CN103465155A - 一种环氧树脂型金刚石研磨垫及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环氧树脂型金刚石研磨垫及其制备方法，该环氧树脂型金刚石研磨垫由下至上依次为双面胶层、PC板层、双面胶层、PET膜层、金刚石层；制备方法是先通过模具成型制备方形磨块坯体，粘贴PET膜，采用热压法固化，再通过双面胶粘贴PC板，PC板上预贴双面胶，即得；该制备方法简单、操作简便、成本低，制得的环氧树脂型金刚石研磨垫具有较高磨削效率和磨削精度，且使用寿命长，用于玻璃、陶瓷、宝石等材质的加工可获得良好表面质量，产品良率增高，产品的生产成本降低。

Description

一种环氧树脂型金刚石研磨垫及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种环氧树脂型金刚石研磨垫及其制备方法，属于光学加工器件研发领域。

背景技术

目前，国内大多数光学玻璃加工企业，采用的还是传统的棕刚玉研磨工艺，即在冷却液中加入棕刚玉，棕刚玉随着冷却液流到研磨盘中（研磨盘上下盘均为铁盘），达到研磨的作用；这种工艺切削力的稳定性差，导致切削力效率低；加工产品的良率低，表面粗糙度差，而且经常会出现划伤，后工序难处理，抛光时间长；棕刚玉使用寿命又短，无法分离回收，导致用量大，并且较难清理，容易污染环境。目前只有美国3M公司成功制备了一种3M-9MIC研磨垫取得了一些较好的效果，因此，对金刚石研磨垫的研究成为热点，但是该3M-9MIC研磨垫还存在使用寿命短，加工产品的平整度差，制作成本高，国内目前还没有环氧树脂型金刚石研磨垫相关的报道。

发明内容

本发明的目的是在于提供一种廉价、使用寿命长的环氧树脂型金刚石研磨垫，该研磨垫加工时的削力效率高、精确度高、加工产品表面品质提高，良率增高，产品的生产成本降低。

本发明的另一个目的是在于提供一种工艺简单、操作简便、低成本制备所述环氧树脂型金刚石研磨垫的方法。

本发明提供了一种环氧树脂型金刚石研磨垫，由下至上依次为双面胶层、PC板层、双面胶层、PET膜层、金刚石层；所述的金刚石层为由以下质量百分比组分原料制成的方形磨块构成：

环氧树脂  40～60%；

金刚石    8～15%；

硅灰石    10～30%；

铝粉      1～5%；

石墨      5～10%；

碳化硅    8～15%。

所述的方形磨块是长为2.5～3.5mm，宽为2.5～3.5mm，高为1.0～1.5mm的块状体，其中，长和宽相等。

所述的方形磨块以相等的纵横间距1～2mm有序排布在PET膜层上。

所述的PET膜层厚度为115～135μm。

所述的双面胶层厚度为230～270μm。

所述的PC板厚度为750～850μm。

所述的金刚石平均粒径为10～60μm。

所述的碳化硅平均粒径小于25μm，且碳化硅的平均粒径比所述金刚石的平均粒径小。

所述的硅灰石平均粒径小于15μm。

所述的石墨平均粒径小于20μm。

所述的铝粉平均粒径小于10μm。

所述的环氧树脂型金刚石研磨垫，其中，PET膜层起到承载和固定研磨方块的作用；PC板层主要增强研磨垫的柔韧性，抗弯折；双面胶层主要粘接PC板层与PET膜层及PC板与研磨盘，让研磨垫固定在研磨盘上进行加工产品。

本发明还提供了一种所述的环氧树脂型金刚石研磨垫的制备方法，将各金刚石层原料混合均匀后填充到模具中，将模具中填充好的混合原料表面刮平整后，进行真空除泡处理，再进一步刮平整；在进一步刮平整的混合原料表面粘贴PET膜后，置于固化炉中进行热压固化，冷却、脱模；再通过双面胶粘贴PC板，在PC板上预留双面胶，即得；所述的热压固化的条件：在90～105℃，保持0.3～0.7h；110～120℃，保持0.3～0.7h；125～140℃，保持1.5～3h。

