本发明属于材料加工技术领域。更具体地，本发明涉及一种微波加热制备金刚石研磨膏，还涉及所述一种微波加热制备金刚石研磨膏的方法。
背景技术：
研磨的特点是在研磨过程中磨料不断滚动，通过膏体与工件表面产生挤压和切削两种作用，使凸凹表面渐趋平整光滑。金刚石研磨膏是用精选优质金刚石微粉磨料和膏状结合剂、着色剂、防腐剂、香精等制成的一种软磨膏，适用于玻璃、陶瓷、宝石、硬质合金等高硬度材料制品的量具、刃具光学仪器及其它高光洁度工件的研磨、抛光加工。人造金刚石研磨膏体分水溶和油溶两种，具有很好的润滑和冷却性能。金刚石微粉强度高，粒度均匀磨削效果好。
与现有技术相比，采用本发明方法制得的金刚石研磨膏符合生产的要求，原料具有广泛的适应性，由于选择微波作为加热热源，降低了生产成本，缩短了反应时间。
为了更好的解决现有技术的缺陷，本发明在总结现有的技术基础上，通过大量的实验和分析，本发明人研制出一种微波加热制备金刚石研磨膏的方法，解决研磨抛光时的一些常见问题，提高研磨效率。
技术实现要素：
要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种微波加热制备金刚石研磨膏。
本发明的另一个目的是提供所述一种微波加热制备金刚石研磨膏的方法。
技术方案
本发明是通过下述技术方案实现的。
本发明涉及一种微波加热制备金刚石研磨膏的方法。
所述的金刚石研磨膏是由2~15重量份人造金刚石微粉、5~25重量份聚乙二醇、15~75重量份单硬脂酸甘油酯、15~75重量份凡士林、5~25重量份聚四氟乙烯与10~50重量份石蜡组成的。
根据本发明的一种优选实施方式，所述的金刚石研磨膏，其特征在于所述的金刚石研磨膏是由5~12重量份人造金刚石微粉、10~20重量份聚乙二醇、25~60重量份单硬脂酸甘油酯、25~60重量份凡士林、10~20重量份聚四氟乙烯与15~40重量份石蜡组成的。
根据本发明的另一种优选实施方式，所述的金刚石研磨膏是由8~10重量份人造金刚石微粉、12~15重量份聚乙二醇、35~50重量份单硬脂酸甘油酯、35~50重量份凡士林、12~15重量份聚四氟乙烯与25~35重量份石蜡组成的。
根据本发明的另一种优选实施方式，所述人造金刚石微粉的粒径是0.5~3.5微米。
本发明涉及一种微波加热制备金刚石研磨膏的方法。
该制备方法的步骤如下：
a、溶解
将15~75重量份单硬脂酸甘油酯、5~25重量份聚乙二醇、5~25重量份聚四氟乙烯10~50重量份石蜡加到15~75重量份加热融化的凡士林中，使之全部溶解得到一种溶液；
b、分散
往步骤a得到的溶液中加入2～15重量份人造金刚石微粉，混合均匀，接着置于超声波仪中在功率120～180w与频率20～40khz的条件下进行超声分散40~60min，得到一种乳状混合物；
c、冷却
将步骤b得到的乳状混合物冷却至室温，得到所述的金刚石研磨膏。
根据本发明的一种优选实施方式，在步骤a中，在微波加热温度70～80℃的条件下溶解凡士林，其加热功率为385w~540w和频率为2350mhz~2550mhz。
根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤a中，单硬脂酸甘油酯的用量25~60重量份；聚乙二醇的用量是10~20重量份；凡士林的用量25~60重量份；聚四氟乙烯的用量10~20重量份；石蜡的用量15~40重量份。
