CN108795296A - 纳米二氧化钛抛光液 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种适用于微晶玻璃和BK7等材料的终道抛光、低介电常数材料等抛光用的二氧化钛抛光液。该抛光液含有表面改性的纳米二氧化钛、分散剂、氧化剂、pH稳定剂、表面活性剂、螯合剂、醇化合物和水。其中，优选用硬脂酸处理过的纳米二氧化钛，其粒径优选20‑150nm，质量含量为15‑20％；0.5‑5％的高分子超分散剂，1‑10％的过氧化氢氧化剂，1％‑8％pH稳定剂、0.01％‑2％表面活性剂、0.01％‑1％螯合剂，其余为醇水混合物，浆料的pH值在8‑10。本发明的纳米二氧化钛抛光液，不仅能抛光，而且使用过后的抛光废液在长时间光照时可降解有机污染物。

Description

纳米二氧化钛抛光液

技术领域

本发明涉及一种纳米二氧化钛抛光液，该抛光液具有良好的分散性及存储稳定性，并且具有优异的抛光性。适用于微晶玻璃和BK7等材料的终道抛光、低介电常数材料等抛光。

背景技术

稀土氧化物二氧化钛是一种廉价而用途广泛的材料，相比于氧化铝和二氧化硅磨料，二氧化钛磨料硬度低，从而难以划伤研磨表面，且具有抛光表面粗糙度低，抛光效率高等优点，因此被广泛用于半导体、绝缘薄层、精密玻璃的化学机械抛光。但传统的二氧化钛浆料具有以下缺点：经长时间储存后，浆料不稳定，二氧化钛颗粒易沉淀，并且再分散时容易团聚形成大颗粒。而这些大颗粒的存在，将会在晶片的表面上产生划痕。

目前用在高精密抛光中的二氧化钛抛光液，对粉体的粒度、形貌及其粒度分布均匀性要求越来越高，颗粒越细、越接近球形、分布越均匀，则抛光效果越好。因此，纳米二氧化钛抛光液的研究和应用越来越多。但是，抛光过后废液中的有机污染物不好处理，造成污染环境，后续处理成本太高，这一直以来是抛光液存在的问题，本专利发明了一种二氧化钛抛光液在太阳长时间光照后，可自行降解有机污染物，不仅节约了成本，而且对环境友好，符合可持续发展战略。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种纳米二氧化钛抛光液，该抛光液选用表面改性的纳米二氧化钛作为磨料，经过表面改性的纳米二氧化钛可以较好地分散到体系中，不易团聚成大颗粒；而抛光液中的分散剂，使得抛光液具有更好的稳定性，更低的表面张力、高流动性和渗透性，可以降低抛光中的摩擦阻力并取得更佳的润滑作用，在提高抛光效率的同时有更佳抛光效果，并且可以降低生产成本。

为了达到上述目的，所属抛光液还含有氧化剂、碱性化合物、醇化合物和水。

本发明提供纳米二氧化钛抛光液可用于水晶、半导体装置或玻璃制硬盘等的抛光。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的内容、特点及功效，兹例举以下实施例，详细说明如下：

本实施状态的抛光液含有表面改性的纳米二氧化钛、氧化剂、碱性化合物、分散剂、醇化合物和水。

抛光液中的纳米二氧化钛承担着抛光磨料的作用。抛光液中纳米二氧化钛优选经过表面改性的纳米二氧化钛。表面改性后的纳米粒子，在体系中不易团聚，能达到较好的分散性。常用的表面改性剂如硬脂酸、月桂酸、烷基苯磺酸钠、Span-80。本发明优选硬脂酸表面活性剂，硬脂酸的用量为处理粉料质量的0.1-10％。本发明选用粒径为20-150纳米的二氧化钛，含量控制在1-10％。

抛光液中的分散剂是自制的超分散剂B，不含金属离子类的分散剂，由六偏磷酸钠、聚丙烯酸钠、聚丙乙烯磺酸钠复配而成。该分散剂可以使磨料在抛光液中稳定存在，并且使抛光液具有更低的表面张力、高流动性和渗透性，可以降低抛光中的摩擦阻力并取得更佳的润滑作用，使抛光后的工件表面粗糙度变的更小，在提高抛光效率的同时有更佳抛光效果。抛光液中的氧化剂和碱性化合物，可以辅助对基板表面的化学机械抛光，作为抛光促进剂，辅助磨料进行化学机械抛光的作用。常用的有氯酸盐、高氯酸盐、亚氯酸盐、硝酸铁、过氧化物及过硫酸盐等，本发明优选的是过氧化氢，其的含量控制在1％-10％。

