[19]
中华人民共和国国家知识产权局
[12]发明专利申请公布说明书
[11]公开号CN 101428404A [43]公开日2009年5月13日
[21]申请号200810244096.0[22]申请日2008.12.22
[21]申请号200810244096.0
[71]申请人南京航空航天大学
地址210016江苏省南京市御道街29号
[72]发明人李军 朱永伟 左敦稳 林魁 李茂 孙玉
利 [74]专利代理机构南京天华专利代理有限责任公司代理人瞿网兰
[51]Int.CI.B24D 11/00 (2006.01)B24D 3/32 (2006.01)B24D 18/00 (2006.01)
权利要求书 2 页 说明书 12 页 附图 1 页
[54]发明名称
[57]摘要
一种固结磨料研磨抛光垫及其制备方法，它至
少有三层组成，自底层往上依次为：弹性层(3)、
刚性层(2)及磨料层(1)，其特征是所述的磨料层
(1)组份及质量百分比如下：粒度在1纳米～40微米
之间的磨料1～40％，聚丙烯酸酯类的预聚物20～8
0％，自由基光引发剂0.05～3％，聚二甲基硅氧烷/
丙烯酸聚合物0～2％，性能调节添加剂0～20％，
丙烯酸酯化的活性稀释剂5～40％。通过采用图形
转移法制备而成，具有研磨抛光性能稳定，抛光效
200810244096.0权 利 要 求 书第1/2页 1、一种固结磨料研磨抛光垫，它至少有三层组成，自底层往上依次为：弹性层(3)、刚性层(2)及磨料层(1)，其特征是所述的磨料层(1)组份及质量百分比如下：
粒度在1纳米～40微米之间的磨料 1～40％
tod
聚丙烯酸酯类的预聚物 20～80％
自由基光引发剂 0.05～3％
聚二甲基硅氧烷/丙烯酸聚合物 0～2％
性能调节添加剂 0～20％
丙烯酸酯化的活性稀释剂 5～40％。
2、根据权利要求1所述的固结磨料研磨抛光垫，其特征在于：所述的磨料为金刚石、二氧化硅、二氧化铈、三氧化二铝、碳化硅、碳化硼、氧化锆中的一种、二种或二种以上的组合。
3、根据权利要求1或2所述的固结磨料研磨抛光垫，其特征在于：所述磨料为经过机械化学表面改性，实现了磨料表面从亲水性向亲油性转变的磨料。
4、根据权利要求1所述的固结磨料研磨抛光垫，其特征在于：所述的聚丙烯酯类预聚物是：双酚A环氧丙烯酸酯、酚醛环氧丙烯酸酯以及胺改性的环氧丙烯酸、利用油酸、亚油酸进行链改性的长脂肪环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、丙烯酸酯化聚丙烯酸酯中的一种或几种的组合。
5、根据权利要求1所述的固结磨料研磨抛光垫，其特征在于：所述的自由基光引发剂是苯偶姻及其衍生物、α，α-二甲氧基-α苯基苯乙酮、二烷氧基苯乙酮、二苯甲酮、α-羟基烷基苯酮、2-甲基-1-2吗啉丙酮、2-苯基-2-二甲胺基-1-丁酮-1、双(2，4，6-三甲基苯甲酰)苯基氧化磷中的一种或几种的组合，在紫外光的照射下，上述自由基光引发剂发生裂解，形成能引发本发明中的丙烯酸酯化的活性稀释剂与聚丙酸酯类的预聚物聚合的活性自由基碎片。
200810244096.0权 利 要 求 书 第2/2页 6、根据权利要求1所述的固结磨料研磨抛光垫，其特征在于：所述的聚二甲基硅氧烷/丙烯酸聚合物是聚二甲基硅氧烷，丙烯酸或/和甲基丙烯酸的均聚物或共聚物中的一种或二种的组合。
7、根据权利要求1所述的固结磨料研磨抛光垫，其特征在于：所述的性能调节添加剂是聚甲基丙烯酸酯、树脂，聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙二醇中的一种或多种的组合。
8、根据权利要求1所述的固结磨料研磨抛光垫，其特征在于：所述的丙烯酸酯化的活性稀释剂是丙烯酸—β—羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、2-苯氧基乙基丙烯酸酯、苯氧基三乙基丙烯酸酯、β—羟乙基丙烯酸酯、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸月桂酯、丙烯酸十三烷基酯、二缩/三缩乙二醇(甲基)丙烯酸酯、乙氧化双酚A双(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇双(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二乙氧基/丙氧基双丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇单甲基丙烯酸酯中的一种或多种的组合。
