聚氨酯材料拋光墊及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種聚氨酯材料拋光墊及其制備方法，解決了現(xiàn)有工藝中能耗高、周期長、生產成本高、降解性差的問題。所述拋光墊至少包括有拋光層、緩沖層和透明底墊，所述拋光層包括異氰酸根離子封端節(jié)能預聚體A、多元醇B和固化劑C以及空心聚合物微球體D混合后成形固化而成，所述異氰酸根離子封端節(jié)能預聚體A、多元醇B、固化劑C和空心聚合物微球體四者的混合比為5-100:5-100:5-50:0.15-10，所述拋光層的邵氏硬度在41D-90D，密度在0.7-1.2g/ml，斷裂伸長率在50%-200%。本發(fā)明拋光墊由上述方法制成。本發(fā)明具有工藝簡單、生產制造成本低、能耗低、生產周期短、降解速度快、對環(huán)境友好的優(yōu)點。
【專利說明】聚氨酯材料拋光墊及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及化學機械平面化處理的拋光【技術領域】，具體的說是一種拋光墊及其制
備方法。
【背景技術】
[0002]化學機械平面化處理，即化學機械拋光(CMP)，是用于對半導體晶片，藍寶石之類的基材進行平面化處理的常用技術。在常規(guī)的CMP中，晶片安裝在支架裝置上，并使晶片與CMP設備中的拋光墊接觸。支架裝置對晶片提供可控的壓力，將晶片壓在拋光墊上。外加驅動力使拋光墊相對于晶片做旋轉運動。與此同時，在晶片和拋光墊之間提供一種化學組合物或其它拋光溶液。由此，通過拋光墊表面和漿液的化學作用和機械作用，使晶片的表面拋光變平。
[0003]聚氨酯拋光墊代表了在快速發(fā)展的電子產業(yè)以及越來越平民化的高科技材料中用于材料及基片平面化的市售易得的材料。需要進行平面化的材料基片包括金屬片、硅晶片、藍寶石、平板顯示器、存儲磁盤以及各種高質量的光學玻璃。
[0004]聚氨酯拋光墊通常由拋光層、緩沖層及透明底墊組成，制造時，由于拋光層和緩沖層均為聚氨酯材料，作為其重要制造原料的預聚體為了保證物料能夠長時間貯存穩(wěn)定，多采用高分子量的預聚體，多異氰酸指與多元醇反應后生成的高分子量的預聚體的粘度大、流動性差，因而存在以下問題:(I)為避免拋光層中混入氣泡影響拋光效果，因此需要對預聚體進行脫泡，而由于生成的預聚體粘度大(粘度可達4000mPa ?S,測試溫度80°C )，使預聚反應時混入的氣泡不易脫出，因而需要較高的能耗進行脫泡，如采用真空脫泡，則需要控制真空度達-0.096MPa，溫度為100°C，時間長達120分鐘。；(2)由于預聚體的粘度大，在后期固化成型時，不僅需要在高溫下進行膠凝后脫模，還需要進行長時間的高溫熟化，這樣，進行延長了制造周期，大大提高了生產成本。
`[0005]另一方面，拋光墊工作一段時間之后，其原來的表面粗糙度降低，拋光墊被磨掉的碎屑、硅片去除后的碎片以及拋光液中的微粒子會堵塞小孔，影響拋光液的運輸，從而使拋光性能惡化，甚至失效，需要不斷更換新的拋光墊。拋光墊消耗約占整個CMP消耗成本的1/3，大量地更換拋光墊又會使制造成本大幅度提高，造成嚴重的環(huán)境污染。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的目的是為了解決上述技術問題，提供一種工藝簡單、生產制造成本低、能耗低、生產周期短、降解速度快、對環(huán)境友好的聚氨酯材料拋光墊及其制備方法。
[0007]本發(fā)明聚氨酯材料拋光墊，至少包括有拋光層、緩沖層和透明底墊，所述拋光層包括異氰酸根離子封端節(jié)能預聚體A、多元醇B和固化劑C以及空心聚合物微球體D混合后成形固化而成，所述異氰酸根離子封端節(jié)能預聚體A、多元醇B、固化劑C和空心聚合物微球體四者的混合質量比為(5-100): (5-100): (5-50): (0.15-10)，其中，異氰酸根離子封端節(jié)能預聚體A分子量范圍為100-1000，含有游離的NCO質量含量范圍在10%-90%，粘度范圍100-500mPa.S，粘度測試溫度在20_50°C ;所述拋光層的邵氏硬度在41D-90D，密度在
0.7-1.2g/ml，斷裂伸長率在 50%-200%。
[0008]所述緩沖層包括異氰酸根離子封端節(jié)能預聚體A、多元醇B和固化劑C混合后成形固化而成，三者的混合混合質量比為(5-100): (5-100): (5-50)，所述緩沖層的邵氏硬度在5D-40D，密度在0.1-0.4g/ml，斷裂伸長率在201%_300%。
[0009]所述異氰酸根離子封端節(jié)能預聚體A是由多官能異氰酸酯與低分子量的多元醇反應生成，兩者的混合質量比為100: (0.1-5)。
[0010]所述多元醇B由分子量為1000-3000的聚醚型多元醇PTMEG或聚酯型多元醇PPG中的至少一種，以及聚乳酸，聚己內酯或纖維素類材料、或是它們混合物、衍生物、低聚體或改性體中的至少一種，以及交聯(lián)劑三羥甲基丙烷，三者的混合質量比為100: (20-50):(10-60)。
