[發明專利]超細磨料生物高分子柔性拋光膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201410215615.6
• 申請日: 2014-05-21
• 公開（公告）號: CN104002252A
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發明（設計）人: 陸靜;徐西鵬;黃輝;宋運運
• 申請（專利權）人: 華僑大學
• 主分類號: B24D11/00
• 分類號: B24D11/00;C09C1/44;C09C1/40;C09C3/12;C09C3/08
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭

技術領域

本發明涉及一種超精密磨拋工具，是含超細磨料的生物高分子柔性拋光膜，具有加工過程無污染、綠色環保可降解的特點。

背景技術

近些年，隨著信息技術和光電技術的快速發展，對陶瓷基板、半導體晶圓、光學晶體、裝飾及工程石材的加工，都提出了越來越高的要求。尤其是半導體晶片的加工，不僅要求表面超光滑、超平坦，而且不能有殘余應力、表面和亞表面損傷。

這類材料的超精密拋光方法主要有游離磨料拋光、固結磨料拋光和特種加工三種方式。游離磨料拋光過程中，磨粒隨機分布并且軌跡不可控，形成三維一體運動，加工效率較低。當磨粒尺寸較小時，容易形成團聚體，造成工件表面劃傷，影響加工質量。采用的腐蝕性研磨液和游離磨料不僅浪費嚴重還污染環境。固結磨料拋光用的磨盤剛度大，拋光過程中的修整比較困難繁瑣，加工過程中條件控制非常嚴格，否則易對工件產生硬損傷，且同樣存在細粒度磨料團聚的問題。新型的特種加工，雖然能獲得較好的表面質量，但是往往對設備要求非常高，且很難實現大平面工件的高效快速加工，無法廣泛應用到大規模的工業化生產中。

國內外研究學者也針對上述問題開發了一類半固著的磨拋工具，比如冰盤、樹脂拋光片、親水性拋光膜等，在一定程度上解決細粒度磨料的分散問題。但這類工具的磨料把持能力較低，加工過程中多數處于游離狀態，且高分子聚合物很難降解，廢棄物后期處理比較麻煩。

發明內容

本發明的目的是針對現有超精密磨拋工具存在的問題，提出一種基于可降解生物高分子材料的超細磨料拋光膜產品。其制備方法簡單，膜片的形狀和尺寸不受限制，加工過程中只需要水作為拋光液，用于超精密無損加工，具有綠色環保無污染的特點

本發明的技術方案是：

一種超細磨料生物高分子柔性拋光膜，其特征是經過表面改性的超細磨料（0.1-10wt%）、干燥控制化學添加劑（5-15wt%）和生物高分子溶膠（1-10wt%），通過機械攪拌和超聲分散的方式均勻混合，將膠體噴涂或刮抹成型，通過物理或化學交聯固化，干燥后形成；所述的改性是通過偶聯劑對超細磨料進行化學包覆以提高磨料在高分子基材中的分散性和把持力。

物理或化學交聯包括：溫度變化引起的分子纏結（明膠、瓊脂糖）；離子交聯作用（海藻酸鈉、卡拉膠、海藻酸鈉和豆膠復合、卡拉膠和黃原膠復合）；氫鍵或疏水作用（淀粉、改性纖維素、殼聚糖、葡甘聚糖和果膠）；結晶作用（聚乳酸）。

所述的偶聯劑為硅烷偶聯劑（例如KH540、KH550、KH580等）、鈦酸酯偶聯劑（例如KR-TTS、KP-TTS和KR-41B等）、木質素偶聯劑（例如溶劑型高沸醇HBS等）的一種或其組合。

所述的超細磨料為金剛石、碳化物（例如碳化硅等）、硼化物（例如氮化硼等）、氧化物（例如氧化鋁、氧化硅、氧化鈰等）的一種或者幾種組合。

超細磨料的粒徑在50nm-40μm。可以為50nm、100nm、250nm、500nm、1μm、5μm、10μm等。

所述的干燥控制化學添加劑包括填充劑、持水劑和造孔劑。填充劑和持水性的混合比例范圍為，填充劑：持水劑=1～3wt%：3～10wt%，造孔劑的添加濃度范圍可根據所制備工具的孔隙率要求進行適當調整，一般可以采用0.1-2%，優選為0.5-1.5%。

填充劑可以為納米SiO₂、納米CaCO₃、納米聚酰亞胺和納米鈣鎂粉等中的一種或者幾種組合；持水劑可以為蔗糖、乳糖、果糖、丙三醇等中的一種或者幾種組合；造孔劑可以為NaHCO₃、NaCl、十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉等中的一種或者幾種組合。

所述的生物高分子基材可以為淀粉、改性纖維素、殼聚糖、瓊脂糖、葡甘聚糖，海藻酸鈉、明膠、卡拉膠、黃原膠、果膠、豆膠、聚乳酸等中的一種或者幾種組合。

所述的干燥可以采用恒溫干燥或紅外干燥等干燥方法。

一種超細磨料生物高分子柔性拋光膜的制備方法，包括如下步驟：

（1）超細磨粒添加到偶聯劑的水溶液中改性處理；

（2）處理后的超細磨粒、干燥控制添加劑以及生物高分子溶膠以0.1%～2%：4%～14%：1.5%～5%比例混合均勻；

（3）將混合溶膠通過噴涂或刮抹成型，再物理或化學交聯固化，干燥后制成拋光膜。

其中，步驟（1）中，超細磨粒和偶聯劑比例范圍為質量比100：0.1～10。

本發明的技術效果：