本發(fā)明涉及硅溶膠制備領(lǐng)域，特別涉及一種聚合物改性硅溶膠的制備工藝。
背景技術(shù)：
硅溶膠，又稱(chēng)硅酸水溶膠或二氧化硅水溶膠，已廣泛應(yīng)用于精密鑄造、催化劑載體、涂料、造紙和紡織等行業(yè)。由于硅溶膠耐水性好，耐高溫性強(qiáng)，又具有透氣性、分散性、抗滑性和無(wú)污染性等特點(diǎn)，故其在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用都具有特殊的重要地位。目前工業(yè)上成熟的制備方法是離子交換法和單質(zhì)硅溶解法。在半導(dǎo)體材料cmp過(guò)程中，需要硅溶膠具有良好的硬度、拋光速率以及穩(wěn)定性。如cn101754929b公開(kāi)的改性二氧化硅溶膠，通過(guò)向二氧化硅溶膠中加入表面活性劑和含有環(huán)氧基基團(tuán)的硅烷偶聯(lián)劑對(duì)硅溶膠進(jìn)行改性，使其具有良好的拋光速率。但是上述改性方法得到的改性硅溶膠穩(wěn)定性均不是很理想，在長(zhǎng)期儲(chǔ)存下粘度會(huì)明顯增高，甚至凝膠化，如果儲(chǔ)存環(huán)境溫度較高這種趨勢(shì)就更加明顯。此外通過(guò)該方法得到的改性硅溶膠重復(fù)利用率低。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種聚合物改性硅溶膠的制備工藝。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種聚合物改性硅溶膠的制備工藝，其創(chuàng)新點(diǎn)在于：包括下述步驟
a）將活性硅酸與堿性化合物混合，使得混合物的ph為9，然后進(jìn)行加熱熟化；
b）向步驟a的所得物中加入活性硅酸，并保持所得物為堿性，然后保溫，得到硅溶膠；并任選將所得的硅溶膠進(jìn)行濃縮；
c）將步驟b制備的硅溶膠通過(guò)強(qiáng)酸性陽(yáng)離子樹(shù)脂，使ph降低至6以下，然后加入金屬離子螯合劑，調(diào)節(jié)ph為1.0-5.0，靜置；
d）將步驟c所得物依次通過(guò)強(qiáng)酸性陽(yáng)離子樹(shù)脂、陰離子樹(shù)脂、強(qiáng)酸性陽(yáng)離子樹(shù)脂，得到ph值為1.0-5.0的酸性硅溶膠；任選地，向所得酸性硅溶膠中加入不含金屬離子的堿性化合物，得到ph值為8.5-11.5的堿性硅溶膠；
e）將步驟d中的制得的硅溶膠取2000份放入反應(yīng)容器中，向其中加入210質(zhì)量份的去離子水，加熱升溫至881-85℃，保持881-85℃恒溫至反應(yīng)完畢，形成均一穩(wěn)定體系；
f）保持反應(yīng)容器中體系溫度為81-85℃，在攪拌狀態(tài)下向反應(yīng)容器中緩慢加入60質(zhì)量份的聚合物改性劑，所述聚合物改性劑需在30min內(nèi)加完，然后繼續(xù)恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)體系5h直至反應(yīng)完畢，在5h內(nèi)每隔30min用ph調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的ph值在10-11范圍內(nèi)，得到聚合物改性硅溶膠。
進(jìn)一步的，所述聚合物改性劑是kh570、kh792、dl602、l171中的一種或多種。
進(jìn)一步的，所述ph調(diào)節(jié)劑是濃度為0.5％的氫氧化鈉溶液。
進(jìn)一步的，所述堿性化合物為四甲基氫氧化銨、四乙基氫氧化銨、四丙基氫氧化銨，優(yōu)選四甲基氫氧化銨。
進(jìn)一步的，所述螯合劑包括至少一種無(wú)機(jī)酸和一種含氮有機(jī)多元膦酸，其中所述無(wú)機(jī)酸為鹽酸、硫酸或它們的混合物；所述含氮有機(jī)多元膦酸為乙二胺四亞甲基膦酸、乙二胺四亞乙基膦酸、二乙三胺五亞甲基膦酸、丙二胺四亞乙基膦酸或它們的混合物。
