CN102250585A - 一种氧化锆研磨液的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种氧化锆研磨液的制备方法，涉及应用于精密研磨和抛光技术领域中的新材料技术领域，其工艺过程为：按重量份额在高速分散的水中加入润湿分散剂，再加入氧化锆粉和辅助材料，进行充分分散后，进入高速砂磨机进行砂磨，将氧化锆粉的棱角磨成圆整的球形，达到一定的粒度后，加入功能性助剂，再加入着色剂调试颜色即成；具有不受氧化锆原料颗粒大小和形状影响、生产成本较低、且稳定性好、特别适合软材质的球面玻璃的研磨抛光等特点，应用本发明的制备方法制作出的氧化锆研磨液，适用于液晶导电玻璃、平面光学玻璃、光学球面、光学镜头玻璃、滤光片、滤波窗以及玻璃盘基片的精密研磨抛光，特别适用于软材质的球面玻璃的研磨抛光。

Description

一种氧化锆研磨液的制备方法

技术领域

本发明涉及新材料技术领域，应用于精密研磨和抛光技术领域，特别是一种氧化锆研磨液的制备方法。

背景技术

自然界的氧化锆矿物原料，主要有斜锆石和锆英石。锆英石系火成岩深层矿物，颜色有淡黄、棕黄、黄绿等，比重4.6-4.7，莫氏硬度7.5，具有强烈的金属光泽。氧化锆具有耐高温、耐化学腐蚀、抗氧化性、耐磨、热膨胀系数大，小的比热和导热系数等特性，因此决定了它是一个非常理想的高温耐火材料、研磨材料和高温隔热材料。氧化锆与氧化铝混合制成粗研磨颗粒，可制做研磨轮和涂敷研磨料，用于打磨钢铁及金属合金。

研磨液(或名抛光液、研磨剂)是由磨料、功能性助剂和分散剂混合而成，用于液晶导电玻璃、平面光学玻璃、光学球面、光学镜头玻璃、滤光片、滤波窗，以及玻璃盘基片的精密研磨抛光，其中的磨料起切削作用。常用的磨料有金刚石、碳化硅、氧化铁、氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化铈等。氧化锆属于软磨料，主要用于软材质的球面玻璃的研磨抛光，国内外市场现有的研磨剂是美国福禄的产品，其氧化锆研磨液是将氧化锆粉(D50：1.15-1.60UM，D100≤5.60UM)分散在水相中，加入辅助材料和着色剂，如醇类、酯类，起到乳化、润滑和吸附作用分散而制成，该产品研磨效果虽好，但由于在生产时，对氧化锆粉原料的粒度和形状要求较高，因而，其生产成本较高，价格昂贵。中国专利(申请号200910044264.6)“一种氧化锆研磨液的生产工艺”，其生产工艺如下：按重量份额在高速分散的水中加入氧化锆粉，再加入润湿分散剂、助磨剂和混合脂类以及醇类，进行充分分散后，进入高速砂磨机进行砂磨，将氧化锆粉的棱角磨成圆整的球形，再加入着色剂调试颜色即成；该专利具有不受氧化锆原料颗粒大小和形状影响且生产成本较低等特点，其产品可用于透镜、平板玻璃、玻壳、眼镜、表壳、显示屏等的研磨抛光，但应用在软材质的球面玻璃的研磨抛光时，还是有阿拉比现象。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种不受氧化锆原料颗粒大小和形状影响、生产成本较低、且稳定性好、特别适合软材质的球面玻璃的研磨抛光的氧化锆研磨液的制备方法。

本发明所采取的技术方案是发明一种氧化锆研磨液的制备方法，其工艺过程如下：

按重量份额在高速分散的300-600份水中加入占氧化锆粉重量0.3-3％的润湿分散剂，再加入400-700份氧化锆粉和占氧化锆粉重量5-20％的辅助材料，进行充分分散后，进入高速砂磨机进行砂磨，将氧化锆粉的棱角磨成圆整的球形，达到一定的粒度(D50：1.0-1.60UM，D100≤8.81UM)后，加入占氧化锆粉重量0.1-15％的功能性助剂，再加入着色剂调试颜色即成；

所述的功能性助剂可以是乙醇、三乙醇胺、聚丙二醇(PPG)、乙二醇(EG)、聚乙二醇(PEG)、三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、纤维素衍生物、聚丙烯酰胺、古尔胶、脂肪酸聚乙二醇酯、甘油、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚丙烯酸、有机硅乳液、聚丙烯酸铵盐、丙二醇、聚丙烯酰胺、聚丙烯酰基马来酸、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和焦磷酸钠中的一种或几种或全部的组合；当是其中的几种或全部的组合时，各组份的用量采用等份。

