CN110041831A - 一种纳米氧化铈抛光液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纳米氧化铈抛光液及其制备方法，所述纳米氧化铈抛光液包括以下比例的组分：纳米氧化铈5‑30份，去离子水10‑40份、丙三醇20‑70份，复配表面活性剂1‑5份。本发明用于对玻璃进行抛光处理，既能够提高抛光效率以及抛光效果，还不会对玻璃以及加工机台造成污染。
Description
技术领域
本发明涉及化学机械抛光技术领域，特别是一种抛光过程使用的抛光液。
背景技术
5G网络作为第五代移动通信网络，其峰值理论传输速度可达每秒数十Gb，这比4G网络的传输速度快数百倍，整部超高画质电影可在1秒之内下载完成，因此随着5G通信的到来，作为其载体的手机必将迎来大改革。传统的手机机壳都为金属机壳，然而金属机壳具有电磁屏蔽效应，无法满足5G时代的通信需求，因此，电子产品的去金属化已经成为一个趋势。
在代替金属机壳的优选材质中，玻璃在散热性、加工可行性、光泽度和耐磨方面都具有较强优势，同时还可让手机无线充电也成为了可能，因此是金属替代材料的最佳选择。
采用玻璃制备手机壳的过程中，抛光是一道关键工序。目前，对玻璃抛光常用的抛光液为二氧化硅抛光液，但二氧化硅抛光液易结晶，若不及时清理，会残留在玻璃表面或加工机台上造成污染。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种纳米氧化铈抛光液，用于对玻璃进行抛光处理，既能够提高抛光效率以及抛光效果，还不会对玻璃以及加工机台造成污染。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
一种纳米氧化铈抛光液，包括以下比例的组分：纳米氧化铈5-30份，去离子水10-40份、丙三醇20-70份，复配表面活性剂1-5份。
上述一种纳米氧化铈抛光液，包括以下比例的组分：纳米氧化铈10-20份，去离子水20-30份、丙三醇40-50份，复配表面活性剂1-5份。
上述一种纳米氧化铈抛光液，所述复配表面活性剂包括0.2-2份分散剂、0.1-1份消泡剂、0.1-1份渗透剂、0.1-1份润湿剂和0.1-1份pH值调节剂。
上述一种纳米氧化铈抛光液，所述分散剂为聚羧酸纳盐、聚羧酸铵盐、聚丙烯酸铵盐或聚醚型表面活性剂中的一种。
上述一种纳米氧化铈抛光液，所述消泡剂为有机硅型、改性聚硅氧烷型或改性炔二醇型表面活性剂中的一种。
上述一种纳米氧化铈抛光液，所述渗透剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基磺酸钠、烷基苯磺酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚、聚醚或磷酸酯类化合物。
上述一种纳米氧化铈抛光液，所述润湿剂聚乙二醇、聚丙二醇、聚吡咯烷酮、聚醚改性有机硅氧烷、环氧乙烷-环氧丙烷共聚物中的一种或多种。
上述一种纳米氧化铈抛光液，所述pH值调节剂2-氨基-2甲基-1丙醇、N-甲基乙醇胺、甲乙醇胺、二乙醇胺或三乙醇胺中的一种。
一种纳米氧化铈抛光液的制备方法，其特征在于，采用以下方法制备而成：首先按照比例将去离子水和丙三醇混合，然后加入纳米氧化铈进行超声分散，超声分散过程中陆续加入分散剂、消泡剂、渗透剂、润湿剂和pH值调节剂，超声分散30min后，检测溶液pH值，当pH值在7-8.5范围内时，即得纳米氧化铈抛光液。
由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。
