CN109111857A - 一种抛光液及其用于抛光2.5d氧化锆陶瓷板的用途 - Google Patents

一种抛光液及其用于抛光2.5d氧化锆陶瓷板的用途 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种抛光液及其用于抛光2.5D氧化锆陶瓷板的用途。一种抛光液，包括以下成分：按重量百分比计，硅烷偶联剂0.05％‑0.15％，乳化剂0.04％‑0.16％，增稠剂0.5～1.6％，硅溶胶余量。本发明的抛光液具有较大的粘度和表面张力，并且在氧化锆陶瓷板的表面具有较大的接触角，因此可用于2.5D氧化锆陶瓷板的平面和弧面抛光，实现一步抛光的效果，不仅提高了抛光速率，还提高产品良率，抛光后的陶瓷2D面和弧面无麻点、无橘皮、无划伤，黑亮，呈镜面。

Description

一种抛光液及其用于抛光2.5D氧化锆陶瓷板的用途
技术领域
本发明涉及精密加工领域，尤其是涉及一种抛光液及其用于抛光2.5D氧化锆陶瓷板的用途。
背景技术
氧化锆陶瓷(ZrO2陶瓷，Zirconia Ceramic)是一种具有很高的熔点(2650℃)和化学惰性的无机非金属材料，其具有熔点和沸点高、硬度大、常温下为绝缘体、而高温下则具有导电性等优良性质。氧化锆陶瓷不溶于水、硫酸、盐酸和硝酸，加热时微溶于氢氟酸和浓硫酸。
2017年3月，政府工作报告提出，全面实施战略性新兴产业发展规划，加快新材料、人工智能、集成电路、生物制药、第五代移动通信等技术研发和转化，做大做强产业集群。这是近几年政府工作报告首次提到第五代移动通信技术(5G)。据了解，5G通信将采用3Ghz以上的频谱，其毫米波的波长很短，来自金属的干扰非常厉害。现有手机终端的天线布局已满，要想再布局严格要求的5G天线，需要变换现有的金属机壳材质，陶瓷和玻璃具有“先天优势”。而随着陶瓷在指纹识别、无线充电等手机功能领域的逐渐普及，陶瓷材料由于具有无信号屏蔽、硬度高、观感强及接近金属材料优异散热性等特点成为手机企业进军5G时代的重要选择。
5G时代的加速到来，让众多手机厂商和材料企业陷入了两难的境地。5G也从来没有像今天这样被置于风口浪尖。渐行渐近的5G时代，正带来智能手机产业的升级大赛。
氧化锆陶瓷虽然存在着诸多优势，但成本和技术瓶颈同样存在诸多问题。目前应用陶瓷盖板的还主要是一些高端旗舰机型，即使如此，也不能全部满足供求。随着5G的逼近，需求旺盛，面对产能和成本等问题，国内手机陶瓷后盖生产项目已密集投建。2017年年初，合肥汇璟先进陶瓷材料科技有限公司总投资约5亿元、建成后年产3000万片智能手机陶瓷背板生产基地项目落户合肥，首期投资1亿元，今年10月份投产；此后，三环集团发布公告称，与长盈精密合作，累计投资87亿元，用于生产年产能规模可达到1亿件以上的智能终端和智能穿戴产品的陶瓷外观件及模组；紧接着，南通通州湾新材料科技有限公司“纳米精密陶瓷新材料项目”也于2月28日正式开工，该项目总投资5亿元。可见陶瓷材质目前是5G时代手机后盖的最佳选择。由于5G通信采用3GHz以上的无线频谱，天线结构将比4G更为复杂，现有的天线布局结构无法满足5G的需求。因此，在5G时代，智能手机将摒弃现有的金属后盖(由于金属后盖对信号屏蔽性强)，改而采用非金属材质。
但目前市场上还没有专门用于针对2.5D陶瓷盖板表面的抛光液，使用目前市面上所销售的以硅溶胶为磨料的抛光液抛光陶瓷表面，仅能够对2D平面进行抛光加工，但对2.5D陶瓷片的边缘弧边不能有效处理，导致无法一步完成抛光，必须先抛平面再抛弧面。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抛光液，该抛光液具有较大的粘度和表面张力，并且在氧化锆陶瓷板的表面具有较大的接触角，因此可用于2.5D氧化锆陶瓷板的平面和弧面抛光，实现一步抛光的效果，不仅提高了抛光速率，还提高产品良率。
为了解决以上技术问题，本发明提供了以下技术方案：
一种抛光液，包括以下成分：
按重量百分比计，硅烷偶联剂0.05％-0.15％，乳化剂0.04％-0.16％，增稠剂0.5～1.6％，硅溶胶余量。