所述的润湿分散剂可以是上述功能性助剂中的一种或二种的组合；当是其中的二种的组合时，各组份的用量采用等份；所述的辅助材料可以是氧化铁，或氧化铝、硅酸锆、碳酸锆、氧化硅、氧化铈中的一种或几种或全部与氧化铁的组合；当是其中的几种或全部的组合时，各组份的用量采用等份。

其优化的技术方案一的工艺过程如下：

按重量份额在高速分散的500份水中，加入500份氧化锆粉，再加入占氧化锆粉重量0.3％的润湿分散剂和占氧化锆粉重量5％的辅助材料，进行充分分散后，进入高速砂磨机进行砂磨，将氧化锆粉的棱角磨成圆整的球形，达到一定的粒度(D50：1.0-1.60UM，D100≤8.81UM)后，加入占氧化锆粉重量5％的功能性助剂，再加入着色剂调试颜色即成。

其优化的技术方案二的工艺过程如下：

按重量份额在高速分散的400份水中，加入600份氧化锆粉，再加入占氧化锆粉重量3％的润湿分散剂和占氧化锆粉重量20％的辅助材料，进行充分分散后，进入高速砂磨机进行砂磨，将氧化锆粉的棱角磨成圆整的球形，达到一定的粒度(D50：1.0-1.60UM，D100≤8.81UM)后，加入占氧化锆粉重量15％的功能性助剂，再加入着色剂调试颜色即成。

其优化的技术方案三的工艺过程如下：

按重量份额在高速分散的550份水中，加入450份氧化锆粉，再加入占氧化锆粉重量1％的润湿分散剂和占氧化锆粉重量15％的辅助材料，进行充分分散后，进入高速砂磨机进行砂磨，将氧化锆粉的棱角磨成圆整的球形，达到一定的粒度(D50：1.0-1.60UM，D100≤8.81UM)后，加入占氧化锆粉重量0.1％的功能性助剂，再加入着色剂调试颜色即成。

上述各方案中，所用的重量份额单位可以是克或千克或吨或其它的重量单位。

所用的水，可采用纯净水、去离子水或蒸馏水中的任一种，优选为去离子水。

所用的砂磨机可以是立式砂磨机、卧式砂磨机、篮式砂磨机、棒式砂磨机等，其研磨介质是纯度超过90％的氧化锆珠，其氧化锆珠的规格为2-3mm或3-5mm。

本发明的氧化锆研磨液的制备方法，是采用将氧化锆与润湿分散剂和含有氧化铁等氧化物的辅助材料一起，加入到高速分散的水中，并置入高速研磨机进行研磨，将其中的氧化锆粉的棱角磨成圆整的球形并达到一定的粒度制成，因而，对氧化锆原料的颗粒大小和形状要求不高，故其生产成本较低。

本发明的氧化锆研磨液的制备方法，与现有同类技术相比较，具有以下技术上的优点：

①、通过添加一定的功能性助剂，改变了氧化锆研磨剂的贮存性能。氧化锆研磨剂的主要磨料是氧化锆，其性质极不稳定，其生产出来的研磨剂，不耐贮存，放置一定时间后便会沉积结块，乃至失效。本发明在其中添加一定的功能性助剂作为稳定剂，其稳定性能大大改观，可长时间存放，并保持疏松，充分搅拌后能重新悬浮。

②、通过添加一定的功能性助剂，改变了氧化锆研磨液的应用性能。解决了FCD1等软材质研磨时易出现的橘皮或阿拉比现象，这是行业难题，本产品通过添加适量的功能性助剂，较好地解决了这个国际和行业难题。

③、采用氧化铁红色浆调色来对原料进行改性。在液态中，氧化锆的性能极不稳定，需要进行改性，现有同类技术产品通过球磨、煅烧的方法对原料进行改性，以提高研磨液的稳定性和展现研磨液的颜色，此方法有损原料质量。而本发明采用添加氧化铁红色浆的方法，不仅无损原料质量，且能有效改性。

因此，应用本发明的氧化锆研磨液的制备方法，制作出的氧化锆研磨液，在客户处应用，其良品率能够达到90％以上，无划伤、沙目及橘皮或阿拉比现象。

具体实施方式

以下结合实施例，对本发明作进一步的说明。下面的说明是采用例举的方式，但本发明的保护范围不应局限于此。

实施例一：

本实施例的氧化锆研磨液的制备方法为：在高速分散的300克水中，加入5.6克甘油作润湿分散剂，再加入700克氧化锆粉和由35克氧化铁和35克氧化铝组成的辅助材料，进行充分分散后，进入高速卧式砂磨机内进行砂磨，研磨介质采用纯度超过90％的氧化锆珠，其氧化锆珠的规格为2-3mm或3-5mm，将氧化锆粉的棱角磨成圆整的球形，达到一定的粒度(D50：1.0-1.6UM，D100≤8.81UM)后，加入由14克聚乙二醇和14克丙二醇组成的功能性助剂，再加入着色剂调试颜色即成。