[0011]所述固化劑C為3.3' 二氯-4.4' -二苯甲基烷二胺。
[0012]分別制備拋光層、緩沖層和透明底墊，然后將拋光層、緩沖層和透明底墊粘接后形成拋光墊，其特征在于，
[0013]所述拋光層的制備方法為:
[0014]a.先將多官能異氰酸酯與低分子量的多元醇進行預聚反應后脫泡得到分子量范圍為100-1000，含有游離的NCO質量含量范圍在10%-90%，粘度范圍100_500mPa *S，粘度測試溫度在20-50°C的異氰酸根離子封端節(jié)能預聚體A ;
[0015]b，將多元醇B和固化劑C混合脫泡后再依次加入空心聚合物微球體D和氰酸根離子封端節(jié)能預聚體A混合均勻得到膠凝混合物；
[0016]c，將膠凝混合物澆注至模具中室溫下膠凝20-40分鐘后脫模，然后在90°C溫度下烘烤16小時，得到邵氏硬度在41D-90D，密度在0.7-1.2g/ml，斷裂伸長率在50%_200%的拋光墊。
[0017]所述緩沖層的制備方法為:
[0018]I).先將多官能異氰酸酯與低分子量的多元醇進行預聚反應后脫泡得到分子量范圍為100-1000，含有游離的NCO質量含量范圍在10%-90%，粘度范圍100_500mPa *S，粘度測試溫度在20-50°C的異氰酸根離子封端節(jié)能預聚體A ;
[0019]2)，將多元醇B和固化劑C混合脫泡后再加入氰酸根離子封端節(jié)能預聚體A混合均勻得到膠凝混合物；
[0020]3)，將膠凝混合物澆注至模具中室溫下膠凝3-5分鐘后脫模，然后在90°C溫度下烘烤16小時，得到邵氏硬度在OT-40D，密度在0.1-0.4g/ml，斷裂伸長率在201%_300%的緩沖層。
[0021]所述多官能異氰酸酯與低分子量的多元醇反應時，兩者的混合質量比為100:0.1-50。
[0022]所述多元醇B由分子量為1000-3000的聚醚型多元醇PTMEG或聚酯型多元醇PPG中的至少一種，以及聚乳酸，聚己內酯或纖維素類材料、或是它們混合物、衍生物、低聚體或改性體中的至少一種，以及交聯(lián)劑三羥甲基丙烷，三者的混合質量比為100: (20-50):(10-60)。
[0023]所述固化劑C為3.3' 二氯-4.4' -二苯甲基烷二胺。[0024]所述氰酸根離子封端節(jié)能預聚體A的脫泡工藝控制為真空度為-0.096MPa，溫度為80°C，時間為30-60分鐘。
[0025]所述拋光層厚度為0.1 μ m-5cm,具有聚合物拋光粗糙結構或者在用磨料進行精整的過程中形成聚合物拋光粗糙結構的頂部拋光工作表面。所述拋光層工作表面可以為為光滑平面或有宏觀的溝槽或孔洞，所述的溝槽或孔洞可由去除材料、滾壓、壓印、模壓，化學腐蝕的方法獲得，所述拋光墊拋光層聚氨酯材料的邵氏硬度在41D-90D，密度在0.7-1.2g/ml，斷裂伸長率在50%-200%。
[0026]本 申請人:，發(fā)明人對拋光層及緩沖層的材料進行了深入的研究，改變過去預聚體多為高分子量預聚體的慣常認識，將多官能異氰酸酯與低分子量的多元醇進行預聚反應時，生成一種分子量范圍為100-1000、含有游離的NCO質量含量范圍在10%-90%，粘度范圍100-500mPa.S,粘度測試溫度在20_50°C的異氰酸根離子封端節(jié)能預聚體A,這種預聚體的粘度低，流動性好，這樣，使得預聚體反應過程中混入的氣泡容易溢出，在降低了前處理能耗的同時，也保證了材料的穩(wěn)定性；另外，由于預聚體A分子量小，導致分子鏈末端的異氰酸根離子活性增加，在材料澆筑成型工藝中，只需在室溫條件下短時間存放，即可固化脫模，后期固化的溫度和時間也大大降低，使得生產工藝大幅簡化、生產周期和產量大幅提高、能耗進一步降低、產品合格率也得到有效保證。
[0027]所述拋光墊高聚物透明底墊為聚酯(例如PC，PET等)或聚烯烴(例如PP，HDPE等)材料通過注射或模壓成型。
[0028]所述異氰酸根離子封端節(jié)能預聚體A制備中的多官能異氰酸酯可列舉出亞甲基雙-4，4’ -環(huán)己基異氰酸酯、環(huán)己基二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、己二異氰酸酯、亞丙基-1，2- 二異氰酸酯、四亞甲基-1，4- 二異氰酸酯、1，6-己二異氰酸酯、十二烷-1，12- 二異氰酸酯、環(huán)丁烷-1，3- 二異氰酸酯、環(huán)己烷-1，3- 二異氰酸酯、環(huán)己烷-1，4- 二異氰酸酯、1-異氰酸酯基-3，3，5-三甲基-5-異氰酸酯基甲基環(huán)己烷、甲基環(huán)己烯二異氰酸酯、己二異氰酸酯的三異氰酸酯、2，4，4-三甲基-1，6-己烷二異氰酸酯的三異氰酸酯、己二異氰酸酯的脈二酮、乙二異氰酸酯、2，2，4-三甲基己二異氰酸酯、2，2，4-三甲基己二異氰酸酯、二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯、二苯甲烷二異氰酸酯、粗MD1、脲二酮改性的MD1、碳二亞胺改性的MDI或它們的混合物、衍生物、低聚體、或改性體，優(yōu)選芳族的MDI。
