CN103965832B - 一种抛光磨料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种抛光磨料，所述磨料包括碳化硅、弹性体、偶联剂和助剂；所述碳化硅一端嵌入弹性体中，另一端露出弹性体。本发明还提供了该抛光磨料的制备方法。本发明的弹性体可以缓冲磨料在研磨物质时产生的作用力，可避免玻璃表面划伤，克服了传统SiC抛光的表观缺陷问题，且磨料处理后可重复利用，大大降低了抛光成本。
Description
技术领域
本发明属于手机制造领域，尤其涉及一种用于手机视窗玻璃抛光的抛光磨料及其制备方法。
背景技术
众所周知，目前用于手机特别是智能手机上的视窗越来越多的使用玻璃，并且都大规模商业化，高端手机对视窗玻璃的表观要求越来越高，高质量、低成本的玻璃抛光材料成为市场选择的必然，目前的玻璃抛光主要采用的磨料是CeO2，SiC等微粒。
然而，由于CeO2磨料成本较高，且很难回收利用，造成成本及环境问题，而价格相对低廉的SiC由于其硬度较高很容易造成玻璃划伤，产品良率非常低。
发明内容
本发明为解决现有的抛光磨料的成本高，易于造成产品划伤的技术问题，提供一种成本低且不易划伤产品的抛光磨料及其制备方法。
本发明提供了一种抛光磨料，所述磨料包括碳化硅、弹性体、偶联剂和助剂；所述碳化硅一端嵌入弹性体中，另一端露出弹性体。
本发明还提供了一种抛光磨料的制备方法，该方法包括以下步骤：
S1、碳化硅偶联
将SiC与硅烷偶联剂混合搅拌，然后进行蒸干、烘干得到改性碳化硅；
S2、共混挤出造粒
将弹性体、助剂与改性碳化硅混合、熔融后挤出造粒。
本专利采用SiC和弹性体复合制作抛光磨料，由于该磨料中碳化硅的一端嵌入弹性体，另一端露出弹性体对被抛光物进行抛光，因此弹性体可以缓冲磨料在研磨物质时产生的作用力，可避免玻璃表面划伤，克服了传统SiC抛光的表观缺陷问题，且磨料处理后可重复利用，大大降低了抛光成本。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供了一种抛光磨料，所述磨料包括碳化硅、弹性体、偶联剂和助剂；所述碳化硅一端嵌入弹性体中，另一端露出弹性体。
根据本发明所提供的抛光磨料，以磨料的总重量为基准，所述碳化硅的含量为10-40wt%。
根据本发明所提供的抛光磨料，以磨料的总重量为基准，所述弹性体的含量为55-85wt%，所述偶联剂的含量为3-5wt%，所述助剂的含量为0.5-2wt%。
本发明采用硅完偶联剂在挤出混练过程中使磨粒嵌入TPU内部，磨粒与TPU在偶联剂作用下桥接在一起形成岛状结构。该岛状结构可以在研磨物质时有宦晓红作用，减小或避免在研磨时对产品的划伤。该含量范围内的弹性磨料，既保证了磨料制备的稳定性，又能在玻璃抛光中保证抛光效率和抛光质量。
根据本发明所提供的抛光磨料，为了更好的与碳化硅结合并且有好的缓冲作用，优选地，所述弹性体为热塑性聚氨酯类弹性体TPU、苯乙烯类弹性体TPS、烯烃类弹性体TPO、氯乙烯类弹性体（TPVC，TCPE）、硅共聚热塑性弹性体TPSIV和聚醋酸乙烯酯EVA中的至少一种。更优选为热塑性聚氨酯弹性体。所述热塑性聚氨酯弹性体具有良好的耐磨性及回弹力。
根据本发明所提供的抛光磨料，优选地，所述热塑性聚氨酯弹性体的重均分子量为50000-80000。该分子量的TPU硬度利于抛光，分子量低于50000，合成的弹性磨材质较软，料抛光效率较低；分子量高于80000，弹性较低，抛光易造成玻璃表面划伤。
