一種高濃度氧化鈰拋光液及其制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種高濃度氧化鈰拋光液及其制備方法，其中拋光液為水懸浮液，包括如下質(zhì)量百分比的組分：氧化鈰40％～60％，分散劑0.02％～0.5％，穩(wěn)定劑0.5％～5％，增稠劑0.06％～1％，螯合劑0.1％～2％，潤滑劑0.25％～5％，殺菌劑0.05％～0.5％，有機(jī)堿調(diào)節(jié)劑，余量為去離子水。本發(fā)明專利技術(shù)采用有黃原膠與CMC復(fù)配作為增稠劑，可以使得氧化鈰顆粒長時間懸浮于拋光液中，并使用硅溶膠做為穩(wěn)定劑，通過其與氧化鈰之間相互作用，可以減少氧化鈰顆粒團(tuán)聚，使其不板結(jié)于拋光液底部，增強(qiáng)其再分散性。本發(fā)明專利技術(shù)的拋光組合物，適用于液晶玻璃基板、手機(jī)蓋板玻璃、光學(xué)玻璃元件等的拋光，其優(yōu)勢在于切削力大、表面質(zhì)量好，拋光后易清洗。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種高濃度氧化鈰拋光液及其制備方法
本專利技術(shù)屬于材料
，具體地說，涉及一種高濃度氧化鈰拋光液及其制備方法。
技術(shù)介紹
我國具有豐富的稀土資源，工業(yè)鈰資源的儲量高達(dá)1800萬噸左右，而氧化鈰拋光材料因具備切削能力強(qiáng)、拋光時間短、拋光精度高、操作環(huán)境清潔等優(yōu)點(diǎn)，被應(yīng)用于許多方面，如對鏡頭、光纖、光學(xué)元件、硅片、ITO玻璃、手機(jī)玻璃、航空玻璃、集成電路基板等的拋光，已成為化學(xué)機(jī)械拋光的重要材料之一。目前，我國集成電路生產(chǎn)所采用的拋光液幾乎全部為進(jìn)口，國產(chǎn)較少，然而進(jìn)口拋光液售價高昂，從而增加了芯片的生產(chǎn)成本，特別是外企從我國進(jìn)口鈰鹽原材料，再將其加工制備成拋光液再轉(zhuǎn)賣給我們。國內(nèi)主要以生產(chǎn)拋光粉為主，能生產(chǎn)懸浮穩(wěn)定性較好拋光液的企業(yè)極少。而國內(nèi)生產(chǎn)拋光液存在分散穩(wěn)定性不佳，氧化鈰顆粒板結(jié)團(tuán)聚，從而導(dǎo)致拋光效率低，表面質(zhì)量差等問題。制備高濃度氧化鈰拋光液時，要求拋光液具有優(yōu)良的懸浮性與再分散性(拋光液底部的無明顯板結(jié)情況)。本專利技術(shù)具有良好的懸浮性及再分散性，與傳統(tǒng)稀土拋光粉相比，具有更好拋光效率，可獲得更佳表面質(zhì)量。本專利技術(shù)有利于改善拋光粉企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，提升我們稀土產(chǎn)品的附加值。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種高濃度氧化鈰拋光液，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，如懸浮及再分散性差、去除速率低、表面質(zhì)量差、環(huán)境污染嚴(yán)重等缺點(diǎn)。本專利技術(shù)解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案為：提供一種高濃度氧化鈰拋光液，所述拋光液為水懸浮液，包括如下質(zhì)量百分比的組分：本專利技術(shù)中所述氧化鈰粉顆粒大小為0.6-0.8um。本專利技術(shù)所述分散劑為聚丙烯酸鈉、聚丙烯酸銨、聚丙烯酸鉀其中一種。聚丙烯酸鹽是一種陰離子高分子電解質(zhì)，具有一定長度的高分子鏈，可起到立體穩(wěn)定作用，而本身帶的電荷又可以起到靜電穩(wěn)定作用，因而具有優(yōu)異的分散性能，一般采用低分子量的聚丙烯酸鹽作為分散劑。在有些報道中是采用六偏磷酸鈉作為氧化鈰的分散劑，而從結(jié)構(gòu)上看六篇磷酸鈉的親水基團(tuán)為—POO-，而聚丙烯酸鹽的親水基團(tuán)為—COO-，親水性后者大于前者，親水性越大，吸附性就越強(qiáng)；再者六偏磷酸鈉是剛性結(jié)構(gòu)，而聚丙烯酸鹽是C鏈，C鏈柔順，可以自由旋轉(zhuǎn)，比剛性的易被吸附，另外，六偏磷酸鈉在水中長時間放置易水解成磷酸鹽，隨著水解程度的增大，分散作用會逐步減弱，而聚丙烯酸鹽不會出現(xiàn)這類情況。