实施例二：

本实施例的氧化锆研磨液的制备方法为：在高速分散的500克水中，加入由0.75克十二烷基硫酸钠和0.75克六偏磷酸钠组成的润湿分散剂，再加入500克氧化锆粉和由12.5克氧化铁和12.5克碳酸锆组成的辅助材料，进行充分分散后，进入高速篮式砂磨机内进行砂磨，研磨介质采用纯度超过90％的氧化锆珠，其氧化锆珠的规格为2-3mm或3-5mm，将氧化锆粉的棱角磨成圆整的球形，达到一定的粒度(D50：1.0-1.6UM，D100≤8.81UM)后，加入由8.4克聚乙烯醇和8.3克乙二醇以及8.3克有机硅乳液组成的功能性助剂，再加入着色剂调试颜色即成。

实施例三：

本实施例的氧化锆研磨液的制备方法为：在高速分散的400克水中，加入18克甲基戊醇作润湿分散剂，再加入600克氧化锆粉和由60克氧化铁和60克氧化硅组成的辅助材料，进行充分分散后，进入高速卧式砂磨机内进行砂磨，研磨介质采用纯度超过90％的氧化锆珠，其氧化锆珠的规格为2-3mm或3-5mm，将氧化锆粉的棱角磨成圆整的球形，达到一定的粒度(D50：1.0-1.6UM，D100≤8.81UM)后，加入由45克聚丙烯酸和45克六偏磷酸钠组成的功能性助剂，再加入着色剂调试颜色即成。

实施例四：

本实施例的氧化锆研磨液的制备方法为：在高速分散的550克水中，加入4.5克脂肪酸聚乙二醇酯作润湿分散剂，再加入450克氧化锆粉和由33.75克氧化铁和33.75克硅酸锆组成的辅助材料，进行充分分散后，进入高速卧式砂磨机内进行砂磨，研磨介质采用纯度超过90％的氧化锆珠，其氧化锆珠的规格为2-3mm或3-5mm，将氧化锆粉的棱角磨成圆整的球形，达到一定的粒度(D50：1.0-1.6UM，D100≤8.81UM)后，加入由0.225克纤维素衍生物和0.225克丙二醇组成的功能性助剂，再加入着色剂调试颜色即成。

实施例五：

本实施例的氧化锆研磨液的制备方法为：在高速分散的600克水中，加入5.6克甘油作润湿分散剂，再加入400克氧化锆粉和由20克氧化铁和20克碳酸锆组成的辅助材料，进行充分分散后，进入高速篮式砂磨机内进行砂磨，研磨介质采用纯度超过90％的氧化锆珠，其氧化锆珠的规格为2-3mm或3-5mm，将氧化锆粉的棱角磨成圆整的球形，达到一定的粒度(D50：1.0-1.6UM，D100≤8.81UM)后，加入由12克聚乙烯吡咯烷酮、12克乙二醇和12克有机硅乳液组成的功能性助剂，再加入着色剂调试颜色即成。

实施例六：

本实施例的氧化锆研磨液的制备方法为：在高速分散的500克水中，加入7.5克古尔胶作润湿分散剂，再加入500克氧化锆粉和由45克氧化铁和45克氧化铈组成的辅助材料，进行充分分散后，进入高速卧式砂磨机内进行砂磨，研磨介质采用纯度超过90％的氧化锆珠，其氧化锆珠的规格为2-3mm或3-5mm，将氧化锆粉的棱角磨成圆整的球形，达到一定的粒度(D50：1.0-1.6UM，D100≤8.81UM)后，加入由5克聚丙烯酰胺、5克丙二醇和5克三乙基己基磷酸组成的功能性助剂，再加入着色剂调试颜色即成。

实施例七：

本实施例的氧化锆研磨液的制备方法为：在高速分散的400克水中，加入18克乙醇作润湿分散剂，再加入600克氧化锆粉和由54克氧化铁和54克氧化硅组成的辅助材料，进行充分分散后，进入高速卧式砂磨机内进行砂磨，研磨介质采用纯度超过90％的氧化锆珠，其氧化锆珠的规格为2-3mm或3-5mm，将氧化锆粉的棱角磨成圆整的球形，达到一定的粒度(D50：1.0-1.6UM，D100≤8.81UM)后，加入由30克聚丙烯酰基马来酸和30克焦磷酸钠组成的功能性助剂，再加入着色剂调试颜色即成。