以上抛光液以硅溶胶为基础磨料，主要通过两个方面提高了其在氧化锆陶瓷表面的接触角，从而使其中的研磨颗粒与氧化锆陶瓷的平面和弧面都有较大的接触面积，实现平面和弧面的一步抛光，避免分步抛光引起的良率降低和速率降低的问题。体现在以下两个方面。
一、通过乳化剂和硅烷偶联剂的相互配合，使得抛光液体系的表面张力增大。
二、使用增稠剂增加了粘度，可以增加抛光液在抛光垫上的保留时间。
以上两方面结合，体系的粘度和表面张力都增加后，抛光液与抛光垫的接触角也随之增大，提高了抛光液使用过程中抛光液与抛光垫的接触角，增加抛光液中的研磨颗粒与2.5D陶瓷片弧面的接触面积，增加抛光弧边的作用，从而有效解决目前2.5D陶瓷手机后盖板的弧边和平面的整体抛光。在抛光时，由于抛光液的粘度增大和表面张力增加，所以液体在抛光垫的接触角变大，接触角变大之后与陶瓷盖板的弧面接触的就相对应增多，最终达到抛光弧面的效果。
如上所述，本发明主要选用特定含量的助剂改良了抛光液自身的理化性能，从而改善其用于抛光的效果，抛光后陶瓷2D面和弧面无麻点、无橘皮、无划伤，黑亮，呈镜面。
然而，本发明对抛光液的用途并不限制，该抛光液还可用于与其性能相匹配的其他材料的抛光。本文中仅仅以2.5D陶瓷手机后盖板的抛光为例。
此外，由于抛光液整体粘度的提高，抛光液在抛光垫上的保留时间就更长，相对应就减少抛光液的用量。
本发明的抛光液的制备方法也比较简单，将所有原料混匀即可，也可以按照实际需求过滤。
以上抛光液的配方还可以进一步改进，具体如下。
优选地，按重量百分比计，所述硅烷偶联剂占0.06％-0.14％，优选0.08％-0.13％，优选0.1％-0.13％。
本发明的硅烷偶联剂的占比可选用0.05％-0.15％范围内的任意值，但优选采用0.06％-0.14％、0.08％-0.13％或0.1％-0.13％范围，可采用范围内的任意值，例如0.06％、0.07％、0.08％、0.09％、0.1％、0.11％、0.06％、0.12％、0.13％等。
优选地，按重量百分比计，所述乳化剂占0.08％-0.15％，优选0.09％-0.15％，优选0.09％-0.12％。
本发明的乳化剂可选用0.04％-0.16％范围内的任意值，但优选采用0.08％-0.15％、0.09％-0.15％或0.09％-0.12％范围，可采用范围内的任意值，例如0.04％、0.05％、0.08％、0.09％、0.1％、0.11％、0.06％、0.12％、0.13％、0.14％等。
优选地，按重量百分比计，所述增稠剂的含量为0.5～1.6％，优选0.7～1.2％，优选0.9～1.2％，优选0.7～1％。
本发明的增稠剂可选用0.5～1.6％范围内的任意值，但优选采用0.7～1.2％、0.9～1.2％、0.7～1％范围，可采用范围内的任意值，例如0.04％、0.05％、0.08％、0.09％、0.1％、0.11％、0.06％、0.12％、0.13％、0.14％、0.15％等。
优选地，所述硅溶胶的颗粒粒径为60nm-120nm，优选80nm-120nm，优选80nm-100nm。
硅溶胶的粒径影响其切削力等性能，进而影响抛光效果。经考察，与其他助剂配合时，优选粒径为60nm-120nm，更优选80nm-120nm或80nm-100nm。
优选地，所述硅溶胶中二氧化硅含量为10wt％-50wt％，优选30wt％-50wt％，优选40wt％-50wt％。
同样，考虑切削力、粘度、强度等因素，硅溶胶中二氧化硅含量优选10wt％-50wt％，例如10wt％、15wt％、20wt％、25wt％、30wt％、35wt％、40wt％、45wt％、50wt％等，其中优选的范围有30wt％-50wt％或40wt％-50wt％等。
优选地，所述硅烷偶联剂为γ―氨丙基三乙氧基硅烷，γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷和γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种。