根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤a中，单硬脂酸甘油酯的用量35~50重量份；聚乙二醇的用量是12~15重量份；凡士林的用量35~50重量份；聚四氟乙烯的用量12~15重量份；石蜡的用量25~35重量份。
根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤b中，人造金刚石微粉的用量是5~12重量份。
根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤b中，人造金刚石微粉的用量是8~10重量份。
下面将更详细地描述本发明。
本发明涉及一种微波加热制备金刚石研磨膏的方法。
所述的微波加热的金刚石研磨膏是由2~15重量份人造金刚石微粉、5~25重量份聚乙二醇、15~75重量份单硬脂酸甘油酯、15~75重量份凡士林、5~25重量份聚四氟乙烯与10~50重量份石蜡组成的。
本发明使用的人造金刚石微粉是指粒径为0.5~3.5微米的金刚石颗粒，金刚石微粉硬度高、耐磨性好，广泛用于切削、磨削、钻探等技术领域。金刚石微粉是研磨抛光硬质合金、陶瓷、宝石、光学玻璃等高硬度材料的理想原料。本发明使用的人造金刚石微粉是由河南省亚龙硬材料有限公司以商品名金刚石粉销售的产品。
本发明使用的聚乙二醇在本发明组合物中主要起一种润滑剂和保湿的作用，即起到润滑膏体和保证膏体湿润性的作用。本发明使用的聚乙二醇是由云南瑞祥化玻教仪研发有限公司以商品名聚乙二醇销售的产品。在本发明组合物中，聚乙二醇是必需的组分，如果没有聚乙二醇，则会使膏体粗糙，干燥，缺乏一定的韧性，膏体不能起到润滑的作用。当然，也可以使用与聚乙二醇性质和作用相近，同时对本发明金刚石研磨膏性能没有不良影响的其它化合物，例如油酸、丙三醇；这些化合物也都在本发明的保护范围内。
单硬脂酸甘油酯是c16-c18长链脂肪酸与丙三醇酯化反应产物。它是一种非离子型的表面活性剂，既含有亲水基团又含有亲油基团，它具有润湿、乳化、起泡等多种功能。在本发明组合物中，单硬脂酸甘油酯使金刚石研磨膏体细腻，主要起作润滑剂和分散剂的作用。本发明使用的单硬脂酸甘油酯是由云南瑞祥化玻教仪研发有限公司以商品名单硬脂酸甘油酯销售的产品。在本发明组合物中，单硬脂酸甘油酯是必需的组分，如果没有单硬脂酸甘油酯，则会使金刚石研磨膏膏体粗糙，膏体不够细腻。当然，也可以使用与单硬脂酸甘油酯性质和作用相近，同时对本发明金刚石研磨膏性能没有不良影响的其它酯化合物。例如乙二醇硬脂酸酯、季戊四醇单硬脂酸酯；这些其它酯化合物也都在本发明保护范围之内。
本发明使用的聚四氟乙烯在本发明组合物中主要起一种润滑剂和稠化剂的作用，具有较小的摩擦系数。本发明使用的聚四氟乙烯是由云南瑞祥化玻教仪研发有限公司以商品名聚四氟乙烯销售的产品。在本发明组合物中，聚四氟乙烯使金刚石研磨膏的膏体润滑和稠化。
凡士林是一种烷系烃或饱和烃类半液态的混合物，也叫矿脂，由石油分馏后制得。其状态在常温时介于固体及液体之间，具有润滑等多种功效。在本发明组合物中，凡士林主要起润滑剂和凝固剂的作用，达到润滑膏体和凝固膏体的目的。本发明使用的凡士林是由云南瑞祥化玻教仪研发有限公司以商品名凡士林销售的产品。
石蜡是固态高级烷烃的混合物，主要成分的分子式为cnh2n+2，其中n=17～35。主要组分为直链烷烃，还有少量带个别支链的烷烃和带长侧链的单环环烷烃；直链烷烃中主要是正二十二烷（c22h46）和正二十八烷（c28h58）。它具有良好的润滑性和热稳定性等多种优越的性能。本发明使用的石蜡是由云南瑞祥化玻教仪研发有限公司以商品名石蜡销售的产品。
