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CN111015535B - 一种具有特殊结构的精密抛光膜及其制备方法 - Google Patents

一种具有特殊结构的精密抛光膜及其制备方法 Download PDF

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CN111015535B CN201911275171.4A CN201911275171A CN111015535B CN 111015535 B CN111015535 B CN 111015535B CN 201911275171 A CN201911275171 A CN 201911275171A CN 111015535 B CN111015535 B CN 111015535B
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Abstract

本发明涉及抛光膜技术领域，具体涉及一种具有特殊结构的精密抛光膜及其制备方法，该精密抛光膜包括基材层和设置于所述基材层表面的涂层，所述涂层中分布有磨料，所述涂层包括间隔设置的密纹区和疏纹区，所述密纹区的磨料分布密度大于疏纹区的磨料分布密度，相邻的密纹区与疏纹区的间隔距离为20‑200μm。本发明的精密抛光膜，结构新颖，通过密纹区和疏纹区的设置，密纹区增强对工件的打磨性，而打磨后的工件削末则通过疏纹区导出，避免打磨削末堵塞在抛光膜上而影响抛光效率和效果，使得抛光膜能有效提高抛光膜的抛光效率，且强弱打磨效果的间隔设置，避免出现划伤、凹痕等现象。

Description

一种具有特殊结构的精密抛光膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及抛光膜技术领域，具体涉及一种具有特殊结构的精密抛光膜及其制备方法。
背景技术
目前的精密抛光产品中，为了保证塑料薄膜基材的涂布性能和附着力，行业内一般的精密抛光膜是采用的都是溶剂型树脂胶黏剂，但溶剂型的树脂胶黏剂会释放VOC，污染环境，不利于环保发展。
此外，行业内一般的精密抛光膜是平整且磨料是均匀分布的，这种纯平的表面虽然抛光Ra值比较小，但是抛光速率较低，不适合对抛光速率要求高的工艺。
同时，行业内一般的精密抛光膜生产主要采用多辊式涂布、刮刀式涂布的方式；多辊式涂布的产品精度高，但是结构较为复杂，对涂布辊的表面光洁度和同心度、设备调节精度、轴承配置等要求很高，对操作人员要求高，降低了生产效率；刮刀式涂布结构简单，但是难以控制精度，不适合精密度高的抛光膜生产。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种具有特殊结构的精密抛光膜，该抛光膜的结构新颖，通过密纹区和疏纹区的设置，密纹区增强对工件的打磨性，而打磨后的工件削末则通过疏纹区导出，避免打磨削末堵塞在抛光膜上而影响抛光效率和效果，使得抛光膜能有效提高抛光膜的抛光效率，且强弱打磨效果的间隔设置，避免打磨工件出现划伤、凹痕等现象。
本发明的另一目的在于提供一种具有特殊结构的精密抛光膜的制备方法，该制备方法操作简单，易于控制，生产效率高，生产成本低，能使制得的精密抛光膜质量稳定，能对工件进行均匀的打磨，可大规模生产。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种具有特殊结构的精密抛光膜，包括基材层和设置于所述基材层表面的涂层，所述涂层中分布有磨料，所述涂层包括间隔设置的密纹区和疏纹区，所述密纹区的磨料分布密度大于疏纹区的磨料分布密度，相邻的密纹区与疏纹区的间隔距离为20-200μm。具体地，相邻的密纹区与疏纹区的间隔距离可以为20μm、60μm、120μm、160μm或200μm。
本发明的精密抛光膜结构新颖，通过密纹区和疏纹区的设置，疏密交替的纹路在打磨时产生微米级的震动，能够加快打磨时工件材料的碎裂和剥离，即产生磨屑的过程，从而提高打磨效率，而打磨后的工件磨屑又可以通过疏纹区导出，避免打磨削末堵塞在抛光膜上而影响抛光效率和效果，使得抛光膜能有效提高抛光膜的抛光效率，且强弱打磨效果的间隔设置，避免出现划伤、凹痕等现象，实用性高。
优选的，所述密纹区的磨料分布密度与疏纹区的磨料分布密度之比为10-50:1；所述密纹区和疏纹区均呈条纹状。具体地，所述密纹区的磨料分布密度与疏纹区的磨料分布密度之比为10:1、20:1、30:1、40:1或50:1。
优选的，所述基材层的厚度为50-200μm；所述涂层的密纹区的最高处厚度a为磨料粒径的1.5-3倍；所述涂层的疏纹区的最低处厚度b为磨料粒径的1-1.5倍。