所述的模具底部设有若干长为2.5～3.5mm，宽为2.5～3.5mm，深度为1.0～1.5mm，且长和宽相等的方形凹槽。

所述的方形凹槽以相等的纵横间距1～2mm有序排布在模具底部。

所述的模具优选为硅橡胶模具。

所述的真空除泡处理时间为60～80min。

所述金刚石原料的混合包括粉体混料或液体混料；所述的粉体混料将金刚石层原料倒入混料机中搅拌30～40min；所述的液体混料是将溶剂倒入分散机中搅拌10～20min后，再将金刚石层原料搅拌均匀，在30～40min内，分多批加到运行的分散机中，搅拌均匀。

本发明的环氧树脂型金刚石研磨垫的制备方法：包括以下步骤：

1）混料：将金刚石层的各原料干燥后，过筛，选择所需大小粒径的颗粒；按配比将筛选得到的各原料颗粒倒入粉体混料机中搅拌30～40min，或者是先将溶剂倒入高效分散机中搅拌10～20min，再按配比将筛选得到的各原料颗粒混合均匀后，在30～40min内，分多批加到运行的分散机中，搅拌均匀；

2）填料：将1）所得的混合均匀的原料，填充到研磨垫硅橡胶模具底部的方形凹槽中，并将表面刮平整后，放入真空除泡机中处理60～80min，排除方形凹槽中的气泡，让原料完全填充到方形凹槽中；真空除泡后，进一步将原料表面刮平整；其中，硅橡胶模具底部设有若干长为2.5～3.5mm，宽为2.5～3.5mm，深度为1.0～1.5mm，且长和宽相等的方形凹槽；方形凹槽以相等的纵横间距1～2mm有序排布在模具底部；

3）贴PET膜：将2）处理好的刮平整的原料表面贴PET膜；

4）热压固化：在3）贴好的PET膜上盖一层平整的压板，移至固化炉中进行固化，热压固化的条件是：在90～105℃，保持0.3～0.7h；110～120℃，保持0.3～0.7h；125～140℃，保持1.5～3h；固化完成后，自然冷却至室温，脱模；

5）贴PC板：在4）得到的研磨垫PET膜层上通过双面胶贴上PC板，再在贴好的PC板预留双面胶层；

6）修整处理：将研磨垫用剪刀，裁剪多余的PET膜、PC板部分，裁剪成型。

本发明的环氧树脂型金刚石研磨垫特别适合玻璃、陶瓷、宝石等材质的平面研磨，粗、精加工。

本发明的有益效果：本发明通过大量实验研究优选出较好的金刚石层磨料配方结合本发明特殊的模具成型和热压固化方法，制得使用寿命长、成本低的环氧树脂型金刚石研磨垫，用该金刚石研磨垫来加工产品，磨削力效率高，磨削精度高，使产品表面品质好，良率提高，大大降低了产品的成本。本发明经过研究磨料的晶型、韧性、强度、破碎机理，最终选择不同粒径的金刚石颗粒和碳化硅颗粒，增加了磨垫的耐磨性能和切削效率，延长了使用寿命；本发明通过模具成型和热压固化的方法将磨料混合物制成有序排列的方形磨块，制得的磨块平整度高，尺寸大小一致，保证了加工产品时的高精确度，加工的产品表面粗糙度Ra值小，不会出现划痕，大大提高了产品的表面品质，有利于产品良率的提高，并且，磨块与磨块之间的距离设计在合适的尺寸，有利于散热，提高了磨削力效率，也可以降低因采用过多的铝粉散热剂而影响磨块的耐磨性能；本发明选择合适比例的环氧树脂作为交联固化树脂并结合热压法固化，能将磨料及其它辅料很好地有机结合固定，各原料之间的协同作用充分体现，磨块的机械性能增加，大大提高了磨块的耐磨性能，进一步提高了使用的寿命；此外，本发明还有重要的特点是采用的原料都是廉价的常规原料，来源广，大大降低了产品的成本；本发明的制备方法工艺简单、操作简便、低成本，可以工业化生产。