在本发明组合物中，其它组分的含量在所述的范围内时，如果人造金刚石微粉的量小于2重量份，则会不够达到研磨的效果；如果人造金刚石微粉的量大于15重量份，则会金刚石含量过高会使金刚石微粉聚集为颗粒状，降低研磨抛光的效果；因此，人造金刚石微粉的量为2～15重量份是合理的，优选地是5～12重量份，更优选地是8～10重量份。
同样地，其它组分的含量在所述的范围内时，如果聚乙二醇的量小于5重量份，则会使金刚石研磨膏起不到润滑的效果；如果聚乙二醇的量大于25重量份，则会使所得的金刚石研磨膏不能形成好的膏状体，具有一定的流动性；因此，聚乙二醇的量为5~25重量份是恰当的，优选地是10~20重量份，更优选地是12~15重量份。
其它组分的含量在所述的范围内时，如果单硬脂酸甘油酯的量小于15重量份，则会使金刚石研磨膏凝固的不是很充分；如果单硬脂酸甘油酯的量大于75重量份，则会使金刚石研磨膏不能很好的分散；因此，单硬脂酸甘油酯的量为15~75重量份是可行的，优选地是25~60重量份，更优选地是35~50重量份。
其它组分的含量在所述的范围内时，如果聚四氟乙烯的量小于5重量份，则会金刚石微粉分散效果不好；如果聚四氟乙烯的量大于25重量份，则会使聚四氟乙烯本身分散效果不好；因此，聚四氟乙烯的量为5~25重量份是合理的，优选地是10~20重量份，更优选地是12~15重量份。
根据本发明，所述的金刚石研磨膏优选地是由5~12重量份人造金刚石微粉、10~20重量份聚乙二醇、25~60重量份单硬脂酸甘油酯、25~60重量份凡士林、10~20重量份聚四氟乙烯与15~40重量份石蜡组成的。
更优选地，所述的金刚石研磨膏是由8~10重量份人造金刚石微粉、12~15重量份聚乙二醇、35~50重量份单硬脂酸甘油酯、35~50重量份凡士林、12~15重量份聚四氟乙烯与25~35重量份石蜡组成的。
根据本发明，所述的金刚石微粉的粒径是0.5~3.5微米。
在本发明中，如果金刚石微粉的粒径超过所述的范围，则会分散时间长，降低实验的效率。
本发明涉及一种微波加热制备金刚石研磨膏的方法。
该制备方法的步骤如下：
a、溶解
将15~75重量份单硬脂酸甘油酯、5~25重量份聚乙二醇、5~25重量份聚四氟乙烯10~50重量份石蜡加到15~75重量份加热融化的凡士林中，使之全部溶解得到一种溶液；
这个溶解步骤优选地是在微波炉中以功率为385w~540w和频率为2350mhz~2550mhz以温度70～80℃的条件下溶解凡士林。
有关单硬脂酸甘油酯与聚乙二醇的情况如在前面所描述的，故在此不再赘述。
优选地，人造金刚石微粉的用量5~12重量份、聚乙二醇的用量10~20重量份、单硬脂酸甘油酯的用量25~60重量份、凡士林的用量25~60重量份、聚四氟乙烯的用量10~20重量份、石蜡的用量15~40重量份。
更优选地，人造金刚石微粉的用量8~10重量份、聚乙二醇的用量12~15重量份、单硬脂酸甘油酯的用量35~50重量份、凡士林的用量35~50重量份、聚四氟乙烯的用量12~15重量份、石蜡的用量25~35重量份。
b、分散
往步骤a得到的溶液中加入2～15重量份人造金刚石微粉，混合均匀，接着置于超声波仪中在功率120～180w与频率20～40khz的条件下进行超声分散40~60min，得到一种乳状混合物。
