[發明專利]聚氨酯拋光墊的制備方法

在審

• 申請號: 201410549485.X
• 申請日: 2014-10-16
• 公開（公告）號: CN104385120A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 馬永梅;張曉丹;成惠民;曹新宇;向前;趙斌;安晶晶
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: B24B37/24
• 分類號: B24B37/24;B24D11/02
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 李柏

技術領域

本發明涉及可用來對磁性基片、光學基片、半導體基片等進行拋光的聚氨酯拋光墊，特別涉及具有良好透水性、硬度及耐磨性能的聚氨酯拋光墊的制備方法以及由該方法所獲得的聚氨酯拋光墊。

背景技術

拋光業幾乎是和玻璃制造、汽車生產、機械加工、木業及五金業等行業同時發展起來的，近年來這些行業的迅速發展，對拋光磨具的品種、性能等要求越來越高，對其需求量也越來越大，使拋光業逐漸發展成為一個重要產業。

用無紡布增強的聚氨酯拋光墊是一種廣泛用于硅片等半導體材料、光學玻璃、磁性光盤的多孔拋光材料。該種拋光墊主要采用溶劑-非溶劑絮凝法制備，即聚氨酯溶解在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶劑中，將其充填至由合成橡膠或合成纖維等構成的無紡布或編織布等基材中，水或者DMF與水的混合液絮凝，水中清洗，而后干燥去除水分。

聚氨酯拋光墊的硬度和透水性(又稱作孔隙率)是兩個重要的性能指標。硬度，可以用邵氏硬度計測得，它決定了拋光墊在拋光壓力的作用下發生形變的程度。相同的材質條件下，硬度的提高會加快拋光速度，并增加拋光的平整度。透水性，可以通過計算一定體積水在重力的作用下流過拋光墊所用的時間確定，透水性的增強可以提高拋光操作過程中的散熱效率、有利于廢棄物的排走及新鮮漿液的及時提供；相反，較低的透水性，拋光時大量的磨削熱不易散去，且拋光墊易發生釉化現象，使得使用壽命變短，拋光效果變差。

但是聚氨酯拋光墊在制備的過程中存在矛盾，在通過增加漿料浸漬量及無紡布密度提高產品硬度的同時，產品的透水性會同時迅速下降，這就嚴重影響了使用中打磨劑的自如流動，打磨中產生的熱量不能被及時帶走，同時也縮短了拋光墊的使用壽命。

在CN87102270中公開了一種可以同時增加透水性和硬度的方法，該方法選擇兩種熔點不同的聚氨酯樹脂，在使用溶劑-非溶劑方法制成拋光墊后，對該拋光墊進行短暫加熱的后處理，熔點低的樹脂先融化發生聚結，復合在纖維以及高熔點的聚氨酯上，從而提高產品的硬度和透水性。但是這種方法需要通過聚氨酯樹脂的熱聚集實現硬度和透水性的提高，改進后的效果不夠顯著，另外，該方法需要兩種樹脂，溫差在10～15℃之間，后處理的溫度如果過高還會造成聚氨酯的降解，實現起來不僅過程繁復且難度較大。

發明內容

本發明的目的之一在于提供一種節能、環保的制備具有良好透水性、較高硬度及耐磨性能的聚氨酯拋光墊的方法。

本發明的目的之二在于提供具有良好透水性、較高硬度及耐磨性能的聚氨酯拋光墊。

本發明的具有良好透水性、較高硬度及耐磨性能的聚氨酯拋光墊的制備方法包括以下工藝步驟：

(1)室溫下，將5～20wt％的聚氨酯樹脂、70～95wt％的有機溶劑和0～10wt％的打磨劑混合，攪拌均勻后得到浸漬液；

(2)將無紡布或編織布浸漬到步驟(1)得到的浸漬液中，在不斷的擠壓作用配合下，使浸漬液充分浸入到無紡布或編織布中；

(3)撈出步驟(2)得到的浸漬過浸漬液的無紡布或編織布，刮去表面多余的浸漬液，放入水中進行預凝聚(一般預凝聚的時間為5～45分鐘，優選為10～30分鐘；并且在水中進行預凝聚時，水中的有機溶劑的質量百分含量≤2％)；預凝聚后進行干燥烘干(一般干燥烘干的溫度為100～180℃，優選為溫度為120～160℃)，得到所述的聚氨酯拋光墊。

作為一種優選方案，步驟(1)是將5～20wt％的聚氨酯樹脂、70～94wt％的有機溶劑和1～10wt％的打磨劑混合，攪拌均勻后得到浸漬液。

在上述步驟(1)制備浸漬液時，還可以進一步加入選自縮醛化聚乙烯、聚碳酸酯、聚脲中的一種或幾種的其它聚合物，該其它聚合物的質量是所述的聚氨酯樹脂的質量的0.1～1倍。

所述的浸漬液中的有機溶劑與聚氨酯樹脂的質量比優選是19:1～17:3。

步驟(3)所得聚氨酯拋光墊，可采用砂帶磨片機對所得聚氨酯拋光墊的表面進行打磨，以將聚氨酯拋光墊的表面打磨平。

所述的有機溶劑選自DMF、丙酮、甲乙酮、環己酮、丁酮等中的一種或幾種。

所述的打磨劑選自二氧化硅粉末、二氧化鈦粉末、碳化硅粉末、氧化鋯粉末、氧化鈰粉末、氧化鋁粉末、鉆石粉末中的一種或幾種。

所述的干燥烘干的設備需要具有良好的通風性，可以是高溫烘箱，在干燥烘干的過程中，要保證水分和有機溶劑被烘干，同時聚氨酯樹脂、無紡布或編織布不會分解或變黃。