抛光液中的醇类化合物是用来预先润湿表面处理过的纳米二氧化钛颗粒，以便使纳米氧化铈更好的分散到体系中。本发明的醇类化合物可以是：甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、聚乙二醇、木糖醇、三甘醇、聚丙二醇、新戊二醇一种或几种的混合物，醇和水的质量比一般控制在0.1∶1-1∶1。

抛光液的其余部分为去离子水，为了减少水中的金属粒子对抛光液的污染，得到性能优异的抛光液，优先于超纯水。

本发明所制备的抛光液的优点是采用经特殊处理的纳米二氧化钛，而且抛光过后的二氧化钛抛光液在长时间光照后，废液中的有机污染物被降解。

具体实施方式

实施例1：

根据需要，先用1％硬脂酸对外购的纳米二氧化钛进行表面处理，外购二氧化钛的粒径为100nm左右，然后用100g乙醇润湿500g该表面处理过的纳米二氧化钛，自制的超分散剂B100g，过氧化氢300g，用氢氧化钾调节pH值约为9，配制出10kg抛光液。

采用上述实施例抛光液对玻璃基片进行抛光实验，采用日本SPEEDFAM公司生产的SPEEDFAM216B24M型抛光机，RODEL公司生产的DPC5150型抛光垫，对玻璃基片进行抛光。抛光后的废液放在阳光下照射，每隔1h取其液体，滤头过滤后，用紫外分光光度计检测液体的吸光度，记录如下：

表1

检测时间	初始	1h	2h	3h
					吸光度值	1.821	1.289	0.837	0.586

以上对本发明的具体实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (11)

1.一种二氧化钛抛光液，其特征在于该抛光液采用硬脂酸处理过的纳米二氧化钛为磨料，且加入自配高效丙烯酸类超分散剂B，其组成成分及质量百分含量如下：

二氧化钛磨料15％-20％；pH稳定剂1％-8％

表面活性剂0.05％-2％；分散剂1-5％； 氧化剂1-10％

螯合剂0.02％-1％；醇化合物和超纯水余量；

所用磨料为硬脂酸处理过的纳米二氧化钛为磨料，粒径优选20-150nm；

超分散剂B由六偏磷酸钠、聚丙烯酸钠、聚丙乙烯磺酸钠复配而成，各成分质量比为，六偏磷酸钠∶聚丙烯酸钠∶聚丙乙烯磺酸钠＝7∶1∶(0.5-10)。

2.根据权利要求1所说的纳米二氧化钛抛抛光液，其特征在于表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠，螯合剂为8-羟基喹啉。

3.根据权利要求1所说的纳米二氧化钛抛抛光液，其特征在于该抛光液pH值为8-12。

4.按照权利要求1所述的纳米二氧化钛抛光液，其特征在于：所述的纳米二氧化钛预先使用表面活性剂对其进行表面处理。

5.按照权利要求4所述，其特征在于：所述表面活性剂为硬脂酸，且表面活性剂的使用量为处理粉末质量的0.1-10％。

6.按照权利要求1所述的纳米二氧化钛抛光液，其特征在于：所述纳米二氧化钛粒子的粒径在20-150nm，所述二氧化钛的质量含量为15-20％。

7.按照权利要求1所述的纳米二氧化钛抛光液，其特征在于：所述氧化剂为过氧化物及其它强氧化剂，优先于过氧化氢，所述过氧化氢的质量含量为1-10％。

8.按照权利要求1所述的纳米二氧化钛抛光液，其特征在于：所述分散剂为自制超分散剂B，所述分散剂的质量含量为0.5-5％。

9.按照权利要求1所述的纳米二氧化钛抛光液，其特征在于：所述醇化合物为各种小分子醇类及大分子醇类的一种或几种的混合物。

10.按照权利要求8、9所述，其特征在于醇化合物与水的质量比为0.1∶1-1∶5。

11.按照权利要求1所述的纳米二氧化钛抛光液，其特征在于：该抛光液可用于微晶玻璃和BK7等材料的终道抛光、低介电常数材料等抛光用的二氧化钛抛光液的抛光。而且使用过后的二氧化钛抛光液在太阳长时间光照时，废液中的有机污染物被降解。