9、一种权利要求1所述的固结磨料研磨抛光垫的制备方法，其特征在于它包括以下步骤：
(1)将磨料、聚丙烯酸酯类预聚物、丙烯酯酯化的活性稀释剂与自由基光引发剂、性能调节添加剂、聚二甲基硅氧烷/丙烯酸聚合物组份按比例充分混合均匀备用；
实用医学杂志(2)准备一块处理干净的刚性聚合物基体作为刚性层；
(3)设计出所需的研磨抛光垫表面图案，并加工出与所设计的表面图案一致的模具；
(4)采用图形转移法将上述充分混合均匀的混合物按设计的图案转到上述刚性聚合物基体上；
(5)通过紫外光固化机，使上述混合物固化在所述的刚性聚合物基体上即可；
(6)必要时，再在刚性聚合物基体的部底粘贴一层弹性层。
200810244096.0说 明 书第1/12页江海互动论坛
固结磨料研磨抛光垫及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种超精密研磨与抛光加工技术，尤其是一种研磨抛光垫及其制备方法，具体地说是一种固结磨料研磨抛光垫及其制备方法。背景技术
由于TD-SCDMA等标准的推广、数字家电及网络市场的需求推动，中国的半导体市场在2008年将达到686亿美元的规模。LED高效、易于驱动、小巧、轻薄、坚固耐用、噪音低并且成本低等原因，成为便携式电子设备(手机等)的彩显示屏和装饰灯照明提供照明的理想选择，因而，对其衬底材料蓝宝石(Al2O3)的需求猛增。互联网与移动通讯等高新技术的迅猛发展，对激光晶体(如红宝石、钛宝石、YVO4晶体等)、非线性光学晶体(如KDP、KTP、BBO、LBO)、压电晶体(水晶、铌酸锂、钽酸锂晶体)、计算机硬盘基片等的需求量不断增加。由于硬盘存储密度和运转速度的不断提高，对其基片的磁头的加工精度和表面质量提出了越来越高的要求。上述材料及元件大都采用研磨抛光作为其终加工的唯一手段。传统的研磨抛光液由磨粒、pH调节剂、氧化剂等组份构成。然而，传统的游离磨料研磨抛光存在一些系统固有的缺点：磨盘转速快时，磨料产生飞溅，造成磨料的浪费和加工效率的低下；废液处理成本高；磨料在抛光盘上是随机分布的，其分布密度不均，造成研磨切削量的不均，工件面形精度难以控制。采用固结磨料研磨抛光，有较高的加工效率和工件表面质量，减少研磨抛光废液的处理量，减轻了环境污染。美国专利6672951公开了一种固结磨料抛光垫，但其固结磨料只是在一部分突起表面上。中国专利101096080也公布一种固结磨料抛光垫，但其制备是采用丝网印刷法。韩国Jae Young Choi等人在a study on polishing of molds using hydrophilic fixed abrasives pad(Int.J.Mach.
Tool manufac.2004，(44)：1143)文章中提出一种固结磨料抛光垫，其制作方法也是印刷法。丝
200810244096.0说 明 书 第2/12页网印刷法不能完全转移所要印刷的形貌，而且在光固化过程中引起混合物的收缩，影响研磨抛光垫的材料去除能力。
发明内容
本发明的目的是针对目前精密超精密加工中研磨抛光大多采用游离研磨抛光液进行加工存在的污染严重，且现有的固结磨料表面形状无法满足使用要求而影响加工效率和精度的问题，提供一种研磨抛光性能稳定、加工效率高，加工后的工件表面质量高的，适用于精密超精密加工的固结磨料研磨抛光垫及其制备方法。三氧化钼
办公室工作存在问题
本发明的技术方案之一是：
一种固结磨料研磨抛光垫，它至少有三层组成，自底层往上依次为：弹性层(3)、刚性层(2)及磨料层(1)，其特征是所述的磨料层(1)组份及质量百分比如下：
粒度在1纳米～40微米之间的磨料 1～40％ 聚丙烯酸酯类的预聚物 20～80％ 自由基光引发剂 0.05～3％ 聚二甲基硅氧烷/丙烯酸聚合物 0～2％ 性能调节添加剂 0～20％ 丙烯酸酯化的活性稀释剂
5～40％。 所述的磨料为金刚石、二氧化硅、二氧化铈、三氧化二铝、碳化硅、碳化硼、氧化锆中的一种、二种或二种以上的组合。
所述磨料为经过机械化学表面改性，实现了磨料表面从亲水性向亲油性转变的磨料。
所述的聚丙烯酯类预聚物是：双酚A环氧丙烯酸酯、酚醛环氧丙烯酸酯以及胺改性的环氧丙烯酸、利用油酸、亚油酸进行链改性的长脂肪环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、丙烯酸酯化聚丙烯酸酯中的一种或几种的组合。
邢台学院学报
所述的自由基光引发剂是苯偶姻及其衍生物、α，α-二甲氧基-α苯基苯乙酮、二烷氧基苯乙酮、二苯甲酮、α-羟基烷基苯酮、2-甲基-1-2吗啉
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