根据本发明所提供的抛光磨料，优选地，所述磨料的平均粒径为200-400目，磨料粒径小于200目，颗粒较大，抛光时易造成玻璃划伤，而粒径大于400目，切削作用下降，抛光效率低。
根据本发明所提供的抛光磨料，优选地，所述碳化硅的平均粒径为30000-80000目，碳化硅小于30000目，颗粒较大，抛光时易造成玻璃划伤，而碳化硅大于80000目，切削作用下降，抛光效率低。
根据本发明所提供的抛光磨料，优选地，所述助剂为分散剂和抗氧剂。
本发明还提供了一种抛光磨料的制备方法，该方法包括以下步骤：
S1、碳化硅偶联
将SiC与硅烷偶联剂混合搅拌，然后进行蒸干、烘干得到改性碳化硅；
S2、共混挤出造粒
将弹性体、助剂与改性碳化硅混合、熔融后挤出造粒。
根据本发明所提供的制备方法，为了得到所需的粒径的磨料，优选地，在所述步骤S2之后将磨料粉碎后在研磨筛选出所需粒径。
根据本发明所提供的制备方法，优选地，所述挤出造粒的条件为：熔融温度为160-220℃，挤出机主螺杆转速100-200r/min，喂料转速10-30r/min。
本专利采用6000目SiC和弹性体共混的方法制备复合弹性磨料，操作简单，生产效率高等优点。同时克服了单纯SiC微粒抛光对玻璃表面造成的划伤，提高了产品良率。由于复合磨料为300目远高于SiC的6000目，所以抛光回收后的磨料经过简单的筛选处理可重复利用，回收率高达60%。
下面通过具体实施例对本发明进行进一步的详细说明。
实施例1
1、SiC偶联处理
a.取5重量份的的硅烷偶联剂KH570加入 95%乙醇中形成溶液a1，搅拌30min；
b.将20重量份平均粒径为3000目的SiC加入溶液 a1中，使用磁力搅拌器搅拌4h后蒸干，将蒸干后的SiC烘干得到改性碳化硅；
2、共混挤出造粒
将73重量份重均分子量为50000的硅共聚热塑性弹性体、1重量份分散剂、1重量份抗氧化剂与上述改性碳化硅混合搅拌、熔融后挤出造粒。条件如下：
a.TPU&SiC混合材料熔融温度：190℃
b.挤出机主螺杆转速200r/min
c.喂料转速16r/min
3、粉碎与碾磨
将磨料粉碎后在液氮冷却磨粉机（上海高桥机械厂，-70℃）中碾磨成300目弹性颗粒；
4、磨料筛选
使用200目及400目筛网筛选弹性磨料A1，使其D50集中分布在300目，同时也防止碾磨过程中被剥离的SiC微粒混入磨料。
实施例2
1、SiC偶联处理
a.取3重量份的硅烷偶联剂KH570加入 95%乙醇中形成溶液a2，搅拌30min；
b.将30重量份平均粒径为5000目的SiC加入溶液 a2中，使用磁力搅拌器搅拌4h后蒸干，将蒸干后的SiC烘干得到改性碳化硅；
2、共混挤出造粒
将66重量份重均分子量为70000的聚醋酸乙烯酯、0.5重量份分散剂、0.5重量份抗氧化剂与上述改性碳化硅混合搅拌、熔融后挤出造粒。条件如下：
a.TPU&SiC混合材料熔融温度：160℃
b.挤出机主螺杆转速180r/min
c.喂料转速10r/min
3、粉碎与碾磨
将磨料粉碎后在液氮冷却磨粉机（上海高桥机械厂，-70℃）中碾磨成300目弹性颗粒；
4、磨料筛选
使用200目及400目筛网筛选弹性磨料A2，使其D50集中分布在300目，同时也防止碾磨过程中被剥离的SiC微粒混入磨料。
实施例3
1、SiC偶联处理
a.取5重量份的硅烷偶联剂KH570加入 95%乙醇中形成溶液a3，搅拌30min；
b.将25重量份平均粒径为8000目的SiC加入溶液a3中，使用磁力搅拌器搅拌4h后蒸干，将蒸干后的SiC烘干得到改性碳化硅；
2、共混挤出造粒
将69重量份重均分子量为50000的热塑性聚氨酯、0.5重量份分散剂、0.5重量份抗氧化剂与上述改性碳化硅混合搅拌、熔融后挤出造粒。条件如下：