本发明中，所述硅烷偶联剂可选用乙烯基三乙氧基硅烷)、A171(乙烯基三甲氧基硅烷)、A172(乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷、γ―氨丙基三乙氧基硅烷，γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷和γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的任意一种或者多种的组合，优选γ―氨丙基三乙氧基硅烷，γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷和γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种，更优选γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
优选地，所述乳化剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、十二醇聚氧乙烯醚和十四醇聚氧乙烯醚中的一种或多种，优选脂肪醇聚氧乙烯醚，更优选AEO-3(脂肪醇聚氧乙烯醚)。
优选地，所述增稠剂为聚丙烯酸类、聚脲类、聚氨酯类、纤维素类、聚乙二醇酯类、天然高分子及其衍生物类中的一种或多种。
以上各类增稠剂各有优势，主要在耐水性、耐剪切力和流平性等方面有区别，但都适用于本发明。
其中，所述纤维素类优选羧甲基纤维素钠、2-羟乙基醚纤维素和2-羟乙基纤维素、氢氧乙基纤维素和纤维素羟乙基醚中的一种或多种；
所述聚乙二醇酯类优选聚乙二醇6000双硬脂酸酯；
所述天然高分子类优选瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵、瓜尔胶2-羟基-3-(三甲基氨)丙醚氯化物和海藻酸钠中的一种或多种；
所述聚脲类优选改性聚脲溶液BYK-420和改性聚脲溶液BYK-410中的一种或两者混合；
所述聚氨酯类优选聚氨酯水溶液RM-8W；
所述聚丙烯类优选聚丙烯酸乳液1125和聚丙烯酸乳液TT-935中的一种或两者混合；
在以上方案中，优选地，所述增稠剂为单一化合物，例如聚丙烯酸类、聚脲类、聚氨酯类、纤维素类、聚乙二醇酯类、天然高分子类或天然高分子的衍生物。
如上文所述，本发明的抛光液可能用途广泛，本发明仅以抛光2.5D氧化锆陶瓷板的用途为例，同时，本发明提供了用于2.5D氧化锆陶瓷板抛光的工艺条件，具体如下。
优选地，所述抛光的条件为：压力120～140Kg，上盘转速55～60rpm，下盘转速60～65rpm，供给速率(流量)：8-10L/min，温度35-40℃。
更优选的抛光条件为：
压力：120Kg，
转速：上盘转速55rpm，下盘转速60rpm，
供给速率(流量)：8-10L/min(循环使用)
温度：35-40℃。
综上，与现有技术相比，本发明达到了以下技术效果：
(1)本发明提供的抛光液具有较大的粘度和表面张力；
(2)本发明的抛光液对2.5D陶瓷盖板的抛光效率高，良率高，抛光液用量少。
具体实施方式
下面将结合具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
10Kg 60nm 20％(是指二氧化硅的质量比，下文同此)的硅溶胶中在搅拌下加入50g改性聚脲溶液(BYK-420)，10g KH560，5g AEO-3，搅拌10分钟后，使用5μ缠绕过滤线过滤后成成品。
抛光条件为：压力：120Kg，转速：上盘转速55rpm，下盘转速60rpm，供给速率(流量)：8L/min(循环使用)温度：35-40℃。抛光后成品良率为78.6％。
实施例2
10Kg 80nm 40％的硅溶胶中在搅拌下加入80g聚氨酯水溶液(RM-8W)，14g KH570，4g AEO-3，搅拌10分钟后，使用5μ缠绕过滤线过滤后成成品。
抛光条件为：压力：120Kg，转速：上盘转速55rpm，下盘转速60rpm，供给速率(流量)：10L/min(循环使用)温度：35-40℃。抛光后成品良率为80.2％。
实施例3
10Kg 70nm 40％的硅溶胶中在搅拌下加入120g聚丙烯酸乳液(1125)，8g KH550，8g MOA-3，搅拌10分钟后，使用5μ缠绕过滤线过滤后成成品。
抛光条件为：压力：120Kg，转速：上盘转速55rpm，下盘转速60rpm，供给速率(流量)：8L/min(循环使用)温度：35-40℃。抛光后成品良率为75.3％。