[0029]所述異氰酸根離子封端節(jié)能預聚體A制備中的低分子量的多元醇，可以列舉出乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、2-甲基 _1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、新戊二醇、1，5-戊二醇、3-甲基-1，5-戊二醇、1，6-己二醇、二甘醇、二丙二醇、三丙二醇或它們的混合物，或者是它們與聚醚型、聚酯型的多元醇混合物或共聚物。優(yōu)選低分子量的多元醇為二丙二醇。
[0030]發(fā)明人對所述多元醇B的組分進行了改進，采用分子量為1000-3000的聚醚型多元醇PTMEG或聚酯型多元醇PPG中的至少一種，除此之外還添加了聚乳酸、聚己內酯或纖維素類材料或是它們混合物、衍生物、低聚體或改性體中的至少一種，以及交聯(lián)劑三羥甲基丙烷。優(yōu)選分子量為1000-2000的聚醚型多元醇PTMEG，和聚乳酸或聚己內酯中的一種以及三羥甲基丙烷進行混合，三者的混合質量比為100: (20-50): (10-60)，由于在多元醇體B中引入了可環(huán)境降解高分子材料(例如聚乳酸或聚己內酯等)，形成環(huán)保型多元醇混合物，在拋光層或緩沖層后續(xù)的熟化固化過程中，可降解高分子以鏈段鍵入聚氨酯材料主鏈或鏈段分散材料體系中的方式參與拋光墊材料的主要結構構造。當拋光墊在性能使用完畢或材料損壞或材料拋棄后，在環(huán)境中，可降解的高分子材料逐步降解，破壞材料分子主鏈的規(guī)整性和完整性，使原有的網(wǎng)狀結構、大分子量分子結構逐步縮小化，從而在一定程度上加劇了材料的環(huán)境可分解能力，使拋光層和緩沖層快速降解，緩解了環(huán)境污染的問題。
[0031]本發(fā)明中固化劑C可以采用了芳香族二胺類物質，這類固化劑由于分子中含有苯環(huán)，并且生成的脲基具有較強的極性，在很大程度上賦予材料較高的強度，保證了材料的使用壽命，優(yōu)選3.3' 二氯-4.4' -二苯甲基烷二胺。
[0032]所述緩沖層與拋光層相比，除不含有具有貯存和運輸拋光液和拋光碎屑作用的空心聚合物微球體外，其它主要材料基本相同，通過對工藝參數(shù)如膠凝時間、固化時間及溫度的控制，可以很容易的獲得期望的緩沖層。
[0033]有益效果:
[0034]1.通過多官能異氰酸酯與低分子量的多元醇進行反應以獲得低分子量的異氰酸根離子封端節(jié)能預聚體A，一方面降低了異氰酸根離子封端節(jié)能預聚體A脫泡工藝的難度和能耗；使后期的膠凝、脫模及固化在室溫甚至更低溫度下進行，物料溫度溫和，縮短了固化步驟的時間，生產條件更為溫和，工藝的生產成本和周期短。
[0035]2.通過在混合時加入環(huán)保型多元醇混合物，提高了拋光墊的環(huán)境可分解能力，使拋光層和緩沖層快速降解，緩解了環(huán)境污染的問題。
[0036]3.本發(fā)明拋光墊性能可靠、降解性好；本發(fā)明工藝簡單、制造成本和生產成本低、能耗低、對環(huán)境友好。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0037]圖1為本發(fā)明拋光墊結構示意圖。
[0038]其中，1-拋光層、2-緩沖層、3-透明底墊、4-膠粘層。
【具體實施方式】
[0039]本發(fā)明拋光墊結構見圖1所示，由上至下依次為拋光層1、緩沖層2以及透明底墊3，相鄰相層之間涂覆膠粘劑通過膠粘層4粘合。
[0040]本發(fā)明拋光墊的制備方法如下:
[0041]異氰酸根離子封端節(jié)能預聚體A的制備實施例1
[0042]將IOOg固體MDI投入到IL三口瓶中，在30分鐘內升高反應溫度至70°C，待MDI全部融化后，開動攪拌器，攪拌速度為300轉/分鐘。將12g 二丙二醇滴加到MDI中，滴加時間控制在1.5小時。滴加完畢后，繼續(xù)在80°C條件下保溫反應2小時，然后將對反應物進行脫泡處理，控制脫泡的真空度為-0.096MPa，80°C，60分鐘，即得預聚體Al，其游離的NCO質量含量百分數(shù)為23%，粘度320mPa.S，粘度測試溫度在25°C。
[0043]異氰酸根離子封端節(jié)能預聚體A的制備實施例2
[0044]將IOOg固體MDI投入到IL三口瓶中，在30分鐘內升高反應溫度至75°C，待MDI全部融化后，開動攪拌器，攪拌速度為300轉/分鐘。將30g 二丙二醇滴加到MDI中，滴加時間控制在1.5小時。滴加完畢后，繼續(xù)在80°C條件下保溫反應2小時，然后將對反應物進行脫泡處理，控制脫泡的真空度為-0.096MPa，80°C，35分鐘，即得預聚體A2，其游離的NCO質量含量百分數(shù)為11%，粘度450mPa.S，粘度測試溫度在25°C。
[0045]異氰酸根離子封端節(jié)能預聚體A實施例3
