一种核壳结构纳米磨料抛光液及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种核壳结构纳米磨料抛光液，所述抛光液由以下原料组成：核壳结构磨料、表面活性剂、水溶性载体、离子液体和去离子水，且所述抛光液的pH值为7.5‑9.0。本发明专利技术的抛光液，解决了现有技术中纳米磨料悬浮性能低、流动性差、易分层等问题，以及抛光工件存在的抛光效率低、表面质量差等问题，从而提高了抛光液的使用寿命和循环使用次数，且本发明专利技术的抛光液更加环保安全，具有大规模推广应用的前景。本发明专利技术还公开了一种核壳结构纳米磨料抛光液的制备方法。

A kind of nano abrasive polishing fluid with core-shell structure and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种核壳结构纳米磨料抛光液及其制备方法
本专利技术涉及抛光液的
，特别涉及一种核壳结构纳米磨料抛光液及其制备方法。
技术介绍
当前市场上的硬质脆性材料的超精密加工多采用硬质陶瓷抛光材料与水介质以及悬浮剂进行配制,其基本原理就是通过有效的分散剂将硬质抛光剂材料分散在水介质中，通过抛光剂与抛光工件表面的机械摩擦去除硬质材料表面的损伤层以达到抛光目的。传统抛光过程采用合成高分子的悬浮剂，以硬质抛光剂在抛光过程中的悬浮性能。但是硬质抛光剂在使用过程中导致合成高分子的长链结构被破坏，在抛光液循环使用过程中，抛光剂的悬浮性能由于悬浮剂的结构破坏而不断恶化，降低抛光剂的使用效率同时导致抛光工件表面的严重划伤。而纳米抛光剂的颗粒表面具有很高的比表面能，容易发生团聚现象，一方面降低抛光工件的抛光精度，增大纳米抛光剂与抛光表面接触的面积，加剧抛光表面的划伤情况，另一方面，颗粒易在抛光过程中脱离抛光液，导致切屑速率急速下降，脱落的颗粒易在抛光表面形成黑点缺陷，降低抛光质量。
技术实现思路
鉴于以上现有技术的不足之处，本专利技术的主要目的在于提供一种核壳结构纳米磨料抛光液及其制备方法，以解决现有技术中纳米磨料悬浮性能低、流动性差、易分层等问题，以及抛光工件存在的抛光效率低、表面质量差等问题，从而提高了抛光液的使用寿命和循环使用次数，且本专利技术的抛光液，更加环保安全，具有大规模推广应用的前景。为达到以上目的，本专利技术采用的技术方案为：一种核壳结构纳米磨料抛光液，所述抛光液由以下原料组成：核壳结构磨料、表面活性剂、水溶性载体、离子液体和去离子水，且所述抛光液的pH值为7.5-9.0。优选的，所述原料中各组分在抛光液中的质量百分比为：核壳结构磨料5-50wt%，表面活性剂0.1-10wt%，水溶性载体1-15wt%，离子液体10-50wt%和去离子水5-25wt%。优选的，所述核壳结构磨料，其内核为二氧化硅和/或碳化硅；外壳为离子化丙烯酸衍生物树脂。优选的，所述核壳结构磨料的粒径为100-300nm。优选的，所述表面活性剂为非离子型有机硅表面活性剂和/或非离子型氟碳表面活性剂。优选的，所述水溶性载体为乙二醇、丙二醇、三羟甲基丙烷、异丙醇、异丁醇中的至少一种。优选的，所述离子液体为阳离子型离子液体；更优选的，所述离子液体为室温型有机离子液体。优选的，所述有机离子液体的阳离子为咪唑盐、吡咯盐或季铵盐中的至少一种。优选的，所述抛光液还包括防锈剂、氧化剂、络合剂中的至少一种。所述防锈剂选自亚硝酸盐，焦磷酸盐，乙二胺四甲叉膦酸盐中的至少一种。所述氧化剂选自过氧乙酸、过硫酸铵、羟基自由基中的至少一种。所述络合剂为氮氧自由基哌啶醇。相应的、一种如上述的核壳结构纳米磨料抛光液的制备方法，其包括以下步骤：S1：称取1-15wt%水溶性载体和5-25wt%去离子水，加入到10-50wt%离子液体中，然后加入5-50wt%核壳结构磨料，搅拌混合均匀；S2：再加入0.1-10wt%表面活性剂，进一步搅拌均匀，调整pH值到7.5-9，充分搅拌均匀后，得到所述核壳结构纳米磨料抛光液。进一步地，在所述步骤S2中，再加入0.1-10wt%表面活性剂后，继续加入0.5-3wt%添加剂，再调整pH值到7-9，充分搅拌均匀，得到所述核壳结构纳米磨料抛光液。本专利技术的有益效果：本专利技术的抛光液，通过引入非离子型表面活性物质改性抛光工件的表面，大大提高了抛光效率，并进一步提升了抛光工件的清洁性能。本专利技术的抛光液为水相体系，避免油相有机物大量使用造成的环境污染问题和操作车间人员的健康安全问题。本专利技术的抛光液，通过核壳结构磨料外壳的带电性能，提升磨料在离子液体中的均匀分散，避免磨料颗粒在抛光液中团聚板结，产生橘皮现象；同时由于核壳结构磨料外壳树脂的保护作用，减少了抛光工件的表面损伤。