本发明使用超声波仪的目的在于将粒径0.5~3.5微米的金刚石微粉和粒径0.1~3微米的聚四氟乙烯均匀、快速分散在得到的乳状混合物中，从而能够获得一种稳定的乳状混合物。
超声波仪功率与频率都对人造金刚石微粉分散产生很大的影响。如果其超声功率小于120w时，则会达不到分散的效果；如果其超声功率超过180w时，则会分散剧烈，各组份热运动剧烈，影响金刚石微粉的均匀性。因此，其超声功率为120～180w是可取的。
同样地，如果其超声频率小于20khz时，则会不能达到分散的目的；如果其超声频率高于40khz时，则会分散剧烈，会吸收空气的杂质。因此，其超声频率为20～40khz是可行的。
如果其超声分散时间短于40min时，则会使膏体分散不均匀；如果其超声分散时间超过60min时，则会膏体聚集为颗粒的现象。因此，其超声分散时间为40～60min是可取的。
本发明使用的超声波仪是目前市场上销售的产品，例如由深圳市结盟清洗设备有限公司以商品名标准单槽式环保型超声波清洗机销售的产品。
有关人造金刚石微粉的情况如在前面所描述的，故在此不再赘述。
优选地，人造金刚石微粉的用量是5～12重量份。
更优选地，人造金刚石微粉的用量是8～10重量份。
c、冷却
将步骤b得到的乳状混合物冷却至室温，得到所述的金刚石研磨膏。
在本发明中，让乳状混合物冷却方式可以是人们熟知的各种方式，例如用冷水浴或冰箱冷却方式，只是需要将步骤b得到的乳状混合物冷却至室温，就得到所述的金刚石研磨膏。
采用标准zyp300研磨机，使用本发明金刚石研磨膏对硅片料进行了研磨抛光，其研磨抛光结果为材料的表面粗糙度均明显的降低且材料表面刮痕少，所制备得到的研磨膏效果良好。
本发明的金刚石研磨膏具有下述特点：
a、本发明的金刚石研磨膏中的人造金刚石微粉分散均匀，膏体细腻。
b、本发明的金刚石研磨膏的研磨效果优异，性能稳定。
有益效果]
本发明的有益效果是：本发明使用微波加热作为加热方式，微波加热能均匀的加热，且能耗低。本发明将石蜡作为抛光剂和润滑剂，从而具有良好的抛光性。本发明将聚乙二醇作为润滑剂，加入单硬脂酸甘油酯使膏体细腻，加入聚四氟乙烯使膏体分散更好，加入凡士林作为膏体的基质，使膏体也具有润滑的作用，超声波更利于人造金刚石微粉均匀的分散，提高了金刚石的分散性，达到好的研磨效果的同时也提高了研磨的质量。
【具体实施方式】
通过下述实施例将能够更好地理解本发明。
实施例1：利用微波加热制备金刚石研磨膏
该实施例的实施步骤如下：
a、溶解
在以微波功率为385w频率为2550mhz微波加热温度70℃的条件下，将15~75重量份由云南瑞祥化玻教仪研发有限公司以商品名单硬脂酸甘油酯销售的单硬脂酸甘油酯、5~25重量份由云南瑞祥化玻教仪研发有限公司以商品名聚乙二醇销售的聚乙二醇、5~25重量份由云南瑞祥化玻教仪研发有限公司以商品名聚四氟乙烯销售的聚四氟乙烯、10~50重量份由云南瑞祥化玻教仪研发有限公司以商品名石蜡销售的石蜡加到15~75重量份由云南瑞祥化玻教仪研发有限公司以商品名销售的加热融化的凡士林中，使之全部溶解得到一种溶液；
b、分散
往步骤a得到的溶液中加入5重量份由河南省亚龙硬材料有限公司以商品名金刚石粉销售的人造金刚石微粉混合均匀，接着置于由深圳市结盟清洗设备有限公司以商品名标准单槽式环保型超声波清洗机销售的超声波仪中，在功率140w与频率20khz的条件下进行超声分散55min，得到一种乳状混合物；
c、冷却
采用冷水浴冷却方式，将步骤b得到的乳状混合物冷却至室温，得到所述的金刚石研磨膏。