本发明通过严格控制基材层、密纹区和疏纹区的厚度，使制得的涂层的截面呈波浪状，厚度较大的密纹区对工件进行较强的打磨，厚度相对较小的疏纹区对工件进行较弱的打磨，强弱打磨间隔进行，能提高对工件表面的抛光打磨效果，避免出现划伤、凹痕等现象，且疏密交替的纹路在打磨时产生微米级的震动，能够加快打磨时工件材料的碎裂和剥离，即产生磨屑的过程，从而提高打磨效率。具体地，所述基材层的厚度为50μm、100μm、120μm、150μm或200μm；所述涂层的密纹区的最高处厚度a为磨料粒径的1.5倍、2倍、2.5倍或3倍；所述涂层的疏纹区的最低处厚度b为磨料粒径的1倍、1.2倍、1.3倍或1.5倍。而当密纹区的最高处厚度a为磨料粒径的1.5倍时，疏纹区的厚度b并不为磨料粒径的1.5倍，即密纹区的厚度a与疏纹区的厚度b并不相等。
优选的，所述涂层由水性涂料制得，所述水性涂料包括如下重量份的原料：
Figure BDA0002315362250000031
本发明通过采用上述物料制备水性涂料，水作为涂料体系的稀释剂，不使用有机溶剂，减少VOC排放，且制得的涂料延展性好，易于涂覆在基材层的表面，且与基材层的粘结稳定，不易从基材层上脱离，稳定性高。
优选的，所述磨料为氧化铝、碳化硅、金刚石中的一种，所述磨料的强度高，分散性好，易于分散在涂料中，易于形成疏密纹结构，能对工件进行均匀的打磨。
优选的，所述磨料为经过改性处理的改性磨料，所述改性磨料由如下步骤制得：
步骤①：将聚氧化乙烯烷基芳基醚与去离子水混合，分散均匀后加入羧甲基纤维素钠，制得预分散液；利用去离子水将聚氧化乙烯烷基芳基醚溶解、分散，然后利用聚乙二醇提高体系的分散性，使得后续加入磨料和碳酸钙后体系分散均匀，悬浮性好，不易产生团聚，进而为聚氧化乙烯烷基芳基醚的活性基团接枝于磨料表面提供充分的接触面积，不因物料团聚而降低聚氧化乙烯烷基芳基醚与磨料的接触面积，提高接枝率；
步骤②：将磨料加入至步骤①制得的预分散液中，室温搅拌10-20min，然后升温至70-75℃，并在波长为332-350nm的紫外线照射下，搅拌20-30min，再加入碳酸钙，搅拌均匀，制得混合料，保温50-70min；在加入磨料和碳酸钙的粉体物料后，室温搅拌提高物料的分散性，然后提高温度，并在紫外照射的作用下促进聚氧化乙烯烷基芳基醚的活性基团接枝于磨料粒子的表面，最后保温处理，保证接枝反应的充分性，同时能促使碳酸钙吸附于接枝改性处理后的磨料的表面，形成物理吸附层，提高磨料在涂料体系中的分散性，以保证水性涂料中磨料对工件的打磨均匀性；
步骤③：往步骤②中70-75℃温度下的混合料中滴加亚硫酸钠，边滴加边搅拌，滴加完毕后继续搅拌15-20min，然后将反应体系降温至35-50℃，经过滤、水洗、干燥，制得改性磨料。
所述步骤①中，聚氧化乙烯烷基芳基醚、去离子水与羧甲基纤维素钠的混合重量比为15-20:35：3-5；通过严格控制聚氧化乙烯烷基芳基醚、去离子水与羧甲基纤维素钠三者的混合比例，能提高体系的分散性，与后续的磨料及碳酸钙能分散均匀，悬浮稳定，易于接枝。
优选的，所述步骤②中，磨料、碳酸钙和预分散液的混合重量比为15-20:2-6:50；
优选的，所述步骤③中，所述亚硫酸钠的添加量为混合料的2-8wt％。
本发明的改性磨料具体采用聚氧化乙烯烷基芳基醚进行改性，利用聚氧化乙烯烷基芳基醚的水溶性高分子嵌段接枝于磨料粒子的表面，改善磨料的亲水性，一方面提高磨料在水性涂料中的分散性，以保证水性涂料中磨料对工件的打磨均匀性，避免由于磨料分散不均而造成工件打磨不均、局部磨损刮痕等现象，另一方面提高磨料在涂层中的亲水性，使得在湿磨时水分能均匀地浸润在砂纸表面的涂层，湿磨效果佳；其中通过羧甲基纤维素钠提高预分散液的分散性，并提高对磨料的分散性。而在接枝改性后添加碳酸钙，碳酸钙吸附在接枝改性处理后的磨料的表面，形成物理吸附层，阻止磨料粉体的团聚，并提高磨料的分散性；最后通过加入亚硫酸钠进行磺化反应，提高磨料与其他物料的分散性、相容性，进一步使得水性涂料易于涂覆于基材层表面。
优选的，所述水性胶黏剂为酚醛树脂、水性环氧树脂、脲醛树脂、水性丙烯酸树脂、水性聚氨酯树脂中的至少一种。本发明通过采用上述种类的水性树脂作为胶黏剂，能与水相容分散均匀，降低涂料中的VOC含量，且与水相复配，使制得的涂料粘度为750-1000CP(25℃)，固含量20-70％，通过微凹辊易于涂覆形成疏密纹的表面，稳定性高。更为优选的，所述水性胶黏剂是由水性环氧树脂、水性丙烯酸树脂和水性聚氨酯树脂以重量份为2:3-4:1.5-2组成的混合物。