实施例4
10Kg 100nm 10％的硅溶胶中在搅拌下加入96g聚丙烯酸乳液(1125)，6g KH560，12g AEO-3，搅拌10分钟后，使用5μ缠绕过滤线过滤后成成品。
抛光条件为：压力：120Kg，转速：上盘转速60rpm，下盘转速65rpm，供给速率(流量)：8L/min(循环使用)温度：35-40℃。抛光后成品良率为76.3％。
实施例5
10Kg 90nm 25％的硅溶胶中在搅拌下加入105g改性聚脲溶液(BYK-410)，11gKH560，11g AEO-3，搅拌10分钟后，使用5μ缠绕过滤线过滤后成成品。
抛光条件为：压力：120Kg，转速：上盘转速55rpm，下盘转速60rpm，供给速率(流量)：8L/min(循环使用)温度：35-40℃。抛光后成品良率为82.2％。
实施例6
10Kg 80nm 40％的硅溶胶中在搅拌下加入70g改性聚脲溶液(BYK-420)，5gKH570，9g MOA-3，搅拌10分钟后，使用5μ缠绕过滤线过滤后成成品。
抛光条件为：压力：120Kg，转速：上盘转速55rpm，下盘转速60rpm，供给速率(流量)：8L/min(循环使用)温度：35-40℃。抛光后成品良率为86.1％。
实施例7
10Kg 110nm 50％的硅溶胶中在搅拌下加入158g改性聚脲溶液(BYK-420)，13gKH550，16g MOA-3，搅拌10分钟后，使用5μ缠绕过滤线过滤后成成品。
抛光条件为：压力：120Kg，转速：上盘转速55rpm，下盘转速60rpm，供给速率(流量)：8L/min(循环使用)温度：35-40℃。抛光后成品良率为85.4％。
实施例8
10Kg 120nm 35％的硅溶胶中在搅拌下加入100g聚丙烯酸乳液(TT-935)，15gKH560，15g MOA-3，搅拌10分钟后，使用5μ缠绕过滤线过滤后成成品。
抛光条件为：压力：120Kg，转速：上盘转速55rpm，下盘转速60rpm，供给速率(流量)：8L/min(循环使用)温度：35-40℃。抛光后成品良率为80.9％。
实施例9
10Kg 85nm 40％的硅溶胶中在搅拌下加入85g改性聚脲溶液(BYK-420)，5gKH570，10g MOA-3，搅拌10分钟后，使用5μ缠绕过滤线过滤后成成品。
抛光条件为：压力：120Kg，转速：上盘转速55rpm，下盘转速60rpm，供给速率(流量)：8L/min(循环使用)温度：35-40℃。抛光后成品良率为86.6％。
实施例10
10Kg 105nm 35％的硅溶胶中在搅拌下加入110g聚丙烯酸乳液(1125)，24gKH560，16g AEO-3，搅拌10分钟后，使用5μ缠绕过滤线过滤后成成品。
抛光条件为：压力：120Kg，转速：上盘转速55rpm，下盘转速60rpm，供给速率(流量)：8L/min(循环使用)温度：35-40℃。抛光后成品良率为87.5％。
实施例11
10Kg 95nm 40％的硅溶胶中在搅拌下加入78g改性聚脲溶液(BYK-410)，10gKH550，12g AEO-3，搅拌10分钟后，使用5μ缠绕过滤线过滤后成成品。
抛光条件为：压力：120Kg，转速：上盘转速55rpm，下盘转速60rpm，供给速率(流量)：8L/min(循环使用)温度：35-40℃。抛光后成品良率为90.3％。
实施例12
10Kg 110nm 30％的硅溶胶中在搅拌下加入138聚丙烯酸乳液(TT-935)，10gKH570，12g AEO-3，搅拌10分钟后，使用5μ缠绕过滤线过滤后成成品。
抛光条件为：压力：120Kg，转速：上盘转速55rpm，下盘转速60rpm，供给速率(流量)：8L/min(循环使用)温度：35-40℃。抛光后成品良率为82.2％。
实施例13
10Kg 90nm 40％的硅溶胶中在搅拌下加入126g改性聚脲溶液(BYK-420)，11gKH560，14g AEO-3，搅拌10分钟后，使用5μ缠绕过滤线过滤后成成品。
抛光条件为：压力：120Kg，转速：上盘转速55rpm，下盘转速60rpm，供给速率(流量)：8L/min(循环使用)温度：35-40℃。抛光后成品良率为83.8％。
对比例