[0046]將IOOg固體MDI投入到IL三口瓶中，在30分鐘內升高反應溫度至60°C，待MDI全部融化后，開動攪拌器，攪拌速度為300轉/分鐘。將5g 二丙二醇滴加到MDI中，滴加時間控制在1.5小時。滴加完畢后，繼續(xù)在80°C條件下保溫反應2小時，然后將對反應物進行脫泡處理，控制脫泡的真空度為-0.096MPa，80°C，40分鐘，即得預聚體A3，其游離的NCO質量含量百分數(shù)為29%，粘度280mPa.S，粘度測試溫度在25°C。異氰酸根離子封端節(jié)能預聚體A的制備實施例4
[0047]將IOOg固體MDI投入到IL三口瓶中，在30分鐘內升高反應溫度至75°C，待MDI全部融化后，開動攪拌器，攪拌速度為300轉/分鐘。將15g 二乙二醇滴加到MDI中，滴加時間控制在1.5小時。滴加完畢后，繼續(xù)在80°C條件下保溫反應2小時，然后將對反應物進行脫泡處理，控制脫泡的真空度為-0.096MPa，80°C，55分鐘，即得預聚體A4，其游離的NCO質量含量百分數(shù)為22%，粘度300mPa.S，粘度測試溫度在25°C。異氰酸根離子封端節(jié)能預聚體A的制備實施例5
[0048]將IOOg固體MDI投入到IL三口瓶中，在30分鐘內升高反應溫度至80°C，待MDI全部融化后，開動攪拌器，攪拌速度為300轉/分鐘。將38g 二乙二醇滴加到MDI中，滴加時間控制在1.5小時。滴加完畢后，繼續(xù)在80°C條件下保溫反應2小時，然后將對反應物進行脫泡處理，控制脫泡的真空度為-0.096MPa，80°C，40分鐘，即得預聚體A5，其游離的NCO質量含量百分數(shù)為10%，粘度420mPa.S，粘度測試溫度在25°C。異氰酸根離子封端節(jié)能預聚體A的制備實施例6
[0049]將IOOg固體MDI投入到IL三口瓶中，在30分鐘內升高反應溫度至70°C，待MDI全部融化后，開動攪拌器，攪拌速度為300轉/分鐘。將6.3g 二乙二醇滴加到MDI中，滴加時間控制在1.5小時。滴加完畢后，繼續(xù)在80°C條件下保溫反應2小時，然后將對反應物進行脫泡處理，控制脫泡的真空度為-0.096MPa，80°C，30分鐘，即得預聚體A6，其游離的NCO質量含量百分數(shù)為28%，粘度270mPa.S，粘度測試溫度在25°C。
[0050]異氰酸根離子封端節(jié)能預聚體A的制備實施例7
[0051]將IOOg固體MDI投入到IL三口瓶中，在30分鐘內升高反應溫度至70°C，待MDI全部融化后，開動攪拌器，攪拌速度為300轉/分鐘。將8gl，6-己二醇滴加到MDI中，滴加時間控制在1.5小時。滴加完畢后，繼續(xù)在80°C條件下保溫反應2小時，然后將對反應物進行脫泡處理，控制脫泡的真空度為-0.096MPa，80°C，30分鐘，即得預聚體A7，其游離的NCO質量含量百分數(shù)為25%，粘度260mPa.S，粘度測試溫度在25°C。
[0052]異氰酸根離子封端節(jié)能預聚體A的制備實施例8
[0053]將IOOg固體MDI投入到IL三口瓶中，在30分鐘內升高反應溫度至70°C，待MDI全部融化后，開動攪拌器，攪拌速度為300轉/分鐘。將10gl，3-丙二醇滴加到MDI中，滴加時間控制在1.5小時。滴加完畢后，繼續(xù)在80°C條件下保溫反應2小時，然后將對反應物進行脫泡處理，控制脫泡的真空度為-0.096MPa，80°C，60分鐘，即得預聚體A8，其游離的NCO質量含量百分數(shù)為20%，粘度200mPa.S，粘度測試溫度在25°C。
[0054]多元醇B的制備方法
[0055]多元醇B實施例1[0056]稱取500g PTMEG1000，100g聚乳酸，400g三羥甲基丙烷放入燒杯中，并加熱到800C，待三羥甲基丙烷完全融化后，開動攪拌器，使其分散均勻，攪拌速度為200轉/分鐘，混合攪拌時間為10分鐘，得到多元醇BI。
[0057]多元醇B實施例2
[0058]稱取500g PTMEG1000，300g聚乳酸，200g三羥甲基丙烷放入燒杯中，并加熱到800C，待三羥甲基丙烷完全融化后，開動攪拌器，使其分散均勻，攪拌速度為200轉/分鐘，混合攪拌時間為10分鐘，得到多元醇B2。
[0059]多元醇B實施例3
[0060]稱取500g PTMEG1000，400g聚乳酸，IOOg三羥甲基丙烷放入燒杯中，并加熱到800C，待三羥甲基丙烷完全融化后，開動攪拌器，使其分散均勻，攪拌速度為200轉/分鐘，混合攪拌時間為10分鐘，得到多元醇B3。
[0061]多元醇B實施例4
[0062]稱取500g PTMEG2000，120g聚己內酯，380g三羥甲基丙烷放入燒杯中，并加熱到80°C，待三羥甲基丙烷完全融化后，開動攪拌器，使其分散均勻，攪拌速度為200轉/分鐘，混合攪拌時間為10分鐘，得到多元醇B4。
[0063]多元醇B實施例5
[0064]稱取500g PTMEG2000，230g聚己內酯，270g三羥甲基丙烷放入燒杯中，并加熱到80°C，待三羥甲基丙烷完全融化后，開動攪拌器，使其分散均勻，攪拌速度為200轉/分鐘，混合攪拌時間為10分鐘，得到多元醇B5。
