[发明专利]聚氨酯抛光垫的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及可用来对磁性基片、光学基片、半导体基片等进行抛光的聚氨酯抛光垫，特别涉及具有良好透水性、硬度及耐磨性能的聚氨酯抛光垫的制备方法以及由该方法所获得的聚氨酯抛光垫。

背景技术

抛光业几乎是和玻璃制造、汽车生产、机械加工、木业及五金业等行业同时发展起来的，近年来这些行业的迅速发展，对抛光磨具的品种、性能等要求越来越高，对其需求量也越来越大，使抛光业逐渐发展成为一个重要产业。

用无纺布增强的聚氨酯抛光垫是一种广泛用于硅片等半导体材料、光学玻璃、磁性光盘的多孔抛光材料。该种抛光垫主要采用溶剂-非溶剂絮凝法制备，即聚氨酯溶解在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶剂中，将其充填至由合成橡胶或合成纤维等构成的无纺布或编织布等基材中，水或者DMF与水的混合液絮凝，水中清洗，而后干燥去除水分。

聚氨酯抛光垫的硬度和透水性(又称作孔隙率)是两个重要的性能指标。硬度，可以用邵氏硬度计测得，它决定了抛光垫在抛光压力的作用下发生形变的程度。相同的材质条件下，硬度的提高会加快抛光速度，并增加抛光的平整度。透水性，可以通过计算一定体积水在重力的作用下流过抛光垫所用的时间确定，透水性的增强可以提高抛光操作过程中的散热效率、有利于废弃物的排走及新鲜浆液的及时提供；相反，较低的透水性，抛光时大量的磨削热不易散去，且抛光垫易发生釉化现象，使得使用寿命变短，抛光效果变差。

但是聚氨酯抛光垫在制备的过程中存在矛盾，在通过增加浆料浸渍量及无纺布密度提高产品硬度的同时，产品的透水性会同时迅速下降，这就严重影响了使用中打磨剂的自如流动，打磨中产生的热量不能被及时带走，同时也缩短了抛光垫的使用寿命。

在CN87102270中公开了一种可以同时增加透水性和硬度的方法，该方法选择两种熔点不同的聚氨酯树脂，在使用溶剂-非溶剂方法制成抛光垫后，对该抛光垫进行短暂加热的后处理，熔点低的树脂先融化发生聚结，复合在纤维以及高熔点的聚氨酯上，从而提高产品的硬度和透水性。但是这种方法需要通过聚氨酯树脂的热聚集实现硬度和透水性的提高，改进后的效果不够显著，另外，该方法需要两种树脂，温差在10～15℃之间，后处理的温度如果过高还会造成聚氨酯的降解，实现起来不仅过程繁复且难度较大。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种节能、环保的制备具有良好透水性、较高硬度及耐磨性能的聚氨酯抛光垫的方法。

本发明的目的之二在于提供具有良好透水性、较高硬度及耐磨性能的聚氨酯抛光垫。

本发明的具有良好透水性、较高硬度及耐磨性能的聚氨酯抛光垫的制备方法包括以下工艺步骤：

(1)室温下，将5～20wt％的聚氨酯树脂、70～95wt％的有机溶剂和0～10wt％的打磨剂混合，搅拌均匀后得到浸渍液；

(2)将无纺布或编织布浸渍到步骤(1)得到的浸渍液中，在不断的挤压作用配合下，使浸渍液充分浸入到无纺布或编织布中；

(3)捞出步骤(2)得到的浸渍过浸渍液的无纺布或编织布，刮去表面多余的浸渍液，放入水中进行预凝聚(一般预凝聚的时间为5～45分钟，优选为10～30分钟；并且在水中进行预凝聚时，水中的有机溶剂的质量百分含量≤2％)；预凝聚后进行干燥烘干(一般干燥烘干的温度为100～180℃，优选为温度为120～160℃)，得到所述的聚氨酯抛光垫。

作为一种优选方案，步骤(1)是将5～20wt％的聚氨酯树脂、70～94wt％的有机溶剂和1～10wt％的打磨剂混合，搅拌均匀后得到浸渍液。

在上述步骤(1)制备浸渍液时，还可以进一步加入选自缩醛化聚乙烯、聚碳酸酯、聚脲中的一种或几种的其它聚合物，该其它聚合物的质量是所述的聚氨酯树脂的质量的0.1～1倍。

所述的浸渍液中的有机溶剂与聚氨酯树脂的质量比优选是19:1～17:3。

步骤(3)所得聚氨酯抛光垫，可采用砂带磨片机对所得聚氨酯抛光垫的表面进行打磨，以将聚氨酯抛光垫的表面打磨平。

所述的有机溶剂选自DMF、丙酮、甲乙酮、环己酮、丁酮等中的一种或几种。

所述的打磨剂选自二氧化硅粉末、二氧化钛粉末、碳化硅粉末、氧化锆粉末、氧化铈粉末、氧化铝粉末、钻石粉末中的一种或几种。

所述的干燥烘干的设备需要具有良好的通风性，可以是高温烘箱，在干燥烘干的过程中，要保证水分和有机溶剂被烘干，同时聚氨酯树脂、无纺布或编织布不会分解或变黄。