能够在表面接枝更多的氨基，在氨基与苯偏三酸酐反应后得到了表面羧基总量更高的羧基改性石英粉(与使用纯水作为水性分散剂时相比)。由于羧基改性石英粉表面的羧基总量增加，因此改性石英粉与聚碳化二亚胺反应形成的网络结构更加牢固，有助于改善抛光衬垫的耐磨性能。
20.作为优选，制备所述氨基改性石英粉的步骤(1)中，将埃洛石纳米管和石英粉共同加入水性分散剂中。
21.通过采用上述技术方案，在石英浸渍液中，硅溶胶能够将埃洛石纳米管粘附到石英粉表面，埃洛石纳米管能够增加石英粉的表面积，有助于增加石英粉表面接枝的氨基总量，并得到表面羧基总量更高的羧基改性石英粉，从而改善了抛光衬垫的耐磨性能。
22.作为优选，所述埃洛石纳米管的用量为石英粉重量的5-8％。
23.通过采用上述技术方案，优选了埃洛石纳米管的用量，有助于在节约埃洛石纳米管用量的前提下充分改善抛光衬垫的耐磨性能。
24.第二方面，本技术提供一种新型抛光衬垫的制造方法，采用如下的技术方案。
25.一种新型抛光衬垫的制造方法，包括以下步骤：(1)将聚合物纤维编织成网，然后进行针刺加工，得到非织造布层；(2)将水性树脂、改性石英粉和聚碳化二亚胺混合，得到含浸浆料，将含浸浆料涂覆在非织造布层表面，然后进行烘干，使非织造布层表面的含浸浆料固化；(3)对含浸浆料的固化产物进行打磨，得到新型抛光衬垫。
26.通过采用上述技术方案，本技术的制造方法先制备了非织造布层，然后在非织造布层表面涂覆了含浸浆料，经过烘干固化和打磨后得到了新型抛光衬垫。
27.综上所述，本技术具有以下有益效果：1、本技术水性树脂的基础上添加了改性石英粉和聚碳化二亚胺，得到了新的含浸浆料，并通过改性石英粉和聚碳化二亚胺的交联改善了含浸树脂层的耐磨性能。当使用本技术的新型抛光衬垫打磨工件时，含浸树脂层产生的磨损程度相对较小，有助于使抛光衬垫长时间维持良好的抛光效果，延长了抛光衬垫的使用寿命。
28.2、本技术优选水性分散剂为硅溶胶，有助于增加羧基改性石英粉表面的羧基含量，使得改性石英粉与聚碳化二亚胺反应形成的网络结构更加牢固，有助于改善抛光衬垫的耐磨性能。
具体实施方式
29.以下结合实施例、制备例和对比例对本技术作进一步详细说明，本技术涉及的原料均可通过市售获得。
30.羧基改性石英粉的制备例以下以制备例1为例说明。
31.制备例1在进行羧基改性石英粉的制备之前，本制备例提供一种氨基改性石英粉，按照如下方法制备：(1)将γ-氨丙基三乙氧基硅烷、水和乙醇按照1:3:6的重量比混合，得到硅烷改性液；将石英粉按照加入水性分散剂中，搅拌30min后得到石英浸渍液；本步骤中，水性分散剂为纯水，石英粉与水性分散剂的重量比为1:2，石英粉的平均粒径为80μm，γ-氨丙基三乙氧基硅烷的用量为石英粉重量的6％；(2)将硅烷改性液和石英浸渍液混合，在25℃搅拌5h后再进行离心和过滤，使用乙醇、丙酮、四氢呋喃依次对过滤所得固体各进行两次洗涤，然后在50℃烘干，得到氨基改性石英粉。
32.本制备例中，羧基改性石英粉按照以下方法制备：(1)将氨基改性石英粉和苯偏三酸酐加入四氢呋喃中并进行搅拌混合(按照1g苯偏三酸酐与0.25l四氢呋喃混合的比例进行配制)，得到反应液；苯偏三酸酐与制备氨基改性石英粉的步骤(1)中使用的γ-氨丙基三乙氧基硅烷的摩尔比为1.25:1；(2)在25℃搅拌反应液8h，然后对反应液进行离心，将得到的沉淀物水洗至洗脱的废水为中性之后，得到羧基改性石英粉。
33.制备例2本制备例与制备例1的不同之处在于，γ-氨丙基三乙氧基硅烷的用量为石英粉重量的7％。
34.制备例3本制备例与制备例1的不同之处在于，γ-氨丙基三乙氧基硅烷的用量为石英粉重量的8％。
35.制备例4本制备例与制备例3的不同之处在于，苯偏三酸酐与制备氨基改性石英粉的步骤(1)中使用的γ-氨丙基三乙氧基硅烷的摩尔比为1.30:1。
36.制备例5本制备例与制备例3的不同之处在于，苯偏三酸酐与制备氨基改性石英粉的步骤(1)中使用的γ-氨丙基三乙氧基硅烷的摩尔比为1.35:1。
37.制备例6本制备例与制备例1的不同之处在于，水性分散剂为含水率85％的硅溶胶。
