一种具有绒毛结构的研磨片及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于精密研磨抛光领域，涉及一种具有表面结构的研磨抛光片，具体涉及 一种具有绒毛结构的研磨片及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 先进陶瓷材料已经成为高精密机械、航空航天、军事、光电信息发展的基础之一， 随着产品性能的不断提高，现代光电信息领域对先进陶瓷材料的加工精度和表面质量要 求愈来愈高，下一代计算机硬盘的磁头要求表面粗糙度Ra < 0. 2nm，磁盘要求表面划痕深 度彡lnm，粗糙度Ra彡0· lnm。GaN薄膜外延生长衬底（主要是蓝宝石和SiC)表面要求 <0.4nm rms且加工损伤层极小。另一方面，随着先进陶瓷材料精密器件在民用领域的广泛 应用，其需求量不断增加，且应用面型日趋复杂。单以光纤连接器（21〇 2陶瓷是典型材料） 为例，光纤连接器插针体端面为曲率半径15?25_的球面，其加工精度要求为：顶点偏移 彡50 μπι，光纤凹陷彡0· 1 μπι，表面粗糙度Ra〈20nm。这势必要求先进陶瓷器件的加工工艺 具有高效、高精度的特征。抛光技术一直都是超精密加工最主要的一种方法，是降低表面粗 糙度、去除损伤层，获得光滑、无损伤表面的终加工手段。研宄和开发高效、高质量、低成本 抛光方法一直是抛光技术发展主要方向之一。但是目前先进陶瓷加工领域所采用的传统游 离磨料抛光存在加工效率低、磨粒浪费严重、抛光液处理成本高以及环境污染严重等问题， 如何解决以上问题，实现先进陶瓷器件高质量、高效、绿色的抛光已经成为超精密加工领域 的一项重要课题。固着磨粒抛光技术是近年来发展的一种有望实现先进陶瓷器件高效、高 质量加工的新方法。
[0003] 近年来，出现了一种采用抛光膜的新型固着磨粒抛光方法。区别于传统固着磨粒 抛光垫，抛光膜采用耐水、耐高温并具备一定弹性和强度的高分子分子材料作为抛光膜的 基体，将磨粒与聚酰亚胺等高分子材料混合并涂覆于基体的一种新型抛光工具。由于抛光 膜具有很好的弹性，可以加工具有一定曲率的非平面先进陶瓷器件。因此，采用抛光膜进行 加密、超精密表面加工，具有效率高和绿色加工等优点，在光学仪器、磁性及电子元件等精 密加工制造领域具有广泛的应用前景。但是，现有抛光膜存在使用寿命短、树脂结合剂易黏 着等问题，还无法满足先进陶瓷材料元器件的高质量批量生产的需要。因此，研发一种应 用于先进陶瓷器件批量生产的高效、高质量、低成本抛光方法尤为必要。
[0004]
【发明内容】
[0005] 本发明提供了一种具有绒毛结构的研磨片及其制备方法，该研磨片在使用过程 中，绒毛结构可以增加游离磨料的把持力，防止脱落磨粒快速从研磨区域中流出，提高磨粒 的利用率，同时对于研磨过程中溶解流出的树脂在光学电子元器件表面发生黏着固定现 象，绒毛还可以起到毛刷的作用，清除光学电子元器件表面的粘结树脂。
[0006] 一种具有绒毛结构研磨片，研磨片截面结构图如图1所示，包括基材，磨粒层，绒 毛层，基材上粘附有特定图案分布的绒毛，绒毛图案间涂覆有固着磨粒涂层；
[0007] 所述的基材为聚酯薄膜，聚酰胺薄膜，聚丙烯薄膜，纤维素薄膜，聚乙烯薄膜等薄 膜基材，薄膜厚度为50?150 μ m，作为优选，基材选择聚酯薄膜，薄膜厚度为75 μ m ;
[0008] 所述的磨粒为金刚石磨粒，二氧化硅磨粒或二氧化铈磨粒，磨料粉体的粒径范围 在0. 5?9 μ m，作为优选，磨粒选择金刚石磨粒，磨粒直径选择3?9 μ m ;
[0009] 所述的绒毛为木纤维，竹纤维，棉纤维，麻纤维，尼龙毛，腈纶或各种动物毛发，绒 毛长度一般为0. 1?5_，作为优选，绒毛选择尼龙毛，长度为0. 1?Imm ;
[0010] 所述图案为螺纹状，同心圆状，网状，条纹状，花纹状或放射状，作为优选，图案选 择螺旋状。