采用标准zyp300研磨机，使用本发明金刚石研磨膏对硅片材料进行了研磨抛光，其研磨抛光结果表明，研磨抛光前硅片材料的表面粗糙度ra为0.16μm，抛光后碳化硅材料的表面粗糙度ra为0.054μm，ra明显的降低。
实施例2：利用微波加热制备金刚石研磨膏
该实施例的实施步骤如下：
a、溶解
在微波功率540w和频率为2350mhz微波加热温度75℃的条件下，将15重量份由云南瑞祥化玻教仪研发有限公司以商品名单硬脂酸甘油酯销售的单硬脂酸甘油酯、20重量份由云南瑞祥化玻教仪研发有限公司以商品名聚乙二醇销售的聚乙二醇、5重量份由云南瑞祥化玻教仪研发有限公司以商品名聚四氟乙烯销售的聚四氟乙烯、40重量份由云南瑞祥化玻教仪研发有限公司以商品名石蜡销售的石蜡加到60重量份由云南瑞祥化玻教仪研发有限公司以商品名销售的加热融化的凡士林中，使之全部溶解得到一种溶液；
b、分散
往步骤a得到的溶液中加入12重量份由河南省亚龙硬材料有限公司以商品名金刚石粉销售的人造金刚石微粉，混合均匀，接着置于由深圳市结盟清洗设备有限公司以商品名标准单槽式环保型超声波清洗机销售的产品中，在功率120w与频率40khz的条件下进行超声分散40min，得到一种乳状混合物；
c、冷却
采用冰箱冷却方式，将步骤b得到的乳状混合物冷却至室温，得到所述的金刚石研磨膏。
采用标准zyp300研磨机，使用本发明金刚石研磨膏对硅片材料进行了研磨抛光，其研磨抛光结果表明，研磨抛光前硅片材料的表面粗糙度ra为0.15μm，抛光后碳化硅材料的表面粗糙度ra为0.052μm，ra明显的降低。
实施例3：利用微波加热制备金刚石研磨膏
该实施例的实施步骤如下：
a、溶解
在微波功率450w和频率为2450mhz微波加热温度80℃的条件下，将25重量份由云南瑞祥化玻教仪研发有限公司以商品名单硬脂酸甘油酯销售的单硬脂酸甘油酯、5重量份由云南瑞祥化玻教仪研发有限公司以商品名聚乙二醇销售的聚乙二醇、10重量份由云南瑞祥化玻教仪研发有限公司以商品名聚四氟乙烯销售的聚四氟乙烯、10重量份由云南瑞祥化玻教仪研发有限公司以商品名石蜡销售的石蜡加到15重量份由云南瑞祥化玻教仪研发有限公司以商品名销售的加热融化的凡士林中，使之全部溶解得到一种溶液；
b、分散
往步骤a得到的溶液中加入2重量份由河南省亚龙硬材料有限公司以商品名金刚石粉销售的人造金刚石微粉，混合均匀，接着置于由深圳市结盟清洗设备有限公司以商品名标准单槽式环保型超声波清洗机销售的产品中，在功率180w与频率30khz的条件下进行超声分散45min，得到一种乳状混合物；
c、冷却
采用冷水浴冷却方式，将步骤b得到的乳状混合物冷却至室温，得到所述的金刚石研磨膏。
采用标准zyp300研磨机，使用本发明金刚石研磨膏对硅片材料进行了研磨抛光，其研磨抛光结果表明，研磨抛光前硅片材料的表面粗糙度ra为0.13μm，抛光后碳化硅材料的表面粗糙度ra为0.048μm，ra明显的降低。
实施例4：利用微波加热制备金刚石研磨膏
该实施例的实施步骤如下：
a、溶解
在微波功率385w和频率为2350mhz微波加热温度75℃的条件下，将75重量份由云南瑞祥化玻教仪研发有限公司以商品名单硬脂酸甘油酯销售的单硬脂酸甘油酯、20重量份由云南瑞祥化玻教仪研发有限公司以商品名聚乙二醇销售的聚乙二醇、25重量份由云南瑞祥化玻教仪研发有限公司以商品名聚四氟乙烯销售的聚四氟乙烯、40重量份由云南瑞祥化玻教仪研发有限公司以商品名石蜡销售的石蜡加到60重量份由云南瑞祥化玻教仪研发有限公司以商品名销售的加热融化的凡士林中，使之全部溶解得到一种溶液；