实施例八：

本实施例的氧化锆研磨液的制备方法为：在高速分散的550克水中，加入2.25克聚乙二醇作润湿分散剂，再加入450克氧化锆粉和由27克氧化铁和27克硅酸锆组成的辅助材料，进行充分分散后，进入高速卧式砂磨机内进行砂磨，研磨介质采用纯度超过90％的氧化锆珠，其氧化锆珠的规格为2-3mm或3-5mm，将氧化锆粉的棱角磨成圆整的球形，达到一定的粒度(D50：1.0-1.6UM，D100≤8.81UM)后，加入由11.25克聚丙二醇和11.25克三乙醇胺组成的功能性助剂，再加入着色剂调试颜色即成。

实施例九：

本实施例的氧化锆研磨液的制备方法为：在高速分散的450克水中，加入11克三聚磷酸钠作润湿分散剂，再加入550克氧化锆粉和由44克氧化铁和44克氧化铝组成的辅助材料，进行充分分散后，进入高速卧式砂磨机内进行砂磨，研磨介质采用纯度超过90％的氧化锆珠，其氧化锆珠的规格为2-3mm或3-5mm，将氧化锆粉的棱角磨成圆整的球形，达到一定的粒度(D50：1.0-1.6UM，D100≤8.81UM)后，加入由27.5克聚丙烯酸铵盐、27.5克纤维素衍生物和27.5克乙二醇组成的功能性助剂，再加入着色剂调试颜色即成。

应用本发明的制备方法制作出的氧化锆研磨液，适用于液晶导电玻璃、平面光学玻璃、光学球面、光学镜头玻璃、滤光片、滤波窗以及玻璃盘基片的精密研磨抛光，特别适用于软材质的球面玻璃的研磨抛光。

Claims (4)

1.一种氧化锆研磨液的制备方法，其特征在于工艺过程如下：

按重量份额在高速分散的300-600份水中加入占氧化锆粉重量0.3-3％的润湿分散剂，再加入400-700份氧化锆粉和占氧化锆粉重量5-20％的辅助材料，进行充分分散后，进入高速砂磨机进行砂磨，将氧化锆粉的棱角磨成圆整的球形，达到一定的粒度(D50：1.0-1.60UM，D100≤8.81UM)后，加入占氧化锆粉重量0.1-15％的功能性助剂，再加入着色剂调试颜色即成；

所述的功能性助剂可以是乙醇、三乙醇胺、聚丙二醇(PPG)、乙二醇(EG)、聚乙二醇(PEG)、三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、纤维素衍生物、聚丙烯酰胺、古尔胶、脂肪酸聚乙二醇酯、甘油、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚丙烯酸、有机硅乳液、聚丙烯酸铵盐、丙二醇、聚丙烯酰胺、聚丙烯酰基马来酸、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和焦磷酸钠中的一种或几种或全部的组合；当是其中的几种或全部的组合时，各组份的用量为等份；

所述的润湿分散剂可以是上述功能性助剂中的一种或二种的组合；当是其中的二种的组合时，各组份的用量为等份；

所述的辅助材料可以是氧化铁，或氧化铝、硅酸锆、碳酸锆、氧化硅、氧化铈中的一种或几种或全部与氧化铁的组合；当是其中的几种或全部的组合时，各组份的用量为等份。

2.根据权利要求1所述的氧化锆研磨液的制备方法，其特征在于工艺过程如下：

按重量份额在高速分散的500份水中，加入500份氧化锆粉，再加入占氧化锆粉重量0.3％的润湿分散剂和占氧化锆粉重量5％的辅助材料，进行充分分散后，进入高速砂磨机进行砂磨，将氧化锆粉的棱角磨成圆整的球形，达到一定的粒度(D50：1.0-1.60UM，D100≤8.81UM)后，加入占氧化锆粉重量5％的功能性助剂，再加入着色剂调试颜色即成。

3.根据权利要求1所述的氧化锆研磨液的制备方法，其特征在于工艺过程如下：

按重量份额在高速分散的400份水中，加入600份氧化锆粉，再加入占氧化锆粉重量3％的润湿分散剂和占氧化锆粉重量20％的辅助材料，进行充分分散后，进入高速砂磨机进行砂磨，将氧化锆粉的棱角磨成圆整的球形，达到一定的粒度(D50：1.0-1.60UM，D100≤8.81UM)后，加入占氧化锆粉重量15％的功能性助剂，再加入着色剂调试颜色即成。

4.根据权利要求1所述的氧化锆研磨液的制备方法，其特征在于工艺过程如下：

按重量份额在高速分散的550份水中，加入450份氧化锆粉，再加入占氧化锆粉重量1％的润湿分散剂和占氧化锆粉重量15％的辅助材料，进行充分分散后，进入高速砂磨机进行砂磨，将氧化锆粉的棱角磨成圆整的球形，达到一定的粒度(D50：1.0-1.60UM，D100≤8.81UM)后，加入占氧化锆粉重量0.1％的功能性助剂，再加入着色剂调试颜色即成。