a.TPU&SiC混合材料熔融温度：220℃
b.挤出机主螺杆转速100r/min
c.喂料转速30r/min
3、粉碎与碾磨
将磨料粉碎后在液氮冷却磨粉机（上海高桥机械厂，-70℃）中碾磨成300目弹性颗粒；
4、磨料筛选
使用200目及400目筛网筛选弹性磨料A3，使其D50集中分布在300目，同时也防止碾磨过程中被剥离的SiC微粒混入磨料。
实施例4
1、SiC偶联处理
a.取4重量份的硅烷偶联剂KH570加入 95%乙醇中形成溶液a4，搅拌30min；
b.将10重量份平均粒径为6000目的SiC加入溶液a4中，使用磁力搅拌器搅拌4h后蒸干，将蒸干后的SiC烘干得到改性碳化硅；
2、共混挤出造粒
将85重量份重均分子量为80000的热塑性聚氨酯、0.5重量份分散剂、0.5重量份抗氧化剂与上述改性碳化硅混合搅拌、熔融后挤出造粒。条件如下：
a.TPU&SiC混合材料熔融温度：200℃
b.挤出机主螺杆转速150r/min
c.喂料转速20r/min
3、粉碎与碾磨
将磨料粉碎后在液氮冷却磨粉机（上海高桥机械厂，-70℃）中碾磨成300目弹性颗粒；
4、磨料筛选
使用200目及400目筛网筛选弹性磨料A4，使其D50集中分布在300目，同时也防止碾磨过程中被剥离的SiC微粒混入磨料。
实施例5
1、SiC偶联处理
a.取3重量份的硅烷偶联剂KH570加入 95%乙醇中形成溶液a5，搅拌30min；
b.将40重量份平均粒径为4000目的SiC加入溶液a5中，使用磁力搅拌器搅拌4h后蒸干，将蒸干后的SiC烘干得到改性碳化硅；
2、共混挤出造粒
将55重量份重均分子量为60000的热塑性聚氨酯、1重量份分散剂、1重量份抗氧化剂与上述改性碳化硅混合搅拌、熔融后挤出造粒。条件如下：
a.TPU&SiC混合材料熔融温度：190℃
b.挤出机主螺杆转速200r/min
c.喂料转速16r/min
3、粉碎与碾磨
将磨料粉碎后在液氮冷却磨粉机（上海高桥机械厂，-70℃）中碾磨成300目弹性颗粒；
4、磨料筛选
使用200目及400目筛网筛选弹性磨料A5，使其D50集中分布在300目，同时也防止碾磨过程中被剥离的SiC微粒混入磨料。
实施例6
1、SiC偶联处理
a.取3重量份的硅烷偶联剂KH570加入 95%乙醇中形成溶液a6，搅拌30min；
b.将40重量份平均粒径为4000目的SiC加入溶液a6中，使用磁力搅拌器搅拌4h后蒸干，将蒸干后的SiC烘干得到改性碳化硅；
2、共混挤出造粒
将55重量份重均分子量为60000的苯乙烯类弹性体、1重量份分散剂、1重量份抗氧化剂与上述改性碳化硅混合搅拌、熔融后挤出造粒。条件如下：
a.TPU&SiC混合材料熔融温度：190℃
b.挤出机主螺杆转速200r/min
c.喂料转速16r/min
3、粉碎与碾磨
将磨料粉碎后在液氮冷却磨粉机（上海高桥机械厂，-70℃）中碾磨成300目弹性颗粒；
4、磨料筛选
使用200目及400目筛网筛选弹性磨料A6，使其D50集中分布在300目，同时也防止碾磨过程中被剥离的SiC微粒混入磨料。
对比例1
采用商购的氧化铈（成都大洋化工有限公司，型号CP-2）作为磨料CA1。
对比例2
采用商购的碳化硅（深圳微纳超细材料有限公司，型号W1.5）作为磨料CA2。
实施例7-12
将磨料A1-A6分别按1：10比例用水稀释加入玻璃研磨抛光机的液槽内，进行玻璃抛光处理，被抛光玻璃为康宁Gorilla玻璃。设定磨盘转速40rpm，压力0.2MPa，抛光圈数3600，完成后清洗玻璃，得到抛光产品B1-B6。