b、分散
往步骤a得到的溶液中加入15重量份由河南省亚龙硬材料有限公司以商品名金刚石粉销售的人造金刚石微粉，混合均匀，接着置于由深圳市结盟清洗设备有限公司以商品名标准单槽式环保型超声波清洗机销售的产品中，在功率160w与频率35khz的条件下进行超声分散60min，得到一种乳状混合物；
c、冷却
采用冰箱冷却方式，将步骤b得到的乳状混合物冷却至室温，得到所述的金刚石研磨膏。
采用标准zyp300研磨机，使用本发明金刚石研磨膏对硅片材料进行了研磨抛光，其研磨抛光结果表明，研磨抛光前硅片材料的表面粗糙度ra为0.18μm，抛光后碳化硅材料的表面粗糙度ra为0.061μm，ra明显的降低。
实施例5：利用微波加热制备金刚石研磨膏
该实施例的实施步骤如下：
a、溶解
在微波功率540w和频率2550mhz微波加热温度72℃的条件下，将35重量份由云南瑞祥化玻教仪研发有限公司以商品名单硬脂酸甘油酯销售的单硬脂酸甘油酯、12重量份由云南瑞祥化玻教仪研发有限公司以商品名聚乙二醇销售的聚乙二醇、12重量份由云南瑞祥化玻教仪研发有限公司以商品名聚四氟乙烯销售的聚四氟乙烯、25重量份由云南瑞祥化玻教仪研发有限公司以商品名石蜡销售的石蜡加到35重量份由云南瑞祥化玻教仪研发有限公司以商品名销售的加热融化的凡士林中，使之全部溶解得到一种溶液；
b、分散
往步骤a得到的溶液中加入8重量份由河南省亚龙硬材料有限公司公司以商品名金刚石粉销售的人造金刚石微粉，混合均匀，接着置于由深圳市结盟清洗设备有限公司以商品名标准单槽式环保型超声波清洗机销售的产品中，在功率170w与频率25khz的条件下进行超声分散32min，得到一种乳状混合物；
c、冷却
采用冷水浴冷却方式，将步骤b得到的乳状混合物冷却至室温，得到所述的金刚石研磨膏。
采用标准zyp300研磨机，使用本发明金刚石研磨膏对硅片材料进行了研磨抛光，其研磨抛光结果表明，研磨抛光前硅片材料的表面粗糙度ra为0.11μm，抛光后碳化硅材料的表面粗糙度ra为0.041μm，ra明显的降低。
实施例6：利用微波加热制备金刚石研磨膏
该实施例的实施步骤如下：
a、溶解
在微波功率540w和频率2450mhz微波加热温度78℃的条件下，将50重量份由云南瑞祥化玻教仪研发有限公司以商品名单硬脂酸甘油酯销售的单硬脂酸甘油酯、15重量份由云南瑞祥化玻教仪研发有限公司以商品名聚乙二醇销售的聚乙二醇、15重量份由云南瑞祥化玻教仪研发有限公司以商品名聚四氟乙烯销售的聚四氟乙烯、35重量份由云南瑞祥化玻教仪研发有限公司以商品名石蜡销售的石蜡加到50重量份由云南瑞祥化玻教仪研发有限公司以商品名销售的加热融化的凡士林中，使之全部溶解得到一种溶液；
b、分散
往步骤a得到的溶液中加入10重量份由河南省亚龙硬材料有限公司以商品名金刚石粉销售的人造金刚石微粉，混合均匀，接着置于由深圳市结盟清洗设备有限公司以商品名标准单槽式环保型超声波清洗机销售的超声波仪中在功率150w与频率30khz的条件下进行超声分散28min，得到一种乳状混合物；
c、冷却
采用冷水浴冷却方式，将步骤b得到的乳状混合物冷却至室温，得到所述的金刚石研磨膏。
采用标准zyp300研磨机，使用本发明金刚石研磨膏对硅片材料进行了研磨抛光，其研磨抛光结果表明，研磨抛光前硅片材料的表面粗糙度ra为0.14μm，抛光后碳化硅材料的表面粗糙度ra为0.050μm，ra明显的降低。