[發明專利]含聚離子液/納米磨料復合粒子的電流變拋光液及制備方法

在審

• 申請號: 202110248863.0
• 申請日: 2021-03-08
• 公開（公告）號: CN112980335A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 尹劍波;汪建成;向禮琴
• 申請（專利權）人: 西北工業大學深圳研究院;西北工業大學
• 主分類號: C09G1/02
• 分類號: C09G1/02;C09K3/14;B24B1/00
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 金鳳

本發明提供了一種含聚離子液/納米磨料復合粒子的電流變拋光液及制備方法，復合粒子由表面和內部鑲嵌有納米磨料的聚離子液顆粒構成，磨料粒子受電流變粒子束縛，這樣在單個復合粒子上同時兼容電流變和拋光性能，即在電場作用下具有強電流變效應的聚離子液誘導電流變效應，而具有高拋光性能的磨料與工件均勻接觸實現拋光。本發明與現有簡單混合法制備的電流變拋光液相比，由于將磨料鑲嵌在電流變顆粒表面和內部，形成復合粒子，可解決現有的電流變拋光液易出現磨料粒子與電流變粒子相分離而導致的磨料分布不均和拋光效率低下問題。

技術領域

本發明涉及拋光液領域，具體涉及一種電流變拋光液及制備方法，該拋光液由聚離子液/納米磨料復合粒子分散在絕緣油中得到。

背景技術

超精密拋光的核心技術主要包括兩方面，一是拋光設備，其中磨盤是關鍵點；二是材料，即拋光液。目前關于磨盤和拋光液的研究已較成熟，但基于普通的旋轉拋光方法仍難以獲得均勻的拋光效果，這主要是由于工件與拋光工具之間的相對速度、壓力差以及拋光液中磨料的分布不均勻所致。電場輔助的超精密拋光被認為是解決磨料分布不均勻問題的一種有效方法，其原理是通過外加電場控制磨料粒子的受力和運動來克服工件旋轉產生的離心力和離心運動，使磨料能很好的分布在工件待磨區。電流變拋光的原理是將磨料粒子加入到電流變液中作為拋光媒介，在工具和工件間施加外電場后，電流變粒子發生電極化后在工具和工件間形成粒子鏈，磨料粒子夾雜或吸附在電流變粒子鏈上，在工具電極帶動下，磨料粒子隨鏈與工件表面發生碰撞實現拋光。然而，電流變拋光技術的實際應用仍然滯后，這主要是現有電流變拋光液的性能不足所致。目前電流變拋光液材料主要是通過將磨料粒子與電流變液簡單混合制備，但由于磨料粒子與電流變粒子在電導率、極化速率和電流變效應上存在巨大差異，當受到電場和拋光誘導的剪切場同時作用時，磨料粒子與電流變粒子極易發生相分離，導致磨料粒子在拋光微區分布不均，極大影響拋光效率和效果。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供一種含聚離子液/納米磨料復合粒子的電流變拋光液及制備方法。為了克服現有通過簡單分散法制備的電流變拋光液易在電場下發生相分離的缺陷，本發明提出了一種含有聚離子液/納米磨料復合粒子的電流變拋光液及制備方法，復合粒子由表面和內部鑲嵌有納米磨料的聚離子液顆粒構成，磨料粒子受電流變粒子束縛，這樣在單個復合粒子上同時兼容電流變和拋光性能，即在電場作用下具有強電流變效應的聚離子液誘導電流變效應，而具有高拋光性能的磨料與工件均勻接觸實現拋光，可有效解決現有簡單混合法得到的電流變拋光液易出現磨料粒子與電流變粒子相分離而導致的磨料分布不均和拋光效率低下問題。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種含有聚離子液/納米磨料復合粒子的電流變拋光液，分散相為表面和內部鑲嵌有納米磨料的聚離子液/納米磨料復合粒子，連續相為絕緣油，將聚離子液/納米磨料復合粒子分散到絕緣油中得到拋光液。

本發明還提供一種含有聚離子液/納米磨料復合粒子的電流變拋光液的制備方法，詳細步驟如下：

(1)納米磨料改性；

將納米磨料顆粒加入到乙醇/水混合溶劑中，超聲分散后，在攪拌條件下，將硅烷偶聯劑與納米磨料向磨料分散液中滴入硅烷偶聯劑，分散液在55℃反應時間24小時；反應后，在去離子水和乙醇中反復離心和超聲分散洗滌掉過量的硅烷偶聯劑，在40℃下真空干燥得到改性納米磨料；

(2)復合粒子制備；

將引發劑溶解在離子液單體中形成溶液，同時在冰水浴下將改性納米磨料按照改性納米磨料與離子液單體的質量比為9％～36％分散于去離子水中形成分散液，其中改性納米磨料質量與去離子水的體積比例為0.9％克/毫升～3.6％克/毫升；將溶液和分散液混合在一起，在冰水浴中用細胞破碎儀超聲攪拌15分鐘～30分鐘得到乳狀液；將乳狀液在氮氣和回流狀態下升溫到60℃聚合24小時生成固體顆粒，而后用去離子水離心洗滌固體顆粒，并在40℃～60℃下真空干燥72小時～120小時得到聚離子液/納米磨料復合粒子；