本发明用于对玻璃表面进行抛光，利用纳米氧化铈的氧化性，可以与硅基质的玻璃发生化学作用，达到化学作用和机械作用协同作用的效果，可以得到较好的抛光面，表面粗糙度达到0.3nm以下，大大提高了抛光效果；特殊组分制备的抛光液，具有较高的速率，提高了抛光效率。并且，本发明在使用过程中可以避免结晶出现，不会对玻璃表面造成划伤，也不会对玻璃以及加工机台造成污染，还可以循环使用，节约了成本。
本发明中，丙三醇作为主要溶剂之一，对抛光液体系起到粘度调节、润湿和稳定作用；分散剂主要用来分散纳米氧化铈，同时防止抛光液循环过程再团聚沉降；pH调节剂可以促进玻璃表面的水解，增加抛光速率。本发明各组分复配后，表面活性剂在纳米氧化铈表面产生空间位阻效应，使得颗粒之间排斥势能增加，使制备的抛光液呈均相稳定分散状态，在使用过程可以发挥纳米颗粒的化学机械作用，得到精细的抛光面。
具体实施方式
一种纳米氧化铈抛光液，包括以下比例的组分：纳米氧化铈5-30份，去离子水10-40份、丙三醇20-70份，复配表面活性剂1-5份。本发明中的纳米氧化铈为球形颗粒，直径在30-300nm，优选为50-150nm；比表面积为10-200m2/g，优选为20-100m2/g。
本发明中的复配表面活性剂包括0.2-2份分散剂、0.1-1份消泡剂、0.1-1份渗透剂、0.1-1份润湿剂和0.1-1份pH值调节剂。其中，分散剂为聚羧酸纳盐、聚羧酸铵盐、聚丙烯酸铵盐或聚醚型表面活性剂中的一种，优选聚羧酸铵盐分散剂；消泡剂为有机硅型表面活性剂、改性聚硅氧烷型表面活性剂或改性炔二醇型表面活性剂中的一种，优选FS620；渗透剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基磺酸钠、烷基苯磺酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚、聚醚或磷酸酯类化合物，优选15-S-9；润湿剂聚乙二醇、聚丙二醇、聚吡咯烷酮、聚醚改性有机硅氧烷、环氧乙烷-环氧丙烷共聚物中的一种或多种，优选PEG600；pH值调节剂2-氨基-2甲基-1丙醇、N-甲基乙醇胺、甲乙醇胺、二乙醇胺或三乙醇胺中的一种，优选三乙醇胺。
本发明中所述纳米氧化铈抛光液的制备方法，采用以下方法制备而成：首先按照比例将去离子水和丙三醇混合，然后加入纳米氧化铈进行超声分散，超声分散过程中陆续加入分散剂、消泡剂、渗透剂、润湿剂和pH值调节剂，超声分散30min后，检测溶液pH值，当pH值在7-8.5范围内时，即得纳米氧化铈抛光液。
下面将结合具体实施例对本发明进行进一步详细说明。
实施例1
一种纳米氧化铈抛光液，包括以下比例的组分：纳米氧化铈20份，去离子水20份、丙三醇67份，复配表面活性剂3份。具体各组分的具体重量为：纳米氧化铈200g，去离子水200g、丙三醇670g，8g分散剂WF212(上海禾承化工)、4g消泡剂FS620(天津赛菲化学)、5g渗透剂15-S-9(陶氏化学)、8g润湿剂PEG600和5g三乙醇胺。
本实施例采用以下方法制备而成：首先，将去离子水和丙三醇混合，然后加入纳米氧化铈进行超声分散，超声分散过程中陆续加入分散剂、消泡剂、渗透剂、润湿剂和pH值调节剂，超声分散30min后，检测溶液pH值，测得pH值为8，即得纳米氧化铈抛光液。
实施例2
一种纳米氧化铈抛光液，包括以下比例的组分：纳米氧化铈10份，去离子水30份、丙三醇60份，复配表面活性剂4份。具体各组分的具体重量为：纳米氧化铈100g，去离子水300g、丙三醇600g，10g聚羧酸纳盐、6g有机硅型表面活性剂、9g脂肪醇聚氧乙烯醚、5g聚乙二醇和10g甲乙醇胺。
本实施例采用以下方法制备而成：首先，将去离子水和丙三醇混合，然后加入纳米氧化铈进行超声分散，超声分散过程中陆续加入分散剂、消泡剂、渗透剂、润湿剂和pH值调节剂，超声分散30min后，检测溶液pH值，测得pH值为8.3，即得纳米氧化铈抛光液。
实施例3至实施例5