附图说明

【图1】为本发明的环氧树脂型金刚石研磨垫局部结构剖面图：a为金刚石层（方形磨块），b为PET膜层；c为双面胶层；d为PC板层；e为双面胶层。

【图2】为本发明的环氧树脂型金刚石研磨垫外形图。

具体实施方式

以下实施例旨在进一步说明本发明，而不是限制本发明的保护范围。

实施例1

1）混料：按质量百分比称取各原料，环氧树脂47%，金刚石10%，硅灰石25%，铝粉3%，石墨5%，碳化硅10%，分别过筛，其中，金刚石平均粒径为30μm；碳化硅平均粒径为23μm；硅灰石平均粒径14μm；石墨平均粒径为18μm；铝粉的平均粒径9μm。按配比将筛选得到的各原料颗粒倒入粉体混料机中搅拌40min；

2）填料：将1）所得的混合均匀的原料，填充到研磨垫模具底部的方形凹槽中，并将表面刮平整后，放入真空除泡机中处理70min，排除方形凹槽中的气泡，让原料完全填充到方形凹槽中；真空除泡后，进一步将原料表面刮平整；其中，硅橡胶模具底部设有若干长为3mm，宽为3mm，深度为1mm的方形凹槽；方形凹槽以相等的纵横间距2mm有序排布在模具底部；

3）贴PET膜：将2）处理好的刮平整的原料表面贴厚度为120μm的PET膜；

4）热压固化：在3）贴好的PET膜上盖一层平整的压板，移至固化炉中进行固化，热压固化的条件是：在90℃，保持0.5h；110℃，保持0.6h；125℃，保持3h；固化完成后，自然冷却至室温，脱模；

5）贴PC板：在4）得到的研磨垫PET膜层上通过双面胶贴上厚度为800μm的PC板，再在贴好的PC板预留双面胶层，双面胶的厚度为250μm；

6）修整处理：将研磨垫用剪刀，裁剪多余的PET膜、PC板部分，裁剪成型。

实施例2

1）混料：按质量百分比称取各原料，环氧树脂45%，金刚石15%，硅灰石10%，铝粉5%，石墨10%，碳化硅15%，分别过筛，其中，金刚石平均粒径在35μm；碳化硅平均粒径20μm；硅灰石平均粒径为13μm；石墨平均粒径为18μm；铝粉的平均粒径为9μm。先将溶剂倒入高效分散机中搅拌10min，再按配比将筛选得到的各原料颗粒混合均匀后，在30min内，分多批加到运行的分散机中，搅拌均匀；

2）填料：将1）所得的混合均匀的原料，填充到研磨垫模具底部的方形凹槽中，并将表面刮平整后，放入真空除泡机中处理60min，排除方形凹槽中的气泡，让原料完全填充到方形凹槽中；真空除泡后，进一步将原料表面刮平整；其中，硅橡胶模具底部设有若干长为2.5mm，宽为2.5mm，深度为1.5mm的方形凹槽；方形凹槽以相等的纵横间距1.5mm有序排布在模具底部；

3）贴PET膜：将2）处理好的刮平整的原料表面贴厚度为120μmPET膜；

4）热压固化：在3）贴好的PET膜上盖一层平整的压板，移至固化炉中进行固化，热压固化的条件是：在100℃，保持0.3h；115℃，保持0.3h；125℃，保持2h；固化完成后，自然冷却至室温，脱模；

5）贴PC板：在4）得到的研磨垫PET膜层上通过双面胶贴上厚度为800μmPC板，再在贴好的PC板预留双面胶层，双面胶的厚度为250μm；

6）修整处理：将研磨垫用剪刀，裁剪多余的PET膜、PC板部分，裁剪成型。实施例3

1）混料：按质量百分比称取各原料，环氧树脂54%，金刚石8%，硅灰石20%，铝粉2%，石墨8%，碳化硅8%，分别过筛，其中，金刚石平均粒径在30μm；碳化硅平均粒径为24μm；硅灰石平均粒径为13μm；石墨平均粒径为16μm；铝粉的平均粒径为8μm。先将溶剂倒入高效分散机中搅拌20min，再按配比将筛选得到的各原料颗粒混合均匀后，在35min内，分多批加到运行的分散机中，搅拌均匀；