优选的，所述交联剂为氮丙啶类交联剂、异氰酸酯类交联剂、酰胺乙烯类交联剂中的至少一种；所述流平剂为聚二甲基硅氧烷、硅油、氟改性丙烯酸酯、聚氨酯类流平剂的至少一种；所述增稠剂为羧甲基纤维素钠、气相二氧化硅、膨润土、聚乙烯醇、聚丙烯酸钠、聚乙二醇中的至少一种。
本发明采用的上述交联剂，能提高水性胶黏剂与磨料之间的交联结合性，并提高各物料之间的相容性，促进形成稳定的涂料体系；更为优选的，所述交联剂是由氮丙啶类交联剂、异氰酸酯类交联剂和酰胺乙烯类交联剂以重量比为1:2.5-3:2组成的混合物。
而本发明通过采用上述的流平剂，能降低磨料与基材之间的表面张力，使得磨料和基材具有较佳的润湿性，提高水性涂料的流平性和延展性，易于通过微凹辊涂覆在基材层的表面；更为优选的，所述流平剂是由聚二甲基硅氧烷、硅油和氟改性丙烯酸酯以重量比为1-1.5:2-3:1组成的混合物。
而通过采用上述种类的增稠剂，能增加涂料体系的粘稠度，调控涂料体系的粘度为750-1000CP(25℃)，进而增加涂料中物料之间的结合性，易于通过微凹辊涂覆在基材层的表面；更为优选的，所述增稠剂是由羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇、聚丙烯酸钠和聚乙二醇以重量比为1.2-1.8:2:2-3:1组成的混合物。
优选的，所述润湿剂为磷酸酯、聚氧乙烯脂肪醇醚、聚氧乙烯烷基酚醚、脂肪酸酯硫酸盐中的至少一种；所述消泡剂为乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚、聚二甲基硅氧烷中的至少一种。
本发明采用的上述润湿剂，能提高涂料的润湿性，使得涂料易于通过水作为稀释剂来调配涂料的粘度，使其易于通过微凹辊涂覆在基材层的表面，形成疏密纹间隔设置的涂层；更为优选的，所述润湿剂是由聚氧乙烯脂肪醇醚和聚氧乙烯烷基酚醚以重量比为1:2-3组成的混合物。
而通过采用上述的消泡剂，能对涂料在制备的搅拌乳化过程中所产生的气泡进行消除，同时能抑制搅拌制备过程以及微凹辊涂覆过程中产生气泡，避免气泡影响涂料的分散性以及涂层的表面平整性，避免由此影响抛光膜的打磨效果；更为优选的，所述消泡剂是由聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚和聚氧丙烯甘油醚以重量比为2.5-3.5:1:1.5-2组成的混合物。
优选的，所述水性涂料由如下步骤制得：
A、按照重量份计，将磨料、水性胶黏剂和水混合，搅拌，并加热至55-65℃，制得混合料；
B、将步骤A制得的混合料在转速为1500-4000rpm的条件下乳化分散25-35min，然后加入其余物料，继续分散10-20min，制得水性涂料。
本发明的另一目的通过下述技术方案实现：一种如上所述具有特殊结构的精密抛光膜的制备方法，包括如下步骤：
(1)将水性涂料加入至微凹辊涂布设备的料槽中，微凹辊和料槽的温度均控制在26-30℃；
(2)将取一基材层，通过微凹辊将料槽中的水性涂料涂覆于基材层的表面，烘干，制得具有特殊结构的精密抛光膜。
优选的，所述步骤(1)中，所述微凹辊的直径为50-120mm，微凹辊的凹纹面积占比为50-80％，微凹辊的凹纹纹路为螺旋纹、网格纹、波浪纹、点凹纹或龟背纹。
优选的，所述步骤(2)中，涂覆过程中，微凹辊的转速为40-360rpm，涂覆量≤150g/cm2，涂布设备的机速为10-30m/min，烘干分别经过四个烘干区，第一烘干区的温度为75-85℃，第二烘干区的温度为100-110℃，第三烘干区为125-135℃，第四烘干区为105-115℃，每个烘干区的烘干时间为20-35min。
本发明制备精密抛光膜的工艺中采用的微凹辊式涂布是一种新式的涂布方式，结构较为简单、精度高，不同于以往依靠狭缝宽度的方式控制涂布量，而是靠微凹辊凹纹的分布密度、宽度和深度来控制涂布量，操作便捷，涂布均匀。其中，通过严格控制微凹辊的直径、微凹辊的凹纹面积占比、微凹辊的转速、涂覆量以及烘干温度，能在基材层的表面涂覆出疏密纹交替的涂层，且涂层与基材层的结合力强，层间不易分离，延长了抛光膜的使用寿命。
本发明的有益效果在于：本发明的精密抛光膜，结构新颖，通过密纹区和疏纹区的设置，密纹区增强对工件的打磨性，而打磨后的工件削末则通过疏纹区导出，避免打磨削末堵塞在抛光膜上而影响抛光效率和效果，使得抛光膜能有效提高抛光膜的抛光效率，且强弱打磨效果的间隔设置，避免打磨工件出现划伤、凹痕等现象。
本发明的精密抛光膜制备方法，操作简单，易于控制，生产效率高，生产成本低，能使制得的精密抛光膜质量稳定，能对工件进行均匀的打磨，可大规模生产。
附图说明
图1是本发明的局部截面剖视图；
图2是本发明所述涂层的平面图；
