[发明专利]聚氨酯抛光垫材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种聚氨酯抛光垫材料及其制备方法和应用，该聚氨酯抛光垫材料包括：低官能度聚醚多元醇、高官能度聚醚多元醇、催化剂、匀泡剂、无机填料和异氰酸酯；低官能度聚醚多元醇和高官能度聚醚多元醇的质量比为1:(0.5‑4.5)；本发明在“一步法”制备聚氨酯的基础上进行了改进，使用了具有良好水解稳定性的聚醚多元醇，较一般的聚酯多元醇具有更加稳定的水解稳定性，并且通过调控高官能度聚醚多元醇和低官能度聚醚多元醇之间的配比，可以更好地控制聚氨酯抛光垫的硬度和回弹性，满足材料具有一定的硬度和回弹性的需求，制备的抛光垫片材泡孔均匀，硬度适中，良好回弹性以及高切削率，在化学机械抛光领域具有重要的实际应用价值。

技术领域

本发明属于高分子复合材料和化学机械平面化处理的抛光技术领域，具体涉及一种聚氨酯抛光垫材料及其制备方法和应用，尤其涉及一种低官能度聚醚多元醇和高官能度聚醚多元醇混合的新多元醇体系“一步法”制造聚氨酯抛光垫材料。

背景技术

聚氨酯材料作为一类多用途合成树脂，因其优异的物理性能、配方灵活、产品形式多样等，在各行各业的应用越来越广泛。特别地，聚氨酯片材以其良好的硬度、优异的弹性、泡孔均匀透气等特性在化学机械抛光领域的应用更为突出。

随着半导体行业、集成电路、磁性材料等尖端高科技的发展，传统的平面化技术仅仅能够实现局部平面化，对于微小尺寸特征的电子器件，必须进行全局平面化来满足实际应用要求，化学机械抛光正是这样一种全局平面化技术。抛光垫作为化学机械抛光工艺的主要耗材之一，影响着最终的抛光效果，在一定程度上制约着各行各业高精尖技术的发展。

聚氨酯作为抛光垫的一种主要类型，其合成方法有“一步法”、预聚体法(两步法)、半预聚体法，相比于预聚体法、半预聚体法，“一步法”合成聚氨酯操作过程简便、成型速度快、生产效率高，因无需制备预聚体而节省能量，生产成本较低，成为首选方法。传统的“两步法”生产工艺复杂、不易控制，制成的预聚体储存条件要求高、预聚体在储存过程中易结块变质，成本较高；“快速三步法”工艺制造聚氨酯抛光材料，虽然制出的聚氨酯抛光片在使用寿命和切削率方面得到了提高，但其操作过程复杂、实验变量较多、生产成本较高，不能广泛满足于抛光领域现有的实际需求。

发明内容

针对现有技术中的不足，为了得到一种适用范围广泛、生产工艺简单、投入成本较低和硬度等性能可控的聚氨酯抛光材料，本发明目的在于提供一种低官能度聚醚多元醇和高官能度聚醚多元醇混合的新多元醇体系“一步法”制备的聚氨酯抛光垫材料。

所谓的“一步法”工艺是指将多元醇、异氰酸酯、催化剂和发泡剂等混合、搅拌后直接注入发泡模具中。聚氨酯由两种原料组成，即二异氰酸酯、多异氰酸酯和聚醚多元醇在室温下快速反应生成聚氨酯，一种是二异氰酸酯、多异氰酸酯起着硬段作用；另一种是聚醚多元醇起着软段作用。但是“一步法”制备的聚氨酯抛光垫，在制备过程中，由于体系粘度小导致填料分散不均匀，密度不均一，泡孔粗大不均，回弹性差以及硬度不可控等问题。

因此，采用“一步法”制备聚氨酯抛光垫材料的过程中，聚醚多元醇和二异氰酸酯、多异氰酸酯的组成以及各个组分的比例直接关系到最后产品的性能，也制约着聚氨酯抛光垫材料的发展。

本发明的首要目的是提供一种聚氨酯抛光垫材料的制备方法。

本发明的次要目的是提供上述聚氨酯抛光垫材料。

本发明的第三个目的是提供上述聚氨酯抛光垫材料的应用。

为达到上述首要目的，本发明的解决方案是：

一种聚氨酯抛光垫材料的制备方法，其包括如下步骤：

(1)、将低官能度聚醚多元醇、高官能度聚醚多元醇、异氰酸酯、催化剂、匀泡剂和无机填料均放入烘箱中干燥，进行充分的脱水处理；

(2)、将脱水处理的低官能度聚醚多元醇和高官能度聚醚多元醇加入反应容器中，使用机械搅拌装置进行搅拌，得到第一混合液；