实施例3至实施例5与实施例1的区别在于：各组分的具体成分、各组分的比例以及制备而成纳米氧化铈抛光液pH值不同。其中，实施例3中各组分的额比例为：纳米氧化铈5份，去离子水10份，丙三醇20份，复配表面活性剂1份；实施例4中各组分的额比例为：纳米氧化铈25份，去离子水25份，丙三醇50份，复配表面活性剂2份；实施例5中各组分的额比例为：纳米氧化铈30份，去离子水40份，丙三醇70份，复配表面活性剂5份。各实施例中所述组分具体的重量如表1所示。
表1
将上述各实施例制备的纳米氧化铈抛光液与市售的二氧化硅抛光液进行对比测试。
实验条件为：KD18B单面研磨机，Suba600抛光垫，转速80rpm/h，压力10Kg，抛光液流速80ml/min，研磨时间30min/次，研磨对象为70mm*70mm玻璃片，通过固态蜡贴于研磨机的载盘上。
测试方法为：玻璃片去除量为研磨前玻璃片厚度与研磨后玻璃片厚度的差值。用测厚仪测试玻璃片外侧-中心-外侧的厚度差，取平均值得到去除量；通过粗糙度仪对玻璃片表面进行测量，对外侧-中心-外侧的粗糙度数据取平均值；通过千分表对玻璃片的上下、左右、中心点进行厚度测试，最大值减最小值可得TTV数值。具体测试结果如表2所示。
表2
通过表2可以看出，本发明制备的纳米氧化铈抛光液具有较高的抛光速率，是对比例的10倍以上，且在抛光过程速率稳定，而对比例不仅速率低，而且在抛光过程有下降趋势。本发明与市面常用的二氧化硅抛光液相比较，在TTV和表面粗糙度相当的基础上，大大提高了抛光效率，可以满足玻璃表面的抛光需求。
Claims (9)
1.一种纳米氧化铈抛光液，其特征在于，包括以下比例的组分：
纳米氧化铈5-30份，去离子水10-40份、丙三醇20-70份，复配表面活性剂1-5份。
2.根据权利要求1所述的一种纳米氧化铈抛光液，其特征在于，包括以下比例的组分：纳米氧化铈10-20份，去离子水20-30份、丙三醇40-50份，复配表面活性剂1-5份。
3.根据权利要求1或2任一项所述的一种纳米氧化铈抛光液，其特征在于，所述复配表面活性剂包括0.2-2份分散剂、0.1-1份消泡剂、0.1-1份渗透剂、0.1-1份润湿剂和0.1-1份pH值调节剂。
4.根据权利要求3所述的一种纳米氧化铈抛光液，其特征在于，所述分散剂为聚羧酸纳盐、聚羧酸铵盐、聚丙烯酸铵盐或聚醚型表面活性剂中的一种。
5.根据权利要求3所述的一种纳米氧化铈抛光液，其特征在于，所述消泡剂为有机硅型、改性聚硅氧烷型或改性炔二醇型表面活性剂中的一种。
6.根据权利要求3所述的一种纳米氧化铈抛光液，其特征在于，所述渗透剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基磺酸钠、烷基苯磺酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚、聚醚或磷酸酯类化合物。
7.根据权利要求3所述的一种纳米氧化铈抛光液，其特征在于，所述润湿剂聚乙二醇、聚丙二醇、聚吡咯烷酮、聚醚改性有机硅氧烷、环氧乙烷-环氧丙烷共聚物中的一种或多种。
8.根据权利要求3所述的一种纳米氧化铈抛光液，其特征在于，所述pH值调节剂2-氨基-2甲基-1丙醇、N-甲基乙醇胺、甲乙醇胺、二乙醇胺或三乙醇胺中的一种。
9.如权利要求1至8所述的一种纳米氧化铈抛光液的制备方法，其特征在于，采用以下方法制备而成：首先按照比例将去离子水和丙三醇混合，然后加入纳米氧化铈进行超声分散，超声分散过程中陆续加入分散剂、消泡剂、渗透剂、润湿剂和pH值调节剂，超声分散30min后，检测溶液pH值，当pH值在7-8.5范围内时，即得纳米氧化铈抛光液。
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