進(jìn)一步的，所用堿性化合物為氨水、乙二胺、三乙醇胺、四甲基氫氧化銨、四乙基氫氧化銨、四丙基氫氧化銨。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：通過(guò)對(duì)生產(chǎn)工藝流程的精確控制以及改性劑的合理配伍及配比，取得了如下的技術(shù)效果：將改性時(shí)間控制在5h左右，且不含表面活性劑、分散劑等外加助劑，節(jié)約了生產(chǎn)工序，且通過(guò)該工藝制備得到的改性硅溶膠，具有如下特性：具有良好的拋光性能和硬度；能夠保持40％的高質(zhì)量濃度；穩(wěn)定性極好，50℃下貯存2年未發(fā)生凝膠、沉淀等現(xiàn)象，并且運(yùn)動(dòng)粘度可一直維持在5cst以內(nèi)；制成拋光液后可重復(fù)使用至少20次以上拋光性能不變。
本發(fā)明的硅溶膠純度高且穩(wěn)定性高。
具體實(shí)施方式
下面的實(shí)施例可以使本專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明，但并不因此將本發(fā)明限制在所述的實(shí)施例范圍之中。
本發(fā)明的聚合物改性硅溶膠的制備工藝通過(guò)下述工藝制備而成：
第一步，將活性硅酸與堿性化合物混合，使得混合物的ph為9，然后進(jìn)行加熱熟化。
在上述步驟中，堿性化合物為四甲基氫氧化銨、四乙基氫氧化銨、四丙基氫氧化銨，優(yōu)選四甲基氫氧化銨。
第二步，向第一步的所得物中加入活性硅酸，并保持所得物為堿性，然后保溫，得到硅溶膠；并任選將所得的硅溶膠進(jìn)行濃縮。
第三步，將第二步制備的硅溶膠通過(guò)強(qiáng)酸性陽(yáng)離子樹(shù)脂，使ph降低至6以下，然后加入金屬離子螯合劑，調(diào)節(jié)ph為1.0-5.0，靜置。
在上述步驟中，螯合劑包括至少一種無(wú)機(jī)酸和一種含氮有機(jī)多元膦酸，其中所述無(wú)機(jī)酸為鹽酸、硫酸或它們的混合物；所述含氮有機(jī)多元膦酸為乙二胺四亞甲基膦酸、乙二胺四亞乙基膦酸、二乙三胺五亞甲基膦酸、丙二胺四亞乙基膦酸或它們的混合物。
第四步，將第三步所得物依次通過(guò)強(qiáng)酸性陽(yáng)離子樹(shù)脂、陰離子樹(shù)脂、強(qiáng)酸性陽(yáng)離子樹(shù)脂，得到ph值為1.0-5.0的酸性硅溶膠；任選地，向所得酸性硅溶膠中加入不含金屬離子的堿性化合物，得到ph值為8.5-11.5的堿性硅溶膠。
第五步，將第四步中的制得的硅溶膠取2000份放入反應(yīng)容器中，向其中加入210質(zhì)量份的去離子水，加熱升溫至881-85℃，保持881-85℃恒溫至反應(yīng)完畢，形成均一穩(wěn)定體系。
第六步，保持反應(yīng)容器中體系溫度為81-85℃，在攪拌狀態(tài)下向反應(yīng)容器中緩慢加入60質(zhì)量份的聚合物改性劑，所述聚合物改性劑需在30min內(nèi)加完，然后繼續(xù)恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)體系5h直至反應(yīng)完畢，在5h內(nèi)每隔30min用ph調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的ph值在10-11范圍內(nèi)，得到聚合物改性硅溶膠。
在上述步驟中，聚合物改性劑是kh570、kh792、dl602、l171中的一種或多種，ph調(diào)節(jié)劑是濃度為0.5％的氫氧化鈉溶液。
通過(guò)對(duì)生產(chǎn)工藝流程的精確控制以及改性劑的合理配伍及配比，取得了如下的技術(shù)效果：將改性時(shí)間控制在5h左右，且不含表面活性劑、分散劑等外加助劑，節(jié)約了生產(chǎn)工序，且通過(guò)該工藝制備得到的改性硅溶膠，具有如下特性：具有良好的拋光性能和硬度；能夠保持40％的高質(zhì)量濃度；穩(wěn)定性極好，50℃下貯存2年未發(fā)生凝膠、沉淀等現(xiàn)象，并且運(yùn)動(dòng)粘度可一直維持在5cst以內(nèi)；制成拋光液后可重復(fù)使用至少20次以上拋光性能不變。
本發(fā)明的硅溶膠純度高且穩(wěn)定性高。
本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。