附图标记为：1—基材层、2—涂层、21—密纹区、22—疏纹区。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例及附图1～2对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
实施例1
一种具有特殊结构的精密抛光膜，包括基材层1和设置于所述基材层1表面的涂层，所述涂层中分布有磨料，所述涂层包括间隔设置的密纹区21和疏纹区22，所述密纹区21的磨料分布密度大于疏纹区22的磨料分布密度，相邻的密纹区21与疏纹区22的间隔距离为20μm。进一步的，所述涂层远离基材层1的一面呈波浪状，所述密纹区21位于波峰处，所述疏纹区22位于波峰处。
所述密纹区21的磨料分布密度与疏纹区22的磨料分布密度之比为10-50:1；所述密纹区21和疏纹区22均呈条纹状。
所述基材层1的厚度为50-200μm；所述涂层的密纹区21的最高处厚度a为磨料粒径的1.5-3倍；所述涂层的疏纹区22的厚度b为磨料粒径的1-1.5倍。
所述涂层由水性涂料制得，所述水性涂料包括如下重量份的原料：
Figure BDA0002315362250000081
所述磨料为氧化铝。
所述磨料为经过改性处理的改性磨料，所述改性磨料由如下步骤制得：
步骤①：将聚氧化乙烯烷基芳基醚与去离子水混合，分散均匀后加入羧甲基纤维素钠，制得预分散液；
步骤②：将磨料加入至步骤①制得的预分散液中，室温搅拌10min，然后升温至70℃，并在波长为332nm的紫外线照射下，搅拌20min，再加入碳酸钙，搅拌均匀，制得混合料，保温50min；
步骤③：往步骤②中70℃温度下的混合料中滴加亚硫酸钠，边滴加边搅拌，滴加完毕后继续搅拌15min，然后将反应体系降温至35℃，经过滤、水洗、干燥，制得改性磨料。
所述步骤①中，聚氧化乙烯烷基芳基醚、去离子水与羧甲基纤维素钠的混合重量比为15:35：5；
所述步骤②中，磨料、碳酸钙和预分散液的混合重量比为15:6:50；
所述步骤③中，所述亚硫酸钠的添加量为混合料的2wt％。
所述水性胶黏剂为酚醛树脂。
所述交联剂为氮丙啶类交联剂，具体为氮丙啶交联剂XR-100；所述流平剂为聚二甲基硅氧烷；所述增稠剂为羧甲基纤维素钠。
所述润湿剂为磷酸酯；所述消泡剂为乳化硅油。
所述水性涂料由如下步骤制得：
A、按照重量份计，将磨料、水性胶黏剂和水混合，搅拌，并加热至55℃，制得混合料；
B、将步骤A制得的混合料在转速为1500rpm的条件下乳化分散35min，然后加入其余物料，继续分散10min，制得水性涂料。
一种如上所述具有特殊结构的精密抛光膜的制备方法，包括如下步骤：
(1)将水性涂料加入至微凹辊涂布设备的料槽中，微凹辊和料槽的温度均控制在26℃；
(2)将取一基材层1，通过微凹辊将料槽中的水性涂料涂覆于基材层1的表面，烘干，制得具有特殊结构的精密抛光膜。
所述步骤(1)中，所述微凹辊的直径为50mm，微凹辊的凹纹面积占比为50％，微凹辊的凹纹纹路为螺旋纹、网格纹、波浪纹、点凹纹或龟背纹。
所述步骤(2)中，涂覆过程中，微凹辊的转速为40rpm，涂覆量≤150g/cm2，涂布设备的机速为10m/min，烘干分别经过四个烘干区，第一烘干区的温度为75℃，第二烘干区的温度为100℃，第三烘干区为125℃，第四烘干区为105℃，每个烘干区的烘干时间为35min。
实施例2
本实施例与上述实施例1的区别在于：
所述涂层由水性涂料制得，所述水性涂料包括如下重量份的原料：
Figure BDA0002315362250000101
所述磨料为碳化硅。
所述磨料为经过改性处理的改性磨料，所述改性磨料由如下步骤制得：
步骤①：将聚氧化乙烯烷基芳基醚与去离子水混合，分散均匀后加入羧甲基纤维素钠，制得预分散液；
步骤②：将磨料加入至步骤①制得的预分散液中，室温搅拌12min，然后升温至71℃，并在波长为336nm的紫外线照射下，搅拌22min，再加入碳酸钙，搅拌均匀，制得混合料，保温55min；
步骤③：往步骤②中71℃温度下的混合料中滴加亚硫酸钠，边滴加边搅拌，滴加完毕后继续搅拌16min，然后将反应体系降温至38℃，经过滤、水洗、干燥，制得改性磨料。
所述步骤①中，聚氧化乙烯烷基芳基醚、去离子水与羧甲基纤维素钠的混合重量比为16:35：4.5；
所述步骤②中，磨料、碳酸钙和预分散液的混合重量比为16:5:50；
所述步骤③中，所述亚硫酸钠的添加量为混合料的3wt％。
所述水性胶黏剂为水性环氧树脂。
所述交联剂为异氰酸酯类交联剂；所述流平剂为硅油；所述增稠剂为膨润土。
所述润湿剂为聚氧乙烯脂肪醇醚；所述消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚。