[0065]多元醇B實施例6
[0066]稱取500g PTMEG2000，350g聚己內酯，150g三羥甲基丙烷放入燒杯中，并加熱到80°C，待三羥甲基丙烷完全融化后，開動攪拌器，使其分散均勻，攪拌速度為200轉/分鐘，混合攪拌時間為10分鐘，得到多元醇B6。
[0067]拋光層制備方法
[0068]拋光層實施例1
[0069]稱取IOOg多元醇BI和固化劑C3.3, 二氯-4.V -二苯甲基烷二胺(MOCA) 20g放入燒杯中，升溫到110°c，待固化劑C融化后并開動攪拌，使其混合均勻。將其放入80°C真空干燥箱中，真空脫泡，真空度為-0.096MPa，脫泡時間大約30分鐘。待其降溫至40°C時，加入質量比為1%的空心聚合物微球體(AkzoNobel制造的EXPANCEL.551DE40d42)混合，所述微球體的重均直徑為15-50微米，使用高剪切混合器以大約4000轉/分鐘的轉速進行混合，將微球體均勻地分散在混合物中，即得拋光層白料。稱取80g預聚體A2，加入到上述拋光層白料中，使用高速混合器以大約3500轉/分鐘的轉速進行混合，最終的混合物澆筑到模具中，使其室溫膠凝30分鐘，脫模，置于固化烘箱中，在90°C保持16小時，然后在半小時內降至室溫，即得拋光層1-1，所得材料性能如下:邵氏硬度55D，密度1.lg/cm3，斷裂伸長率 100%。
[0070]拋光層實施例2
[0071]稱取IOOg多元醇BI和固化劑C3.3, 二氯-4.V -二苯甲基烷二胺(MOCA) 15g放入燒杯中，升溫到110°C，待固化劑C融化后并開動攪拌，使其混合均勻。將其放入80V真空干燥箱中，真空脫泡，真空度為-0.096MPa，脫泡時間大約20分鐘。待其降溫至室溫時，加入質量比為1%的空心聚合物微球體(AkzoNobel制造的EXPANCEL.551DE40d42)混合，所述微球體的重均直徑為15-50微米，使用高剪切混合器以大約4000轉/分鐘的轉速進行混合，將微球體均勻地分散在混合物中，即得拋光層白料。稱取90g預聚體A3，加入到上述拋光層白料中，使用高速混合器以大約3500轉/分鐘的轉速進行混合，最終的混合物澆筑到模具中，使其室溫膠凝40分鐘，脫模，置于固化烘箱中，在90°C保持16小時，然后在半小時內降至室溫。即得拋光層1-2，所得材料性能如下:邵氏硬度54D，密度0.81g/cm3，斷裂伸長率 150%。
[0072]拋光層實施例3
[0073]稱取IOOg環(huán)保多元醇B2和固化劑C3.3, 二氯-4.V -二苯甲基烷二胺(MOCA)18g放入燒杯中，升溫到110°C，待固化劑C融化后并開動攪拌，使其混合均勻。將其放入80°C真空干燥箱中，真空脫泡，真空度為-0.096MPa，脫泡時間大約20分鐘。待其降溫至室溫時，加入質量比為1%的空心聚合物微球體(AkzoNobel制造的EXPANCEL.551DE40d42)混合，所述微球體的重均直徑為15-50微米，使用高剪切混合器以大約4000轉/分鐘的轉速進行混合，將微球體均勻地分散在混合物中，即得拋光層白料。稱取60g預聚體A3，加入到上述拋光層白料中，使用高速混合器以大約3500轉/分鐘的轉速進行混合，最終的混合物澆筑到模具中，使其室溫膠凝25分鐘，脫模，置于固化烘箱中，在90°C保持16小時，然后在半小時內降至室溫。即得拋光層1-3，所得材料性能如下:邵氏硬度52D，密度0.78g/cm3，斷裂伸長率130%。
[0074]拋光層實施例4
[0075]稱取IOOg環(huán)保多元醇B2和固化劑C3.3, 二氯-4.V -二苯甲基烷二胺(MOCA)7g放入燒杯中，升溫到110°C，待固化劑C融化后并開動攪拌，使其混合均勻。將其放入80V真空干燥箱中，真空脫泡，真空度為-0.096MPa，脫泡時間大約20分鐘。待其降溫至室溫時，加入質量比為1%的空心聚合物微球體(AkzoNobel制造的EXPANCEL.551DE40d42)混合，所述微球體的重均直徑為15-50微米，使用高剪切混合器以大約4000轉/分鐘的轉速進行混合，將微球體均勻地分散在混合物中，即得拋光層白料。稱取50g預聚體A2，加入到上述拋光層白料中，使用高速混合器以大約3500轉/分鐘的轉速進行混合，最終的混合物澆筑到模具中，使其室溫膠凝35分鐘，脫模，置于固化烘箱中，在90°C保持16小時，然后在半小時內降至室溫。即得拋光層1-4，所得材料性能如下:邵氏硬度43D，密度0.72g/cm3，斷裂伸長率 I40%ο
[0076]拋光層實施例5
[0077]稱取IOOg環(huán)保多元醇B3和固化劑C3.3' 二氯-4.4' -二苯甲基烷二胺(MOCA)50g放入燒杯中，升溫到110°C，待固化劑C融化后并開動攪拌，使其混合均勻。將其放入80°C真空干燥箱中，真空脫泡，真空度為-0.096MPa，脫泡時間大約20分鐘。待其降溫至室溫時，加入質量比為1%的空心聚合物微球體(AkzoNobel制造的EXPANCEL.551DE40d42)混合，所述微球體的重均直徑為15-50微米，使用高剪切混合器以大約4000轉/分鐘的轉速進行混合，將微球體均勻地分散在混合物中，即得拋光層白料。稱取32g預聚體A3，加入到上述拋光層白料中，使用高速混合器以大約3500轉/分鐘的轉速進行混合，最終的混合物澆筑到模具中，使其室溫膠凝40分鐘，脫模，置于固化烘箱中，在90°C保持16小時，然后在半小時內降至室溫。即得拋光層1-5，所得材料性能如下:邵氏硬度48D，密度0.75g/cm3，斷裂伸長率160%。