直接使用40％浓度的硅溶胶进行抛光(配方)，但分为三步完成，弧边-平面-弧边(工艺)。抛光条件为：压力：120Kg，转速：上盘转速55rpm，下盘转速60rpm，供给速率(流量)：8L/min(循环使用)温度：35-40℃。
测试本发明的抛光液的对2.5D氧化锆陶瓷手机盖板的抛光效果，结果显示本发明能够获得较高的产品良率，在85％以上，抛光后陶瓷2D面和弧面无麻点、无橘皮、无划伤，黑亮，呈镜面。以下列举了实施例9的抛光效果，并与对比例比较，结果如表1所示。
表1
本发明还测试了实施例10至13的抛光液的粘度，以及其用于抛光同样2.5D氧化锆陶瓷手机盖板时的用量，并与对比例比较，结果如表2所示，实验中每组试验的盖板投入量为100片。
表2
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种抛光液，其特征在于，包括以下成分：
按重量百分比计，硅烷偶联剂0.05％-0.15％，乳化剂0.04％-0.16％，增稠剂0.5～1.6％，硅溶胶余量。
2.根据权利要求1所述的抛光液，其特征在于，按重量百分比计，所述硅烷偶联剂占0.06％-0.14％，优选0.08％-0.13％，优选0.1％-0.13％。
3.根据权利要求1所述的抛光液，其特征在于，按重量百分比计，所述乳化剂占0.08％-0.15％，优选0.09％-0.15％，优选0.09％-0.12％。
4.根据权利要求1所述的抛光液，其特征在于，按重量百分比计，所述增稠剂的含量为0.5～1.6％，优选0.7～1.2％，优选0.9～1.2％，优选0.7～1％。
5.根据权利要求1所述的抛光液，其特征在于，所述硅溶胶的颗粒粒径为60nm-120nm，优选80nm-120nm，优选80nm-100nm；
优选地，所述硅溶胶中二氧化硅含量为10wt％-50wt％，优选30wt％-50wt％，优选40wt％-50wt％。
6.根据权利要求1所述的抛光液，其特征在于，所述硅烷偶联剂为γ―氨丙基三乙氧基硅烷，γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷和γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种，优选γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
7.根据权利要求1所述的抛光液，其特征在于，所述乳化剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、十二醇聚氧乙烯醚和十四醇聚氧乙烯醚中的一种或多种，优选脂肪醇聚氧乙烯醚，更优选AEO-3。
8.根据权利要求1所述的抛光液，其特征在于，所述增稠剂为聚丙烯酸类、聚脲类、聚氨酯类、纤维素类、聚乙二醇酯类、天然高分子及其衍生物类中的一种或多种；
所述纤维素类优选羧甲基纤维素钠、2-羟乙基醚纤维素和2-羟乙基纤维素、氢氧乙基纤维素和纤维素羟乙基醚中的一种或多种；
所述聚乙二醇酯类优选聚乙二醇6000双硬脂酸酯；
所述天然高分子类优选瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵、瓜尔胶2-羟基-3-(三甲基氨)丙醚氯化物和海藻酸钠中的一种或多种；
所述聚脲类优选改性聚脲溶液BYK-420和改性聚脲溶液BYK-410中的一种或两者混合；
所述聚氨酯类优选聚氨酯水溶液RM-8W；
所述聚丙烯类优选聚丙烯酸乳液1125和聚丙烯酸乳液TT-935中的一种或两者混合；
所述增稠剂为聚丙烯酸类、聚脲类、聚氨酯类、纤维素类、聚乙二醇酯类、天然高分子类或天然高分子的衍生物。
9.权利要求1-8任一项所述的抛光液用于抛光2.5D氧化锆陶瓷板的用途，其特征在于，用所述抛光液对2.5D氧化锆陶瓷板的平面和/或弧面抛光。
10.根据权利要求9所述的用途，其特征在于，所述抛光的条件为：
压力120～140Kg，上盘转速55～60rpm，下盘转速60～65rpm，供给速率(流量)：8-10L/min，温度35-40℃。
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