所以使用聚丙烯酸鹽作為分散劑，可以提高磨料的固含量和分散體系的穩(wěn)定性。本專利技術(shù)所述穩(wěn)定劑為納米硅溶膠，硅溶膠通過膠粒對懸浮液中的自由粒子產(chǎn)生負(fù)吸附，在氧化鈰顆粒表面形成一層空缺層，因產(chǎn)生空缺穩(wěn)定效應(yīng)而實(shí)現(xiàn)懸浮液的穩(wěn)定分散。并且由于硅溶膠本身是一種膠體，帶有負(fù)電，負(fù)電越大在氧化鈰顆粒表面形成的空缺就越多，氧化鈰顆粒之前接觸的機(jī)會就越少，懸浮液的穩(wěn)定性就越好，從而有效的防止了氧化鈰在懸浮液底部板結(jié)。本專利技術(shù)采用小粒徑硅溶膠，價格便宜，分散性好。本專利技術(shù)所述增稠劑為黃原膠與羧甲基纖維素鈉復(fù)配，黃原膠分子是由D-葡萄糖、D-甘露糖、D-葡萄糖醛酸、乙酸和丙酮酸構(gòu)成的“五糖重復(fù)單元”，是一種水溶性生物高分子聚合物，其微觀結(jié)構(gòu)中側(cè)鏈與主鏈間通過氫鍵結(jié)合形成雙螺旋結(jié)構(gòu)，并以多重螺旋聚合體狀態(tài)存在，側(cè)鏈葡萄糖醛酸基帶負(fù)電荷。CMC側(cè)鏈上也帶有負(fù)電荷，當(dāng)黃原膠達(dá)到一定量時，黃原膠分子與CMC分子之間可能由于靜電排斥力的增強(qiáng)，使得氧化鈰顆粒的懸浮性增強(qiáng)。本專利技術(shù)中所述螯合劑為乙二胺四亞甲基膦酸鈉、羥基乙叉二膦酸羥基乙叉二膦酸四鈉、氨基三亞甲基膦酸四鈉其中一種。采用有機(jī)磷鹽類作為螯合劑有以下優(yōu)點(diǎn)：1)它能與多種金屬離子形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，減少金屬離子對拋光液體系的污染；2)它具有一定的清洗功能，有助于工件拋光后清洗；3)它同時也是一種緩蝕劑，可以保護(hù)機(jī)床表面；4)在高pH值、高溫下依然穩(wěn)定，不易水解，易生物降解。本專利技術(shù)中所述有機(jī)堿調(diào)節(jié)劑為乙醇胺、三乙醇胺、乙二胺、羥乙基乙二胺、四甲基氫氧化銨其中一種，研磨液pH值為7-9。采用有機(jī)堿調(diào)節(jié)pH值，可以防止由無機(jī)堿調(diào)節(jié)帶來的金屬離子污染，而且有報道稱在堿性條件下，氧化鈰顆粒的拋光效率更佳。本專利技術(shù)中所述潤滑劑為乙二醇、甘油其中一種或多種。采用乙二醇或者甘油作為潤滑劑，可以更好的溶解黃原膠，使黃原膠發(fā)揮最佳的增稠效果，而乙二醇或者甘油作為潤滑劑也可以防止在拋光過程中繼續(xù)機(jī)械作用過大，工件出現(xiàn)損傷。本專利技術(shù)中所述殺菌劑為1,2-苯并異噻唑啉-3-酮(BIT)，為廣譜殺菌(抑菌)劑，具有水溶性好、低毒、不含甲醛或甲醛釋放物、易降解等優(yōu)點(diǎn)。附圖說明圖1是實(shí)施例1拋光后ITO玻璃的二維AFM圖；圖2是對比例1拋光后ITO玻璃的二維AFM圖；圖3是對比例2拋光后ITO玻璃的二維AFM圖；具體實(shí)施方式下面將結(jié)合實(shí)施例，對本專利技術(shù)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。在本專利技術(shù)提供的較佳實(shí)施例中，高濃度氧化鈰拋光液為水懸浮液，包括如下質(zhì)量百分比的組分：在本專利技術(shù)提供的另一較佳實(shí)施例中，所述拋光液具有上述質(zhì)量百分比的組分，特別的是所述氧化鈰顆粒的尺寸為0.6～0.8um。另外，所述氧化鈰優(yōu)選的質(zhì)量百分比為45％～55％。在本專利技術(shù)提供的另一較佳實(shí)施例中，所述分散劑為聚丙烯酸鈉、聚丙烯酸銨、聚丙烯酸鉀其中一種。所述分散劑優(yōu)選的質(zhì)量百分比為0.05％～0.2％。在本專利技術(shù)提供的另一較佳實(shí)施例中，所述穩(wěn)定劑為納米硅溶膠。所述穩(wěn)定劑優(yōu)選的質(zhì)量百分比為1％～3％。