[0078]拋光層實施例6
[0079]稱取IOOg環(huán)保多元醇B3和固化劑C3.3, 二氯-4.V -二苯甲基烷二胺(MOCA)40g放入燒杯中，升溫到110°C，待固化劑C融化后并開動攪拌，使其混合均勻。將其放入80°C真空干燥箱中，真空脫泡，真空度為-0.096MPa，脫泡時間大約20分鐘。待其降溫至室溫時，加入質量比為1%的空心聚合物微球體(AkzoNobel制造的EXPANCEL.551DE40d42)混合，所述微球體的重均直徑為15-50微米，使用高剪切混合器以大約4000轉/分鐘的轉速進行混合，將微球體均勻地分散在混合物中，即得拋光層白料。稱取40g預聚體A2，加入到上述拋光層白料中，使用高速混合器以大約3500轉/分鐘的轉速進行混合，最終的混合物澆筑到模具中，使其室溫膠凝28分鐘，脫模，置于固化烘箱中，在90°C保持16小時，然后在半小時內降至室溫。即得拋光層1-6，所得材料性能如下:邵氏硬度60D，密度0.82g/cm3，斷裂伸長率110%。
[0080]拋光層實施例7
[0081]稱取IOOg環(huán)保多元醇B2和固化劑C3.3, 二氯-4.V -二苯甲基烷二胺(MOCA)45g放入燒杯中，升溫到110°C，待固化劑C融化后并開動攪拌，使其混合均勻。將其放入80°C真空干燥箱中，真空脫泡，真空度為-0.096MPa，脫泡時間大約20分鐘。待其降溫至室溫時，加入質量比為1%的空心聚合物微球體(AkzoNobel制造的EXPANCEL.551DE40d42)混合，所述微球體的重均直徑為15-50微米，使用高剪切混合器以大約4000轉/分鐘的轉速進行混合，將微球體均勻地分散在混合物中，即得拋光層白料。稱取75g預聚體A4，加入到上述拋光層白料中，使用高速混合器以大約3500轉/分鐘的轉速進行混合，最終的混合物澆筑到模具中，使其室溫膠凝35分鐘，脫模，置于固化烘箱中，在90°C保持16小時，然后在半小時內降至室溫。即得拋光層1-7，所得材料性能如下:邵氏硬度65D，密度0.81g/cm3，斷裂伸長率180%。
[0082]拋光層實施例8
[0083]稱取IOOg環(huán)保多元醇BI和固化劑C3.3, 二氯-4.V -二苯甲基烷二胺(MOCA)50g放入燒杯中，升溫到110°C，待固化劑C融化后并開動攪拌，使其混合均勻。將其放入80°C真空干燥箱中，真空脫泡，真空度為-0.096MPa，脫泡時間大約20分鐘。待其降溫至室溫時，加入質量比為1%的空心聚合物微球體(AkzoNobel制造的EXPANCEL.551DE40d42)混合，所述微球體的重均直徑為15-50微米，使用高剪切混合器以大約4000轉/分鐘的轉速進行混合，將微球體均勻地分散在混合物中，即得拋光層白料。稱取23g預聚體A7，加入到上述拋光層白料中，使用高速混合器以大約3500轉/分鐘的轉速進行混合，最終的混合物澆筑到模具中，使其室溫膠凝約20分鐘，脫模，置于固化烘箱中，在90°C保持16小時，然后在半小時內降至室溫。即得拋光層1-8，所得材料性能如下:邵氏硬度70D，密度0.95g/cm3,斷裂伸長率60%。
[0084]緩沖層制備方法
[0085]緩沖層實施例1
[0086]稱取IOOg多元醇B4和固化劑C3.3' 二氯-4.V -二苯甲基烷二胺(MOCA) 31g放入燒杯中，升溫到110°C，待固化劑C融化后并開動攪拌，使其混合均勻。將其放入80V真空干燥箱中，真空脫泡，真空度為-0.096MPa，脫泡時間大約30分鐘。待其降溫至室溫時，加入30g預聚體A4,使用高速混合器以大約3500轉/分鐘的轉速進行混合,最終的混合物澆筑到模具中，使其室溫膠凝約5分鐘，脫模，置于固化烘箱中，在90°C保持16小時，然后在半小時內降至室溫。即得緩沖層2-1，所得材料性能如下:邵氏硬度35D，密度0.36g/cm3，斷裂伸長率225%。
[0087]緩沖層實施例2
[0088]稱取IOOg多元醇B5和固化劑C3.3' 二氯-4.V -二苯甲基烷二胺(MOCA) 28g放入燒杯中，升溫到110°C，待固化劑C融化后并開動攪拌，使其混合均勻。將其放入80V真空干燥箱中，真空脫泡，真空度為-0.096MPa，脫泡時間大約30分鐘。待其降溫至室溫時，加入50g預聚體A6,使用高速混合器以大約3500轉/分鐘的轉速進行混合,最終的混合物澆筑到模具中，使其室溫膠凝約5分鐘，脫模，置于固化烘箱中，在90°C保持16小時，然后在半小時內降至室溫。即得緩沖層2-2，所得材料性能如下:邵氏硬度30D，密度0.32g/cm3，斷裂伸長率245%。
[0089]緩沖層實施例3