所述水性涂料由如下步骤制得：
A、按照重量份计，将磨料、水性胶黏剂和水混合，搅拌，并加热至58℃，制得混合料；
B、将步骤A制得的混合料在转速为2000rpm的条件下乳化分散32min，然后加入其余物料，继续分散12min，制得水性涂料。
一种如上所述具有特殊结构的精密抛光膜的制备方法，包括如下步骤：
(1)将水性涂料加入至微凹辊涂布设备的料槽中，微凹辊和料槽的温度均控制在27℃；
(2)将取一基材层1，通过微凹辊将料槽中的水性涂料涂覆于基材层1的表面，烘干，制得具有特殊结构的精密抛光膜。
所述步骤(1)中，所述微凹辊的直径为75mm，微凹辊的凹纹面积占比为60％，微凹辊的凹纹纹路为螺旋纹、网格纹、波浪纹、点凹纹或龟背纹。
所述步骤(2)中，涂覆过程中，微凹辊的转速为120rpm，涂覆量≤150g/cm2，涂布设备的机速为15m/min，烘干分别经过四个烘干区，第一烘干区的温度为78℃，第二烘干区的温度为102℃，第三烘干区为128℃，第四烘干区为105-115℃，每个烘干区的烘干时间为30min。
实施例3
本实施例与上述实施例1的区别在于：
所述涂层由水性涂料制得，所述水性涂料包括如下重量份的原料：
Figure BDA0002315362250000121
所述磨料为金刚石。
所述磨料为经过改性处理的改性磨料，所述改性磨料由如下步骤制得：
步骤①：将聚氧化乙烯烷基芳基醚与去离子水混合，分散均匀后加入羧甲基纤维素钠，制得预分散液；
步骤②：将磨料加入至步骤①制得的预分散液中，室温搅拌15min，然后升温至75℃，并在波长为340nm的紫外线照射下，搅拌25min，再加入碳酸钙，搅拌均匀，制得混合料，保温60min；
步骤③：往步骤②中72℃温度下的混合料中滴加亚硫酸钠，边滴加边搅拌，滴加完毕后继续搅拌17min，然后将反应体系降温至42℃，经过滤、水洗、干燥，制得改性磨料。
所述步骤①中，聚氧化乙烯烷基芳基醚、去离子水与羧甲基纤维素钠的混合重量比为17:35：4；
所述步骤②中，磨料、碳酸钙和预分散液的混合重量比为18:4:50；
所述步骤③中，所述亚硫酸钠的添加量为混合料的5wt％。
所述水性胶黏剂为脲醛树脂。
所述交联剂为酰胺乙烯类交联剂，具体为N-羟甲基丙烯酰胺；所述流平剂为氟改性丙烯酸酯；所述增稠剂为气相二氧化硅。
所述润湿剂为聚氧乙烯烷基酚醚；所述消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚。
所述水性涂料由如下步骤制得：
A、按照重量份计，将磨料、水性胶黏剂和水混合，搅拌，并加热至60℃，制得混合料；
B、将步骤A制得的混合料在转速为2500rpm的条件下乳化分散30min，然后加入其余物料，继续分散15min，制得水性涂料。
一种如上所述具有特殊结构的精密抛光膜的制备方法，包括如下步骤：
(1)将水性涂料加入至微凹辊涂布设备的料槽中，微凹辊和料槽的温度均控制在28℃；
(2)将取一基材层1，通过微凹辊将料槽中的水性涂料涂覆于基材层1的表面，烘干，制得具有特殊结构的精密抛光膜。
所述步骤(1)中，所述微凹辊的直径为90mm，微凹辊的凹纹面积占比为65％，微凹辊的凹纹纹路为螺旋纹、网格纹、波浪纹、点凹纹或龟背纹。
所述步骤(2)中，涂覆过程中，微凹辊的转速为200rpm，涂覆量≤150g/cm2，涂布设备的机速为20m/min，烘干分别经过四个烘干区，第一烘干区的温度为80℃，第二烘干区的温度为105℃，第三烘干区为130℃，第四烘干区为105-115℃，每个烘干区的烘干时间为28min。
实施例4
本实施例与上述实施例1的区别在于：
所述涂层由水性涂料制得，所述水性涂料包括如下重量份的原料：
Figure BDA0002315362250000141
所述磨料为碳化硅。
所述磨料为经过改性处理的改性磨料，所述改性磨料由如下步骤制得：
步骤①：将聚氧化乙烯烷基芳基醚与去离子水混合，分散均匀后加入羧甲基纤维素钠，制得预分散液；
步骤②：将磨料加入至步骤①制得的预分散液中，室温搅拌18min，然后升温至73℃，并在波长为345nm的紫外线照射下，搅拌28min，再加入碳酸钙，搅拌均匀，制得混合料，保温65min；
步骤③：往步骤②中73℃温度下的混合料中滴加亚硫酸钠，边滴加边搅拌，滴加完毕后继续搅拌18min，然后将反应体系降温至46℃，经过滤、水洗、干燥，制得改性磨料。
所述步骤①中，聚氧化乙烯烷基芳基醚、去离子水与羧甲基纤维素钠的混合重量比为18:35：3.5；
所述步骤②中，磨料、碳酸钙和预分散液的混合重量比为19:23:50；