38.制备例7本制备例与制备例6的不同之处在于，在制备氨基改性石英粉的步骤(1)中，将埃洛石纳米管和石英粉共同加入水性分散剂中，埃洛石纳米管的用量为石英粉重量的4％。
39.如表1，制备例7-11的不同之处在于埃洛石纳米管的用量占石英粉重量的百分比(以下简称为纳米管占比)不同。
40.表1纳米管占比样本制备例7制备例8制备例9制备例10制备例11纳米管占比/％456.589实施例
41.实施例1-5本技术实施例中，使用的水性聚氨酯树脂的酸值为45mgkoh/g，水性丙烯酸树脂的酸值为42mgkoh/g，水性聚氨酯-丙烯酸共聚树脂的酸值为28mgkoh/g，以下以实施例1为例进行说明。
42.实施例1本实施例提供一种新型抛光衬垫，包括非织造布层以及覆盖在非织造布层表面的含浸树脂层，非织造布层由涤纶纤维制成，厚度为1.5mm，含浸树脂层由含浸浆料固化而成，含浸浆料的组分由90kg水性树脂、4kg羧基改性石英粉和14.4kg聚碳化二亚胺混合而成，聚碳化二亚胺为平均粒径1.5μm的粉体，平均聚合度为22，数均分子量为4414,羧基改性石英粉参照制备例1进行制备。
43.本实施例中，新型抛光衬垫按照以下步骤制备：(1)将聚合物纤维编织成网，然后进行针刺加工，得到非织造布层；聚合物纤维为100％涤纶纤维；(2)将水性树脂、改性石英粉和聚碳化二亚胺混合，得到含浸浆料，通过含浸处理将含浸浆料涂覆在非织造布层表面，然后在125℃进行烘干，使非织造布层表面的含浸浆料固化(上浆率12％)；在含浸加工过程中，压辊压力为3mpa，浸渍温度为45℃；
(3)对含浸浆料在非织造布表面产生的固化产物进行打磨，得到表面粗糙度为20μm新型抛光衬垫。
44.如表2,实施例1-6的不同之处在于非织造材料层的基材类型、厚度以及含浸浆料中的水性树脂类型不同。
45.表2非织造材料层的基材类型、厚度以及含浸浆料中的水性树脂类型实施例7-10如表3，实施例7-10与实施例6的不同之处在于，含浸浆料的配比不同。
46.施例11-20如表3，实施例11-20与实施例10的不同之处在于，羧基改性石英粉参照不同的制备例进行制备。
47.表3制备羧基改性石英粉时参照的制备例
对比例对比例1-6对比例1-6与实施例1-6的不同之处在于，对比例1-6去除了含浸浆料中的羧基改性石英粉和聚碳化二亚胺。
48.对比例7本对比例与实施例1的不同之处在于，将含浸浆料中的羧基改性石英粉替换为平均粒径80μm的石英粉。
49.对比例8本对比例与实施例1的不同之处在于，本对比例去除了含浸浆料中的聚碳化二亚胺。
50.性能检测试验方法在砂轮耐磨试验机上装配h-22砂轮，并参照《gb/t 1768-2006色漆和清漆耐磨性的测定旋转橡胶砂轮法》对各实施例、对比例的抛光衬垫进行磨耗测试(每个实施例/对比例均设置五个试样作为平行试验，归为一组，结束后同组取平均值)，在负载1kg的情况下使砂轮旋转1000次，检测每组试样的平均磨耗值，结果见表4。
51.表4平均磨耗值
结合实施例1-6和对比例1-6并结合表4可以看出，将实施例1-6的含浸浆料中的羧基改性石英粉和聚碳化二亚胺去除之后，抛光衬垫的平均磨耗值明显上升，说明羧基改性石英粉和聚碳化二亚胺配合使用时能够改善抛光衬垫耐磨性能。
52.在实施例1-3中，实施例3测得的平均磨耗值较小，实施例4-6中，实施例6测得的平均磨耗值较小，而实施例6测得的平均磨耗值又低于实施例3，说明水性树脂选用水性聚氨酯-丙烯酸共聚树脂、基材组成为80％pet和20％pa的抛光衬垫具有较好的耐磨性能。
53.结合实施例6-10可以看出，在实施例6-10中，实施例10的抛光衬垫耐磨性能相对较好。
54.结合实施例10和实施例11-14并结合表4可以看出，增加γ-氨丙基三乙氧基硅烷用量未对平均磨耗值产生明显的影响，说明在制备例1中，石英粉表面已经与γ-氨丙基三乙氧基硅烷的充分发生了偶联，仅靠增加硅烷偶联剂的用量难以进一步增加氨基改性石英粉表面的氨基数量。而增加苯偏三酸酐用量也未对平均磨耗值产生明显的影响，说明实施例10的氨基已经与苯偏三酸酐充分进行了反应。