在本專利技術(shù)提供的另一較佳實(shí)施例中，所述增稠劑為為黃原膠與羧甲基纖維素鈉復(fù)配。所述增稠劑，黃原膠優(yōu)選的質(zhì)量百分比為0.1％～0.5％；羧甲基纖維素鈉優(yōu)選的質(zhì)量百分百為0.05％～0.2％。在本專利技術(shù)提供的另一較佳實(shí)施例中，所述螯合劑為乙二胺四亞甲基膦酸鈉、羥基乙叉二膦酸羥基乙叉二膦酸四鈉、氨基三亞甲基膦酸四鈉其中一種。所述螯合劑優(yōu)選的質(zhì)量百分比為0.2％～1％。在本專利技術(shù)提供的另一較佳實(shí)施例中，所述潤滑劑為乙二醇、甘油其中一種或多種。所述潤滑劑優(yōu)選的質(zhì)量百分比為0.5％～2％。在本專利技術(shù)提供的另一較佳實(shí)施例中，所述有機(jī)堿調(diào)節(jié)劑為乙醇胺、三乙醇胺、乙二胺、羥乙基乙二胺、四甲基氫氧化銨其中一種，優(yōu)選pH值為7-8。在本專利技術(shù)提供的另一較佳實(shí)施例中，所述殺菌劑為1,2-苯并異噻唑啉-3-酮(BIT)。所述殺菌劑優(yōu)選的質(zhì)量百分比為0.5％～0.1％。實(shí)施例1-6、對比例1(市售氧化鈰粉)、對比例2(市售氧化鈰拋光液)1、拋光組合物的配制1)用潤滑劑(乙二醇、甘油)將黃原膠充分溶解備用；2)用適量去離子水將CMC溶解備用；3)用剩余去離子水分散氧化鈰顆粒，得到懸浮液；4)在機(jī)械攪拌下，依次將分散劑、穩(wěn)定劑、螯合劑、殺菌劑、有機(jī)堿pH調(diào)節(jié)劑以及1)2)所得增稠劑加入至氧化鈰懸浮液中，攪拌均勻后即可得到氧化鈰拋光液，其中具體配比見表1。2、拋光對比試驗(yàn)：使用本專利技術(shù)實(shí)施例1-6的氧化鈰懸浮液、對比例1(市售氧化鈰粉)、對比例2(市售氧化鈰拋光液)，對4寸ITO玻璃進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光。拋光設(shè)備為RetcinstrumentsRBPo-6型拋光機(jī)，拋光工藝：拋光液比重1.08，壓力0.02MPa，上盤轉(zhuǎn)速20rpm，下盤轉(zhuǎn)速60rpm，流量120mL/min，時間25min。表1.實(shí)施例1-6中各組分配比3、研磨評價標(biāo)準(zhǔn)：1)去除速率拋光完成后，用清洗劑對ITO玻璃進(jìn)行超聲清洗和干燥，然本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種高濃度氧化鈰拋光液，其特征在于，所述拋光液為水懸浮液，包括如下質(zhì)量百分比的組分：

【技術(shù)特征摘要】
1.一種高濃度氧化鈰拋光液，其特征在于，所述拋光液為水懸浮液，包括如下質(zhì)量百分比的組分：。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高濃度氧化鈰拋光液，其特征在于，所述氧化鈰顆粒大小為0.6-0.8um。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高濃度氧化鈰拋光液，其特征在于，所述分散劑為聚丙烯酸鈉(PAAS)、聚丙烯酸銨(PAA-NH4)、聚丙烯酸鉀(K-PAM)其中一種。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高濃度氧化鈰拋光液，其特征在于，所述穩(wěn)定劑為納米硅溶膠。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高濃度氧化鈰拋光液，其特征在于，所述增稠劑為黃原膠與羧甲基纖維素鈉(CMC)復(fù)配。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高濃度氧化鈰拋光液，其特征在于，所述螯合劑為氨基三亞甲基膦酸四鈉(ATMP.4Na)、羥基乙叉二膦...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：趙艷，陳選偉，戚祖強(qiáng)，
申請(專利權(quán))人：包頭市金杰稀土納米材料有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：內(nèi)蒙古,15