对比例3-4
按照是实施例7-12的方法对康宁Gorilla玻璃进行抛光，得到抛光产品CB1和CB2。区别在于：所用磨料分别为CA1和CA2。
测试方法及结果
1、外观
分别将产品B1-B6及CB1、CB2置于光学显微镜下，放大100倍观察，表面无划伤痕既为良品，否则为不良品，结果见表1。
2、粗糙度
使用干涉显微镜分别产品B1-B6及CB1、CB2的表面粗糙度，将产品B1-B6及CB1、CB2分别置于显微镜载物台，使用单色光照射后由于表面粗糙而产生干涉光，一起通过对干涉光的测量直接计算出试样Ra值，表面粗糙度 Ra介于0.005-0.009um，既为良品。结果见表1。
3、抛光时间
记录分别用A1-A6及CA1对1块康宁Gorilla玻璃进行抛光的时间，结果见表1。
表1
。
从表1中可以看出，本发明的磨料对玻璃进行抛光，玻璃表面没有划伤或者有轻微划痕，对比例的磨料为氧化铈的抛光效果好，而磨料为碳化硅的抛光划伤很严重，不能满足需要。说明用本发明的磨料进行的抛光比单纯的碳化硅的抛光效果好，能够达到或者基本达到氧化铈达到的效果，但是氧化铈的价格是本发明的磨料的10倍以上，节约了成本。同时用本发明的磨料对玻璃进行抛光，玻璃表面的粗糙度符合要求，而单纯用碳化硅对玻璃进行抛光的玻璃表面比较粗糙，不符合要求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (12)
1.一种抛光磨料，其特征在于：所述磨料包括碳化硅、弹性体、偶联剂和助剂；所述碳化硅一端嵌入弹性体中，另一端露出弹性体。
2.根据权利要求1所述的抛光磨料，其特征在于，以磨料的总重量为基准，所述碳化硅的含量为10-40wt%。
3.根据权利要求1所述的抛光磨料，其特征在于，以磨料的总重量为基准，所述弹性体的含量为55-85wt%，所述偶联剂的含量为3-5wt%，所述助剂的含量为0.5-2wt%。
4.根据权利要求1所述的抛光磨料，其特征在于：所述弹性体为热塑性聚氨酯类弹性体、苯乙烯类弹性体、烯烃类弹性体、氯乙烯类弹性体、硅共聚热塑性弹性体和聚醋酸乙烯酯中的至少一种 。
5.根据权利要求4所述的抛光磨料，其特征在于：所述弹性体为热塑性聚氨酯弹性体。
6.根据权利要求1所述的抛光磨料，其特征在于：所述弹性体的重均分子量为50000-80000。
7.根据权利要求1所述的抛光磨料，其特征在于：所述磨料的平均粒径为200-400目。
8.根据权利要求1所述的抛光磨料，其特征在于：所述碳化硅的平均粒径为3000-8000目。
9.根据权利要求1所述的抛光磨料，其特征在于：所述助剂为分散剂和抗氧剂。
10.一种权利要求1所述的抛光磨料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
S1、碳化硅偶联
将SiC与硅烷偶联剂混合搅拌，然后进行蒸干、烘干得到改性碳化硅；
S2、共混挤出造粒
将弹性体、助剂与改性碳化硅混合、熔融后挤出造粒。
11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤S2之后将磨料粉碎后再研磨筛选出所需粒径。
12.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述挤出造粒的条件为：熔融温度为160-220℃，挤出机主螺杆转速100-200r/min，喂料转速10-30r/min。
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