55.结合实施例10和实施例15并结合表4可以看出，实施例15测得的平均磨耗值小于实施例10，说明硅溶胶能够增加石英粉表面的硅羟基数量，使得石英粉经过硅烷改性液的处理之后能够在表面接枝更多的氨基，在氨基与苯偏三酸酐反应后得到了表面羧基总量更高的羧基改性石英粉。由于羧基改性石英粉表面的羧基总量增加，因此改性石英粉与聚碳化二亚胺反应形成的网络结构更加牢固，有助于改善抛光衬垫的耐磨性能。
56.结合实施例15、实施例16-20并结合表4可以看出，在石英浸渍液中，硅溶胶能够将埃洛石纳米管粘附到石英粉表面，埃洛石纳米管能够增加石英粉的表面积，有助于增加石英粉表面接枝的氨基总量，并得到表面羧基总量更高的羧基改性石英粉，从而改善了抛光衬垫的耐磨性能。而当埃洛石纳米管的用量为石英粉重量的5-8％时，有助于在节约埃洛石纳米管用量的前提下充分改善抛光衬垫的耐磨性能。
57.本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。

技术特征：
1.一种新型抛光衬垫，其特征在于，所述新型抛光衬垫包括非织造布层以及覆盖在非织造布层表面的含浸树脂层，所述含浸树脂层由含浸浆料的固化产物经过打磨后得到，所述含浸浆料包括如下重量份的组分：水性树脂90-94份，羧基改性石英粉4-6份，聚碳化二亚胺14.4-14.8份，所述羧基改性石英粉为表面接枝有羧基的石英粉。2.根据权利要求1所述的新型抛光衬垫，其特征在于，所述水性树脂为水性聚氨酯树脂、水性丙烯酸树脂、水性聚氨酯-丙烯酸共聚树脂中的一种。3.根据权利要求2所述的新型抛光衬垫，其特征在于，所述水性树脂为水性聚氨酯-丙烯酸共聚树脂。4.根据权利要求1所述的新型抛光衬垫，其特征在于，所述羧基改性石英粉按照如下方法制备：（1）将氨基改性石英粉和苯偏三酸酐加入四氢呋喃中并进行搅拌混合，得到反应液；所述氨基改性石英粉为表面接枝有氨基的石英粉；（2）搅拌反应液8-10h，然后对反应液进行离心，将得到的沉淀物水洗至废水为中性之后得到羧基改性石英粉。5.根据权利要求4所述的新型抛光衬垫，其特征在于，所述氨基改性石英粉按照如下方法制备：（1）将γ-氨丙基三乙氧基硅烷、水和乙醇混合，得到硅烷改性液；将石英粉加入水性分散剂中，搅拌后得到石英浸渍液；所述γ-氨丙基三乙氧基硅烷的用量为石英粉重量的6-8%；（2）将硅烷改性液和石英浸渍液混合，经过搅拌和加热后再进行过滤，对过滤所得固体进行洗涤和烘干，得到氨基改性石英粉。6.根据权利要求5所述的新型抛光衬垫，其特征在于，所述苯偏三酸酐与γ-氨丙基三乙氧基硅烷的摩尔比为(1.25-1.35):1。7.根据权利要求5所述的新型抛光衬垫，其特征在于，所述水性分散剂为硅溶胶。8.根据权利要求7所述的新型抛光衬垫，其特征在于，制备所述氨基改性石英粉的步骤（1）中，将埃洛石纳米管和石英粉共同加入水性分散剂中。9.根据权利要求8所述的新型抛光衬垫，其特征在于，所述埃洛石纳米管的用量为石英粉重量的5-8%。10.根据权利要求1-9任一所述的新型抛光衬垫的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将聚合物纤维编织成网，然后进行针刺加工，得到非织造布层；（2）将水性树脂、改性石英粉和聚碳化二亚胺混合，得到含浸浆料，将含浸浆料涂覆在非织造布层表面，然后进行烘干，使非织造布层表面的含浸浆料固化；（3）对含浸浆料的固化产物进行打磨，得到新型抛光衬垫。

技术总结
本申请涉及电子化学材料加工技术领域，具体公开了一种新型抛光衬垫及其制造方法。所述新型抛光衬垫包括非织造布层以及覆盖在非织造布层表面的含浸树脂层，所述含浸树脂层由含浸浆料的固化产物经过打磨后得到，所述含浸浆料包括如下重量份的组分：水性树脂90-94份，羧基改性石英粉4-6份，聚碳化二亚胺14.4-14.8份，所述羧基改性石英粉为表面接枝有羧基的石英粉。使用本申请的新型抛光衬垫打磨工件时，含浸树脂层产生的磨损程度相对较小，有助于使抛光衬垫长时间维持良好的抛光效果，延长了抛光衬垫的使用寿命。光衬垫的使用寿命。


技术研发人员：傅一非 李良军 张晶 袁栋 沈杰
受保护的技术使用者：万桦（常州）新材料科技有限公司
技术研发日：2023.06.30
技术公布日：2023/8/28