所述步骤③中，所述亚硫酸钠的添加量为混合料的6wt％。
所述水性胶黏剂为水性丙烯酸树脂。
所述交联剂为异氰酸酯类交联剂，具体为XC-205型氮丙啶改性异氰酸酯交联剂；所述流平剂为聚氨酯类流平剂；所述增稠剂为聚丙烯酸钠。
所述润湿剂为脂肪酸酯硫酸盐；所述消泡剂为聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚。
所述水性涂料由如下步骤制得：
A、按照重量份计，将磨料、水性胶黏剂和水混合，搅拌，并加热至63℃，制得混合料；
B、将步骤A制得的混合料在转速为3000rpm的条件下乳化分散28min，然后加入其余物料，继续分散18min，制得水性涂料。
一种如上所述具有特殊结构的精密抛光膜的制备方法，包括如下步骤：
(1)将水性涂料加入至微凹辊涂布设备的料槽中，微凹辊和料槽的温度均控制在29℃；
(2)将取一基材层1，通过微凹辊将料槽中的水性涂料涂覆于基材层1的表面，烘干，制得具有特殊结构的精密抛光膜。
所述步骤(1)中，所述微凹辊的直径为110mm，微凹辊的凹纹面积占比为70％，微凹辊的凹纹纹路为螺旋纹、网格纹、波浪纹、点凹纹或龟背纹。
所述步骤(2)中，涂覆过程中，微凹辊的转速为280rpm，涂覆量≤150g/cm2，涂布设备的机速为25m/min，烘干分别经过四个烘干区，第一烘干区的温度为83℃，第二烘干区的温度为108℃，第三烘干区为132℃，第四烘干区为105-115℃，每个烘干区的烘干时间为23min。
实施例5
本实施例与上述实施例1的区别在于：
所述涂层由水性涂料制得，所述水性涂料包括如下重量份的原料：
Figure BDA0002315362250000161
所述磨料为氧化铝。
所述磨料为经过改性处理的改性磨料，所述改性磨料由如下步骤制得：
步骤①：将聚氧化乙烯烷基芳基醚与去离子水混合，分散均匀后加入羧甲基纤维素钠，制得预分散液；
步骤②：将磨料加入至步骤①制得的预分散液中，室温搅拌20min，然后升温75℃，并在波长为350nm的紫外线照射下，搅拌30min，再加入碳酸钙，搅拌均匀，制得混合料，保温70min；
步骤③：往步骤②中75℃温度下的混合料中滴加亚硫酸钠，边滴加边搅拌，滴加完毕后继续搅拌20min，然后将反应体系降温至50℃，经过滤、水洗、干燥，制得改性磨料。
所述步骤①中，聚氧化乙烯烷基芳基醚、去离子水与羧甲基纤维素钠的混合重量比为20:35：3；
所述步骤②中，磨料、碳酸钙和预分散液的混合重量比为20:2:50；
所述步骤③中，所述亚硫酸钠的添加量为混合料的8wt％。
所述水性胶黏剂为水性聚氨酯树脂。
所述交联剂为氮丙啶类交联剂；所述流平剂为硅油；所述增稠剂为聚乙烯醇。
所述润湿剂为聚氧乙烯脂肪醇醚；所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷。
所述水性涂料由如下步骤制得：
A、按照重量份计，将磨料、水性胶黏剂和水混合，搅拌，并加热至65℃，制得混合料；
B、将步骤A制得的混合料在转速为4000rpm的条件下乳化分散25min，然后加入其余物料，继续分散20min，制得水性涂料。
一种如上所述具有特殊结构的精密抛光膜的制备方法，包括如下步骤：
(1)将水性涂料加入至微凹辊涂布设备的料槽中，微凹辊和料槽的温度均控制在30℃；
(2)将取一基材层1，通过微凹辊将料槽中的水性涂料涂覆于基材层1的表面，烘干，制得具有特殊结构的精密抛光膜。
所述步骤(1)中，所述微凹辊的直径为120mm，微凹辊的凹纹面积占比为80％，微凹辊的凹纹纹路为螺旋纹、网格纹、波浪纹、点凹纹或龟背纹。
所述步骤(2)中，涂覆过程中，微凹辊的转速为360rpm，涂覆量≤150g/cm2，涂布设备的机速为30m/min，烘干分别经过四个烘干区，第一烘干区的温度为85℃，第二烘干区的温度为110℃，第三烘干区为135℃，第四烘干区为115℃，每个烘干区的烘干时间为20min。
实施例6
本实施例与上述实施例1的区别在于：
所述水性胶黏剂是由水性环氧树脂、水性丙烯酸树脂和水性聚氨酯树脂以重量份为2:3:1.5组成的混合物。
所述交联剂是由氮丙啶交联剂XR-100、XC-205型氮丙啶改性异氰酸酯交联剂和N-羟甲基丙烯酰胺以重量比为1:2.5:2组成的混合物。
所述流平剂是由聚二甲基硅氧烷、硅油和氟改性丙烯酸酯以重量比为1:3:1组成的混合物。
所述增稠剂是由羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇、聚丙烯酸钠和聚乙二醇以重量比为1.2:2:3:1组成的混合物。