2）填料：将1）所得的混合均匀的原料，填充到研磨垫模具底部的方形凹槽中，并将表面刮平整后，放入真空除泡机中处理80min，排除方形凹槽中的气泡，让原料完全填充到方形凹槽中；真空除泡后，进一步将原料表面刮平整；其中，硅橡胶模具底部设有若干长为3.5mm，宽为3.5mm，深度为2mm的方形凹槽；方形凹槽以相等的纵横间距2mm均匀有序排布在模具底部；

3）贴PET膜：将2）处理好的刮平整的原料表面贴厚度为120μmPET膜；

4）热压固化：在3）贴好的PET膜上盖一层平整的压板，移至固化炉中进行固化，热压固化的条件是：在105℃，保持0.4h；115℃，保持0.3h；130℃，保持1.5h；固化完成后，自然冷却至室温，脱模；

5）贴PC板：在4）得到的研磨垫PET膜层上通过双面胶贴上厚度为800μmPC板，再在贴好的PC板预留双面胶层，双面胶的厚度为250μm；

6）修整处理：将研磨垫用剪刀，裁剪多余的PET膜、PC板部分，裁剪成型。

实施例4

采用本发明实施例1制备的环氧树脂型金刚石研磨垫与购买的美国3M-9MIC研磨垫在相同的加工条件下对具体玻璃材料进行双面研磨的加工，研磨垫的性能及加工产品的性能参数比较如表1。

表1本发明的金刚石研磨垫与3M-9MIC研磨垫的各项性能对比

Claims (10)

1.一种环氧树脂型金刚石研磨垫，由下至上依次为双面胶层、PC板层、双面胶层、PET膜层、金刚石层，其特征在于，所述的金刚石层为由以下质量百分比组分原料制成的方形磨块构成：

环氧树脂  40～60%；

金刚石    8～15%；

硅灰石    10～30%；

铝粉      1～5%；

石墨      5～10%；

碳化硅    8～15%。

2.如权利要求1所述的环氧树脂型金刚石研磨垫，其特征在于，所述的方形磨块是长为2.5～3.5mm，宽为2.5～3.5mm，高为1.0～1.5mm的块状体，其中，长和宽相等。

3.如权利要求2所述的环氧树脂型金刚石研磨垫，其特征在于，所述的方形磨块以相等的纵横间距1～2mm有序排布在PET膜层上。

4.如权利要求1所述的环氧树脂型金刚石研磨垫，其特征在于，所述的PET膜层厚度为115～135μm；所述的双面胶层厚度为230～270μm；所述的PC板厚度为750～850μm。

5.如权利要求1所述的环氧树脂型金刚石研磨垫，其特征在于，所述的金刚石平均粒径为10～60μm；所述的碳化硅平均粒径小于25μm，且碳化硅的平均粒径比所述金刚石的平均粒径小；所述的硅灰石平均粒径小于15μm；所述的石墨平均粒径小于20μm；所述的铝粉平均粒径小于10μm。

6.一种如权利要求1～5任一项所述的环氧树脂型金刚石研磨垫的制备方法，其特征在于，将各金刚石层原料混合均匀后填充到模具中，将模具中填充好的混合原料表面刮平整后，进行真空除泡处理，再进一步刮平整；在进一步刮平整的混合原料表面粘贴PET膜后，置于固化炉中进行热压固化，冷却、脱模；再通过双面胶粘贴PC板，在PC板上预留双面胶，即得；所述的热压固化的条件：在90～105℃，保持0.3～0.7h；110～120℃，保持0.3～0.7h；125～140℃，保持1.5～3h。

7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述的模具底部设有若干长为2.5～3.5mm，宽为2.5～3.5mm，深度为1.0～1.5mm，且长和宽相等的方形凹槽。

8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述的方形凹槽以相等的纵横间距1～2mm有序排布在模具底部。

9.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述的真空除泡处理时间为

60～80min。

10.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述金刚石原料的混合包括粉体混料或液体混料；所述的粉体混料将金刚石层原料倒入混料机中搅拌30～40min；所述的液体混料是将溶剂倒入分散机中搅拌10～20min后，再将金刚石层原料搅拌均匀，在30～40min内，分多批加到运行的分散机中，搅拌均匀。

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