[0090]稱取IOOg多元醇B6和固化劑C3.3' 二氯-4.V -二苯甲基烷二胺(MOCA) 15g放入燒杯中，升溫到110°C，待固化劑C融化后并開動攪拌，使其混合均勻。將其放入80V真空干燥箱中，真空脫泡，真空度為-0.096MPa，脫泡時間大約30分鐘。待其降溫至室溫時，加入40g預聚體A5,使用高速混合器以大約3500轉/分鐘的轉速進行混合,最終的混合物澆筑到模具中，使其室溫膠凝約4.5分鐘，脫模，置于固化烘箱中，在90°C保持16小時，然后在半小時內降至室溫。即得緩沖層2-3，所得材料性能如下:邵氏硬度12D，密度0.12g/cm3,斷裂伸長率300%。
[0091]緩沖層實施例4
[0092]稱取IOOg多元醇B6和固化劑C3.3' 二氯-4.V -二苯甲基烷二胺(MOCA) 36g放入燒杯中，升溫到110°C，待固化劑C融化后并開動攪拌，使其混合均勻。將其放入80V真空干燥箱中，真空脫泡，真空度為-0.096MPa，脫泡時間大約30分鐘。待其降溫至室溫時，加入60g預聚體A4,使用高速混合器以大約3500轉/分鐘的轉速進行混合,最終的混合物澆筑到模具中，使其室溫膠凝約5分鐘，脫模，置于固化烘箱中，在90°C保持16小時，然后在半小時內降至室溫。即得緩沖層2-4，所得材料性能如下:邵氏硬度26D，密度0.30g/cm3，斷裂伸長率255%。
[0093]緩沖層實施例5
[0094]稱取IOOg多元醇B4和固化劑C3.3' 二氯-4.V -二苯甲基烷二胺(MOCA) 42g放入燒杯中，升溫到110°C，待固化劑C融化后并開動攪拌，使其混合均勻。將其放入80V真空干燥箱中，真空脫泡，真空度為-0.096MPa，脫泡時間大約30分鐘。待其降溫至室溫時，加入70g預聚體A6，使用高速混合器以大約3500轉/分鐘的轉速進行混合，最終的混合物澆筑到模具中，使其室溫膠凝3.5分鐘，脫模，置于固化烘箱中，在90°C保持16小時，然后在半小時內降至室溫。即得緩沖層2-5，所得材料性能如下:邵氏硬度38D，密度0.40g/cm3，斷裂伸長率205%。
[0095]緩沖層實施例6
[0096]稱取IOOg多元醇B6和固化劑C3.3' 二氯-4.V -二苯甲基烷二胺(MOCA) 21g放入燒杯中，升溫到110°C，待固化劑C融化后并開動攪拌，使其混合均勻。將其放入80V真空干燥箱中，真空脫泡，真空度為-0.096MPa，脫泡時間大約30分鐘。待其降溫至室溫時，加入70g預聚體Al，使用高速混合器以大約3500轉/分鐘的轉速進行混合，最終的混合物澆筑到模具中，使其室溫膠凝5分鐘，脫模，置于固化烘箱中，在90°C保持16小時，然后在半小時內降至室溫。即得緩沖層2-6，所得材料性能如下:邵氏硬度20D，密度0.23g/cm3，斷裂伸長率272%。
[0097]緩沖層實施例7
[0098]稱取IOOg多元醇B5和固化劑C3.3' 二氯-4.V -二苯甲基烷二胺(MOCA)8.3g放入燒杯中，升溫到110°C，待固化劑C融化后并開動攪拌，使其混合均勻。將其放入80V真空干燥箱中，真空脫泡，真空度為-0.096MPa，脫泡時間大約30分鐘。待其降溫至室溫時，加入20g預聚體A4，使用高速混合器以大約3500轉/分鐘的轉速進行混合，最終的混合物澆筑到模具中，使其室溫膠凝5分鐘，脫模，置于固化烘箱中，在90°C保持16小時，然后在半小時內降至室溫。即得緩沖層2-7，所得材料性能如下:邵氏硬度25D，密度0.28g/cm3，斷裂伸長率260%。
[0099]緩沖層實施例8
[0100]稱取IOOg多元醇B6和固化劑C3.3' 二氯-4.V -二苯甲基烷二胺(M0CA)5g放入燒杯中，升溫到110°C，待固化劑C融化后并開動攪拌，使其混合均勻。將其放入80°C真空干燥箱中，真空脫泡，真空度為-0.096MPa,脫泡時間大約30分鐘。待其降溫至室溫時，力口入80g預聚體A6,使用高速混合器以大約3500轉/分鐘的轉速進行混合,最終的混合物燒筑到模具中，使其室溫膠凝3分鐘，脫模，置于固化烘箱中，在90°C保持16小時，然后在半小時內降至室溫。即得緩沖層2-8，所得材料性能如下:邵氏硬度15D，密度0.18g/cm3，斷裂伸長率280%。
[0101]透明底墊實施例1
[0102]將20g PET顆粒放入鋼制圓盤模具中，在200°C，IOMPa壓模機中壓制成型，即得透明底墊3-1。
[0103]透明底墊實施例2
[0104]將30g PP顆粒放入鋼制圓盤模具中，在180°C，8MPa壓模機中壓制成型，即得透明底墊3-2。
[0105]本發(fā)明中透明底墊的制備方法為現(xiàn)有技術，在此不作詳述。
[0106]聚氨酯拋光墊的制備實施例1
[0107]在緩沖層2-1的兩面均勻涂上薄層膠粘劑，將拋光層1-1和透明底墊3-1分別粘結在緩沖層2-1兩面，室溫下放置24小時待膠粘劑完全固化，即得聚氨酯拋光墊。
[0108]拋光墊制備如上例，即將緩沖層的兩面均勻涂上薄層膠粘劑，將拋光層和透明底墊分別粘結在緩沖層兩面，室溫下放置24小時待膠粘劑完全固化，即得聚氨酯拋光墊。在此不再贅述。
[0109]實驗例1:
[0110]將市場上常用于制備拋光墊拋光層和緩沖層的材料(如澳大利亞Era Polymers公司和法國Baule公司生成的預聚體)與本發(fā)明的的拋光層和緩沖層的物性參數(shù)及工藝條件對比，具體參見表1:
[0111]表I節(jié)能物性參數(shù)及工藝條件對比[0112]
【權利要求】
1.一種聚氨酯材料拋光墊，至少包括有拋光層、緩沖層和透明底墊，所述拋光層包括異氰酸根離子封端節(jié)能預聚體A、多元醇B和固化劑C以及空心聚合物微球體D混合后成形固化而成，其特征在于，所述異氰酸根離子封端節(jié)能預聚體A、多元醇B、固化劑C和空心聚合物微球體四者的混合質量比為5-100:5-100:5-50:0.15-10，其中，異氰酸根離子封端節(jié)能預聚體A分子量范圍為100-1000，含有游離的NCO質量含量范圍在10%-90%，粘度范圍100-500mPa.S，粘度測試溫度在20_50°C ;所述拋光層的邵氏硬度在41D-90D，密度在0.7-1.2g/ml，斷裂伸長率在 50%-200%。
2.如權利要求1所述的聚氨酯材料拋光墊，其特征在于，所述緩沖層包括異氰酸根離子封端節(jié)能預聚體A、多元醇B和固化劑C混合后成形固化而成，三者的混合混合質量比為5-100: 5-100:5-50，所述緩沖層的邵氏硬度在OT-40D，密度在0.1-0.4g/ml，斷裂伸長率在201%-300%。
3.如權利要求1或2所述的聚氨酯材料拋光墊，其特征在于，所述異氰酸根離子封端節(jié)能預聚體A是由多官能異氰酸酯與低分子量的多元醇反應生成，兩者的混合質量比為100:0.1-50。
4.如權利要求所述I或2的聚氨酯材料拋光墊，其特征在于，所述多元醇B由分子量為1000-3000的聚醚型多元醇PTMEG或聚酯型多元醇PPG中的至少一種，以及聚乳酸，聚己內酯或纖維素類材料、或是它們混合物、衍生物、低聚體或改性體中的至少一種，以及交聯(lián)劑三羥甲基丙烷，三者的混合質量比為100:20-50:10-60。
5.如權利要求1或2的聚氨酯材料拋光墊，其特征在于，所述固化劑C為3.3' 二氯-4.4' - 二苯甲基燒二胺。
6.—種權利要求1-5任一項聚氨酯材料拋光墊的制備方法,其特征在于,分別制備拋光層、緩沖層和透明底墊，然后將拋光層、緩沖層和透明底墊粘接后形成拋光墊，其特征在于， 所述拋光層的制備方法為: a.先將多官能異氰酸酯與低分子量的多元醇進行預聚反應后脫泡得到分子量范圍為100-1000，含有游離的NCO質量含量范圍在10%-90%，粘度范圍100_500mPa *S，粘度測試溫度在20-50°C的異氰酸根離子封端節(jié)能預聚體A ; b，將多元醇B和固化劑C混合脫泡后再依次加入空心聚合物微球體D和氰酸根離子封端節(jié)能預聚體A混合均勻得到膠凝混合物； c,將膠凝混合物澆注至模具中室溫下膠凝20-40分鐘后脫模，然后在90°C溫度下烘烤16小時，得到邵氏硬度在41D-90D，密度在0.7-1.2g/ml，斷裂伸長率在50%_200%的拋光墊。
7.如權利要求6所述的任一項聚氨酯材料拋光墊的制備方法，其特征在于， 所述緩沖層的制備方法為: 1).先將多官能異氰酸酯與低分子量的多元醇進行預聚反應后脫泡得到分子量范圍為100-1000，含有游離的NCO質量含量范圍在10%-90%，粘度范圍100_500mPa *S，粘度測試溫度在20-50°C的異氰酸根離子封端節(jié)能預聚體A ; 2)，將多元醇B和固化劑C混合脫泡后再加入氰酸根離子封端節(jié)能預聚體A混合均勻得到膠凝混合物； 3)，將膠凝混合物澆注至模具中室溫下膠凝3-5分鐘后脫模，然后在90°C溫度下烘烤16小時，得到邵氏硬度在OT-40D，密度在0.1-0.4g/ml，斷裂伸長率在201%_300%的緩沖層。
8.如權利要求6所述的任一項聚氨酯材料拋光墊的制備方法，其特征在于，所述多官能異氰酸酯與低分子量的多元醇反應時，兩者的混合質量比為100:0.1-50。
9.如權利要求所述6或7的聚氨酯材料拋光墊的制備方法，其特征在于，所述多元醇B由分子量為1000-3000的聚醚型多元醇PTMEG或聚酯型多元醇PPG中的至少一種，以及聚乳酸，聚己內酯或纖維素類材料、或是它們混合物、衍生物、低聚體或改性體中的至少一種，以及交聯(lián)劑三羥甲基丙烷，三者的混合質量比為100:20-50:10-60。
10.如權利要求6或7的聚氨酯材料拋光墊的制備方法，其特征在于，所述固化劑C為3.3' 二氣-4.4' _ 二苯甲基燒二胺。
11.如權利要求6或7的聚氨酯材料拋光墊的制備方法，其特征在于，所述氰酸根離子封端節(jié)能預聚體A的脫泡 工藝控制為真空度為-0.096MPa，溫度為80°C，時間為30-60分鐘。
【文檔編號】B24D18/00GK103862365SQ201410025957
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年1月21日 優(yōu)先權日:2014年1月21日
【發(fā)明者】朱順全, 梅黎黎, 李云峰 申請人:湖北鼎龍化學股份有限公司