所述消泡剂是由聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚和聚氧丙烯甘油醚以重量比为2.5:1:2组成的混合物。
实施例7
本实施例与上述实施例3的区别在于：
所述水性胶黏剂是由水性环氧树脂、水性丙烯酸树脂和水性聚氨酯树脂以重量份为2:3.5:1.8组成的混合物。
所述交联剂是由氮丙啶交联剂XR-100、XC-205型氮丙啶改性异氰酸酯交联剂和N-羟甲基丙烯酰胺以重量比为1:2.8:2组成的混合物。
所述流平剂是由聚二甲基硅氧烷、硅油和氟改性丙烯酸酯以重量比为1.3:2.5:1组成的混合物。
所述增稠剂是由羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇、聚丙烯酸钠和聚乙二醇以重量比为1.5:2:2.5:1组成的混合物。
所述消泡剂是由聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚和聚氧丙烯甘油醚以重量比为3:1:1.8组成的混合物。
实施例8
本实施例与上述实施例5的区别在于：
所述水性胶黏剂是由水性环氧树脂、水性丙烯酸树脂和水性聚氨酯树脂以重量份为2:4:2组成的混合物。
所述交联剂是由氮丙啶交联剂XR-100、XC-205型氮丙啶改性异氰酸酯交联剂和N-羟甲基丙烯酰胺以重量比为1:3:2组成的混合物。
所述流平剂是由聚二甲基硅氧烷、硅油和氟改性丙烯酸酯以重量比为1.5:2:1组成的混合物。
所述增稠剂是由羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇、聚丙烯酸钠和聚乙二醇以重量比为1.8:2:2:1组成的混合物。
所述消泡剂是由聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚和聚氧丙烯甘油醚以重量比为3.5:1:1.5组成的混合物。
对比例1
本对比例与上述实施例3的区别在于：
所述涂层由水性涂料制得，所述水性涂料包括如下重量份的原料：
Figure BDA0002315362250000191
所述分散剂为烯丙醇聚氧乙烯醚。
所述磨料为未经过改性处理的磨料、
对比例2
本对比例与上述实施例3的区别在于：
所述磨料为经过改性处理的改性磨料，所述改性磨料由如下步骤制得：
步骤①：将烯丙醇聚氧乙烯醚与去离子水混合，分散均匀后加入羧甲基纤维素钠，制得预分散液；
步骤②：将磨料加入至步骤①制得的预分散液中，室温搅拌15min，然后升温至75℃，并在波长为340nm的紫外线照射下，搅拌25min，再加入碳酸钙，搅拌均匀，制得混合料，保温60min；
步骤③：往步骤②中72℃温度下的混合料中滴加亚硫酸钠，边滴加边搅拌，滴加完毕后继续搅拌17min，然后将反应体系降温至42℃，经过滤、水洗、干燥，制得改性磨料。
所述步骤①中，烯丙醇聚氧乙烯醚、去离子水与羧甲基纤维素钠的混合重量比为17:35：4；
所述步骤②中，磨料、碳酸钙和预分散液的混合重量比为18:4:50；
所述步骤③中，所述亚硫酸钠的添加量为混合料的5wt％。
对比例3
本对比例与上述实施例2的区别在于：
所述涂层由涂料制得，所述涂料包括如下重量份的原料：
Figure BDA0002315362250000201
所述水性胶黏剂为环氧树脂。
将上述实施例1-8和对比例1-3制得的精密抛光膜进行粘度、VOC含量测试，具体测试结果如下所示：
Figure BDA0002315362250000202
Figure BDA0002315362250000211
将上述实施例1-8和对比例1-2制得的精密抛光膜进行打磨效果测试，其中打磨测试为对汽车漆板进行打磨，每次打磨30秒，打磨压力为8-15N/cm2，记录每次打磨完毕后汽车漆板的打磨削末重量，每次打磨后的汽车漆板的打磨削末重量相近、甚至一致，则说明抛光膜对工件的打磨效果均匀。具体测试结果如下所示：
Figure BDA0002315362250000212
Figure BDA0002315362250000221
由上述数据可知，本发明的通过对磨料进行表面改性，增加其表面的亲水性，使得其与水、水性胶黏剂之间的结合性增加，促进其在涂料体系中的分散性，进而提高打磨效果，避免出现打磨不均匀，使得每次打磨的削末重量差异较大，且采用特定的水性胶黏剂，能降低涂料体系中的VOC含量。
对比例1相对于实施例3而言，采用3份的分散剂替代等量3份的磨料，且所述磨料为未经改性处理的磨料，即直接采用分散剂促进磨料的分散性，使得汽车漆板的打磨削末重量介乎于1.5-2.3g之间，变化区间为0.8，说明不对磨料进行表面改性，即便采用分散剂对磨料进行分散，磨料的分散性仍较低，对工件的打磨不均，且容易堆积削末，降低了抛光膜的打磨效果和耐磨性。
