[發明專利]一種表面單層磨粒凝膠球的制備方法

有效

• 申請號: 201710756280.2
• 申請日: 2017-08-29
• 公開（公告）號: CN107502199B
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發明（設計）人: 陸靜;徐西鵬;于怡青;李震
• 申請（專利權）人: 華僑大學
• 主分類號: H01L21/302
• 分類號: H01L21/302
• 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;游學明

本發明涉及一種表面單層磨粒凝膠球的制備方法，包括以下步驟：制備高分子基體溶膠，制備含磨料的成型液，通過多孔出料嘴將溶膠滴入成型液中以得到表面單層磨粒凝膠球。本發明使得磨粒只存在于凝膠球表面，可降低磨料的浪費，以及增強凝膠球的強度，極大改善了其在加工過程中的實用效果。

技術領域

本發明涉及精密磨拋工具的制備方法，尤其是一種表面單層磨粒的生物高分子凝膠球的制備方法。

背景技術

目前，隨著科技高速發展以及各種新型材料的應用，如半導體、陶瓷材料以及石材，對加工的要求也變得越來越高。為了能在上述領域得到成功應用，這些材料一般都要經過非常精細的加工以獲得足夠高的精度和表面層質量。正常加工過程中最終決定表面層質量的加工工序就是磨拋過程。由于這類材料具有硬度高和脆性大的特點，磨粒加工特別是采用細粒度的磨粒加工依然是實現其精密加工的主要手段。對于信息與精密工程領域所使用的硬脆性材料，游離磨粒加工一般很難同時獲得高的加工效率和高的加工質量；通常采用金屬或者樹脂的固結磨粒加工又存在著細小磨粒團聚、分散不均勻的問題，并且加工時容易造成工件的表面損傷。針對游離磨料拋光和固結磨料拋光所出現的問題，本課題組“一種金剛石磨拋片的制備方法”(專利號CN1597259)提出了將磨料與溶膠混合再固化干燥成凝膠球，然后用樹脂將凝膠球粘結成盤片對工件進行拋光。由于磨料球有一定的柔性，固結在硬質樹脂中，能在保證加工效率的同時，避免對工件材料產生加工損傷。

然而此方法制作的凝膠球，磨粒是均勻分布于整個球體。凝膠球在使用過程中，接觸工件的磨粒會逐漸磨損甚至脫落，而柔性凝膠磨損去除的量非常少，最終會導致表層磨粒脫落，但內部磨料無法使用，造成了磨料的浪費。凝膠球固結在樹脂中只能用于平面拋光，而且混入磨料的凝膠強度遠低于不含磨料的凝膠體，故提出一種可直接用于加工異形工件的表面單層磨粒凝膠球的制造方法。

發明內容

本發明的目的是針對現有工藝制作含磨粒凝膠球存在的問題，提出一種制造表面單層磨粒凝膠球的方法。其制備方法比較簡單，能增大球體的強度和彈性以及將磨粒控制在凝膠球表面。

本發明的技術方案是：

一種表面單層磨粒的凝膠球的制備方法，包括如下步驟：

(1)溶膠基體的制備

取得一定量的生物高分子基體，與去離子水混合后使用攪拌器攪拌均勻，得到溶膠。

(2)反應液的制備

先制備能使基體溶膠成型的溶液中，然后在溶液中混入磨料，并使磨料均勻分散于液體中，成為含磨粒成型液；

(3)凝膠球的制備

將步驟(2)得到的含磨粒成型液處于攪拌狀態，并將步驟(1)得到的溶膠通過出料嘴滴入含磨粒溶液，溶膠在成型液中成型為凝膠球。

(4)干燥及回收

待凝膠球成型后，回收，對小球進行適量干燥，得到表面單層磨粒凝膠球。

在較佳的實施例中，步驟(4)之后還包括步驟(5)，凝膠球回收之后，過濾出成型液中多余的磨料，洗滌烘干以再次使用。

在本發明中，步驟(1)所述生物高分子材料可為纖維素、殼聚糖、瓊脂糖、葡甘聚糖，海藻酸鈉、明膠、卡拉膠、黃原膠、果膠、豆膠中的一種或者多種組合，質量分數可為1-15wt％。

步驟(2)所述的磨粒可為金剛石、碳化物、硼化物、氧化物的一種或者幾種組合，質量分數可為10-90％wt，粒度可為5nm-40μm。

步驟(2)所述能使溶膠成型的溶液，包括能使基體發生行物理變化或能與基體產生化學反應的溶液。

步驟(2)所述的分散方式可用超聲分散，剪切分散等方法，分散時間為3-30min。