[发明专利]一种深层固化型固结磨料抛光垫的制备方法

说明书

本发明涉及固结磨料抛光垫的制备方法，属于化学机械抛光敷料制备技术领域。本发明以正丙醇锆为前驱体，复合环氧树脂与丙酮为介质，静电纺丝制备高折光纤维后，将高折光纤维与碳化硅磨料混合球磨并与其他物料进行共混，通过紫外光固化过程中，紫外光通过高折光材料的作用下，深入至固结磨料抛光垫深层进行紫外固化，有效改善固结磨料抛光垫固化速率和均一固化程度，有效改善抛光垫使用性能。本发明深层固化型固结磨料抛光垫干态铅笔硬度为3～4H，湿态铅笔硬度为3H/3～5B，溶胀率为2.67～3.56%，具有较长的使用寿命和较高的工作效率。

技术领域

本发明涉及固结磨料抛光垫的制备方法，属于化学机械抛光敷料制备技术领域。

背景技术

随着半导体、光学等产业的迅速发展，各类型硬脆性难加工材料在光学、电子、光通讯等领域都得到了广泛的应用，如晶体、光学玻璃、导电玻璃、陶瓷、宝石、平面显示器、光导摄像机等，且对这些工件表面的加工要求也日益提高。上述材料主要是通过传统化学机械研磨抛光加工方法进行加工。传统的化学机械研磨抛光加工方法是以金刚石、碳化硅、氧化硅、氧化锆、氧化铈等为磨料，对工件进行微加工，从而获得高质量加工表面。但硬脆性难加工材料的塑性较差，加工后的工件易出现亚表面损伤层，较难获得超光滑表面，影响产品的使用性能，且传统化学机械研磨抛光方法易造成磨料的浪费和环境污染。随着科学的发展硬脆性难加工材料的全局平坦化问题急需解决，在此背景下，具有传统化学机械研磨抛光技术无法比拟优势的固结磨料化学机械研磨抛光技术应运而生，并越来越受关注。

与传统游离磨料研磨技术相比，固结磨料研磨技术有以下优点：（1）对加工工件加工区域具有较高的选择性，而对加工工件的材质没有选择性，以较少的材料去除量即可达到加工工件的全局平坦化效果；（2）加工效率高，功耗时间少；（3）由于固结磨料研磨盘（垫）具有一定的弹性，在研磨压力下磨粒具有一定的退让性，因此使用同样粒度的磨粒进行研磨时，固结磨料研磨加工后的工件表面质量较好；（4）由于磨料颗粒是固着在研磨盘（垫）上的，因此具有较长的使用寿命，提高了磨料的利用率，节约了成本，保护了环境；（5）在固结磨料研磨盘（垫）旧的磨粒层出现钝化现象时，可仅通过修刃处理即可恢复固结磨料研磨盘（垫）的锋利性，保持材料去除速率的稳定一致；（6）加工后工件易清洗，能保证加工后工件的表面质量。但是现有的固结磨料研磨制备过程中，通过紫外光光固化法制作抛光垫时，由于固化机理特性所致，通常聚合物基体表层首先固化，含有磨粒的表层固化层由于磨粒的阻挡使得透光性变差，紫外光不能很好地透过表层固化层到达基体深层引发固化反应，使抛光垫的厚度与性能一致性受到一定程度的限制，所以制备一种深层固化型固结磨料抛光垫很有必要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对传统的紫外光固化固结磨料抛光垫聚合物基体表层首先固化，含有磨粒的表层固化层由于磨粒的阻挡使得透光性变差，紫外光不能很好地透过表层固化层到达基体深层引发固化反应，影响抛光垫使用性能的问题，提供了一种深层固化型固结磨料抛光垫的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

（1）按质量比1:8，将3-氨丙基三乙氧基硅烷与环氧树脂E-51混合得树脂混合液，再按质量比1:10，将树脂混合液与丙酮搅拌混合，水浴加热得基体混合液；

（2）按重量份数计，分别称量45～50份基体混合液、10～15份正丙醇锆、5～8份去离子水和3～5份三乙酰丙酮铁搅拌混合，用冰醋酸调节pH至5.5～6.0，再经水浴加热后过滤得滤液，将滤液旋转蒸发至原体积的1/5，制备得改性纺丝液；

（3）取改性纺丝液置于静电纺丝装置中，静电纺丝得纺丝纤维，在室温下自然固化后，得改性折光纤维，按质量比1:10，将改性折光纤维和碳化硅混合球磨后过200目筛，得球磨混合粉料；