对比例2相对于实施例3而言，采用等量的烯丙醇聚氧乙烯醚替代聚氧化乙烯烷基芳基醚，使得汽车漆板的打磨削末重量介乎于1.5-2.1g，变化区间为0.6；说明在磨料改性过程中，采用其他种类的表面亲水改性剂对磨料进行改性，在本发明的水性体系中，该改性剂改性后的磨料的分散性降低，使制得的抛光膜对工件的打磨不均匀，降低了打磨效果。
对比例3的涂料中不采用水性胶黏剂，使得其VOC含量较高，甚至为实施例2中VOC含量的接近十倍差异。
上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种具有特殊结构的精密抛光膜，其特征在于：包括基材层和设置于所述基材层表面的涂层，所述涂层中分布有磨料，所述涂层包括间隔设置的密纹区和疏纹区，所述密纹区的磨料分布密度大于疏纹区的磨料分布密度，相邻的密纹区与疏纹区的间隔距离为20-200μm；
所述基材层的厚度为50-200μm；所述涂层的密纹区的最高处厚度a为磨料粒径的1.5-3倍；所述涂层的疏纹区的最低处厚度b为磨料粒径的1-1.5倍；
所述涂层由水性涂料制得，所述水性涂料包括如下重量份的原料：
磨料 40-70份
水性胶黏剂 15-50份
交联剂 2-10份
流平剂 0.5-3份
增稠剂 0.2-2份
润湿剂 0.2-1份
消泡剂 0.1-1份
水 5-20份。
2.根据权利要求1所述的一种具有特殊结构的精密抛光膜，其特征在于：所述密纹区的磨料分布密度与疏纹区的磨料分布密度之比为10-50:1；所述密纹区和疏纹区均呈条纹状。
3.根据权利要求1所述的一种具有特殊结构的精密抛光膜，其特征在于：所述磨料为氧化铝、碳化硅、金刚石中的一种，所述水性胶黏剂为酚醛树脂、水性环氧树脂、脲醛树脂、水性丙烯酸树脂、水性聚氨酯树脂中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种具有特殊结构的精密抛光膜，其特征在于：所述交联剂为氮丙啶类交联剂、异氰酸酯类交联剂、酰胺乙烯类交联剂中的至少一种；所述流平剂为聚二甲基硅氧烷、硅油、氟改性丙烯酸酯、聚氨酯类流平剂的至少一种；所述增稠剂为羧甲基纤维素钠、气相二氧化硅、膨润土、聚乙烯醇、聚丙烯酸钠、聚乙二醇中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种具有特殊结构的精密抛光膜，其特征在于：所述润湿剂为磷酸酯、聚氧乙烯脂肪醇醚、聚氧乙烯烷基酚醚、脂肪酸酯硫酸盐中的至少一种；所述消泡剂为乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚、聚二甲基硅氧烷中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种具有特殊结构的精密抛光膜，其特征在于：所述水性涂料由如下步骤制得：
A、按照重量份计，将磨料、水性胶黏剂和水混合，搅拌，并加热至55-65℃，制得混合料；
B、将步骤A制得的混合料在转速为1500-4000rpm的条件下乳化分散25-35min，然后加入其余物料，继续分散10-20min，制得水性涂料。
7.一种如权利要求3-6任一项所述具有特殊结构的精密抛光膜的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）将水性涂料加入至微凹辊涂布设备的料槽中，微凹辊和料槽的温度均控制在26-30℃；
（2）将取一基材层，通过微凹辊将料槽中的水性涂料涂覆于基材层的表面，烘干，制得具有特殊结构的精密抛光膜。
8.根据权利要求7所述的一种具有特殊结构的精密抛光膜的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中，所述微凹辊的直径为50-120mm，微凹辊的凹纹面积占比为50-80%，微凹辊的凹纹纹路为螺旋纹、网格纹、波浪纹、点凹纹或龟背纹。
9.根据权利要求7所述的一种具有特殊结构的精密抛光膜的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中，涂覆过程中，微凹辊的转速为40-360rpm，涂覆量≤150g/cm2，涂布设备的机速为10-30m/min，烘干分别经过四个烘干区，第一烘干区的温度为75-85℃，第二烘干区的温度为100-110℃，第三烘干区为125-135℃，第四烘干区为105-115℃，每个烘干区的烘干时间为20-35min。
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