[0011] 所述绒毛占研磨片表面面积的30?50% ;绒毛带的宽度为1?5mm ;绒毛带之间 的间距为2?8mm，作为优选，绒毛占研磨片表面面积的20?50%，绒毛带的宽度为2? 3mm，绒毛带之间的间距为3?5mm。
[0012] 本发明中通过控制镂空花纹贴纸图案条纹的宽度来控制绒毛带的宽度，通过控制 镂空花纹贴纸图案条纹间的距离来控制绒毛带间的距离，使得研磨片达到最佳的研磨效 果。
[0013] -种具有绒毛结构的研磨片的制备方法，包括如下步骤：
[0014] 1)将镂空花纹贴纸贴在经过预处理的基材上；
[0015] 2)步骤1)所得到的基材上涂上植绒粘结剂，将绒毛贴合压合于所述基材上，待植 绒粘结剂干燥，绒毛固化后，撕掉贴纸；
[0016] 3)将磨料加入到表面改性剂，水和乙醇的混合液中，金刚石微粉的加入量不低于 乙醇溶液的2倍，红外灯下60?80°C烘10个小时，烘干后用打碎机打碎；
[0017] 4)将步骤3)所得到的磨料通过剪切分散机加入到树脂结合剂溶液，分散过程 中加入0. 5?4wt %的分散剂，最后对混料进行去泡处理，混料中，磨粒固含量为30? 90wt% ；
[0018] 5)将步骤4)所得到的混料添加助剂并流延涂布在步骤2)所述处理过的基材上， 得到的半成品在真空烘箱机中80?KKTC固化20?30小时得到一种具有绒毛结构研磨 片。
[0019] 步骤1)中，所述的基材表面预处理包括了电晕，辉光放电，射频放电，酸碱处理， 等离子处理，涂底胶，表面接枝，磨砂和喷砂中的一种或几种方法的组合；作为优选，步骤 1)中，基材表面预处理包括了电晕和表面接枝，薄膜表面接枝处理方法为应用薄液相紫外 光接枝方法选用二苯甲酮（中国医药集团上海化学试剂）、过氧化二苯甲酰（上海中利）、 偶氮二异丁腈（中国医药集团上海化学试剂）作为光敏引发剂，将苯乙烯（天津市科密欧 化学试剂开发中心）、顺丁烯二酸酐（天津市科密欧化学试剂开发中心）复配单体，二缩三 丙二醇二丙烯酸酯（江苏三木化工）多官能单体接枝到PET薄膜表面接枝膜表面张力达到 56mN/m以上，达到涂覆涂层的要求。
[0020] 步骤2)中，所述的植绒粘结剂包括了树脂结合剂和固化剂，所述树脂结合剂包 括酷醛树脂，环氧树脂，丙稀酸树脂或聚醋树脂，作为进一步优选，选用awesome_KL801A/ WB801B双组份水性植绒粘结剂（江苏给力胶业），在使用时两组份以100:5的比例进行混 合，混合均匀后喷涂在薄膜表面，再通过机械植绒方法将绒毛粘结在基材上。
[0021] 作为优选，步骤2)中，所述的植绒粘结剂干燥固化方法为基材于120°C预烘5min， 80°C 焙烘 20min。
[0022] 步骤3)中，所述的表面改性剂为硅烷偶联剂KH570或F8261，表面改性剂：水：乙 醇=1:1:12?18,作为优选，表面改性剂采用硅烷偶联剂KH570,表面改性剂：水：乙醇= 1:1:18。
[0023] 作为优选，步骤4)中，所述的树脂结合剂为酚醛树脂和环氧树脂，作为进一步优 选，选用55份粒径为3 μ m的金刚石微粉（郑州中研高科），30份E-44型环氧树脂（郑州康 和化工），10份松油醇（上海昊化化工），5份四乙烯五胺（陶氏化学），90份酚醛树脂（山 东圣泉）。
[0024] 步骤4)中，所述的分散剂包括了磷酸酯型分散剂，乙氧基化合物分散剂，聚丙烯 酸酯型分散剂，聚酯型分散剂，聚醚型分散剂，聚烯烃类分散剂，碳酸钠，正磷酸钠或鲱鱼 油，作为优选，金刚石粉的分散剂选用碳酸钠，正磷酸钠，碳酸钠：正磷酸钠=3:1，混合后 使用分散盘进行分散。
[0025] 步骤4)中，所述的去泡处理包括了真空去泡，添加消泡剂，作为优选，消泡剂选用 XC-9177/9155/9144聚醚改性亲水型有机硅消泡剂（合肥新万成环保科技），加入量为混料 质量的1?2wt%。
[0026] 步骤5)中，所述的流延涂布方法采用三辊式精密涂布机进行涂布。
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