本专利技术的离子液体作为绿色溶剂，提高了抛光液的使用寿命，并延长了抛光液的循环使用次数。通过添加少量低分子有机物作为水溶性载体，和去离子水协同作为离子液体的稀释剂，调节离子液体的粘性，使抛光液中具有更好的流动性能，进而提高抛光液在抛光工件表面的抛光效率。将本专利技术的磨料可均匀分散在抛光液中，不易分层，可进行长期多次循环利用，其分散稳定性能良好。具体实施方式以下描述用于揭露本专利技术以使本领域技术人员能够实现本专利技术。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。一种核壳结构纳米磨料抛光液，所述抛光液由以下原料组成：核壳结构磨料、表面活性剂、水溶性载体、离子液体和去离子水，且所述抛光液的pH值为7.5-9.0。所述原料中各组分在抛光液中的质量百分比为：核壳结构磨料5-50wt%，表面活性剂0.1-10wt%，水溶性载体1-15wt%，离子液体10-50wt%和去离子水5-25wt%。优选的，所述核壳结构磨料，其内核为二氧化硅和/或碳化硅；外壳为离子化丙烯酸衍生物树脂。核壳结构磨料以丙烯酸甲酯作为反应介质，按磨料占丙烯酸甲酯质量的1-20wt%加入磨料，超声辅助机械搅拌，进行均匀分散；再将单体N,N,N-三甲基甲铵丙烯酸盐及单体1,4-丁二醇二丙烯酸酯按质量比为3-12：1加入至所述反应介质中，通过溶液聚合反应的方式进行反应，得到内核为二氧化硅和/或碳化硅；外壳为离子化丙烯酸衍生物树脂的所述核壳结构磨料。所述单体总合占离子化丙烯酸衍生物树脂总重的3-6%。利用N,N,N-三甲基甲铵丙烯酸盐单体参与合成的核壳结构磨料，其离子化丙烯酸衍生物树脂表面带有负电荷，通过和离子液体的静电组装和化学键的共价结合，从而提升二氧化硅和/或碳化硅磨料在离子液体中的均匀分散，避免磨料颗粒在抛光液中团聚板结，产生橘皮现象；并且使其更加易于在中性或弱碱性条件下清洗；同时由于核壳结构磨料外壳树脂的保护作用，减少了抛光工件的表面损伤，提高抛光工件的表面质量。所述核壳结构磨料的粒径为100-300nm。所述表面活性剂为非离子型有机硅表面活性剂和/或非离子型氟碳表面活性剂。所述非离子型有机硅表面活性剂，其亲水基团可选用非离子型的聚氧乙烯、聚氧乙烯/氧丙烯或糖类化合物，其疏水基团为有机硅链段，可选用骨架为全甲基取代的Si-O-Si的硅氧烷或聚硅氧烷及Si-Si的聚硅烷中的一种。所述非离子型氟碳表面活性剂可选用丙烯酸酯非离子氟碳表面活性剂或聚氧乙烯醚类非离子氟碳表面活性剂。通过引入本专利技术的表面活性物质改性抛光工件的表面，大大提高了抛光效率，并进一步提升了抛光工件的清洁性能。所述水溶性载体为乙二醇、丙二醇、三羟甲基丙烷、异丙醇、异丁醇中的至少一种。本专利技术的抛光液为水相体系，避免油相有机物大量使用造成的环境污染问题和操作车间人员的健康安全问题。通过添加少量低分子有机物作为水溶性载体，和去离子水协同作为离子液体的稀释剂，调节离子液体的粘性，使抛光液中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种核壳结构纳米磨料抛光液，其特征在于，所述抛光液由以下原料组成：核壳结构磨料、表面活性剂、水溶性载体、离子液体和去离子水，且所述抛光液的pH值为7.5-9.0。/n

【技术特征摘要】
1.一种核壳结构纳米磨料抛光液，其特征在于，所述抛光液由以下原料组成：核壳结构磨料、表面活性剂、水溶性载体、离子液体和去离子水，且所述抛光液的pH值为7.5-9.0。


2.如权利要求1所述的核壳结构纳米磨料抛光液，其特征在于，所述原料中各组分在抛光液中的质量百分比为：核壳结构磨料5-50wt%，表面活性剂0.1-10wt%，水溶性载体1-15wt%，离子液体10-50wt%和去离子水5-25wt%。


3.如权利要求1所述的核壳结构纳米磨料抛光液，其特征在于，所述核壳结构磨料，其内核为二氧化硅和/或碳化硅；外壳为离子化丙烯酸衍生物树脂。


4.如权利要求1所述的核壳结构纳米磨料抛光液，其特征在于，所述核壳结构磨料的粒径为100-300nm。


5.如权利要求1所述的核壳结构纳米磨料抛光液，其特征在于，所述表面活性剂为非离子型有机硅表面活性剂和/或非离子型氟碳表面活性剂。


6.如权利要求1所述的核壳结构纳米磨料抛光液，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙韬，
申请(专利权)人：宁波日晟新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33