一种水性碳化硅涂附磨具的涂层及其制备方法与流程

本发明涉及研磨材料，具体为一种水性碳化硅涂附磨具的涂层及其制备方法。

背景技术：

1、

2、为实现高传输速率，作为光纤系统最重要的光无源器件之一——光纤连接器也在向着多模多芯方向发展。mpo代表多位置光纤连接器，它能够同时连接多个光纤，提供高速、高密度的光纤连接。mpo光纤连接器广泛应用于数据中心、通信网络和高速光纤传输系统等领域。它们能够提供高密度的光纤连接，减少机架空间占用，并提高光纤传输效率。mpo连接器还具有低插入损耗和高回复损耗的特点，确保光信号的稳定传输。

3、把光纤跳线的两个端面精密对接起来，最重要的就是要使两根光纤的轴心对准，以使发射光纤输出的光能量能最大限度地耦合到接收光纤中去，并使由于其介入光链路对系统造成的影响减到最小，所以光纤连接器的端面需要抛光来达到此光学性能。目前mpo插芯研磨常用的工艺是使用中心加压研磨机搭配研磨盘来研磨，使用耗材：sc30→sc16→sc9→sc3→sc1→白布/黑布+拉纤液→黑布+抛光液。随着研磨设备和耗材质量的提升，现在要求端面无黑点，无划痕。

4、目前mpo研磨常用的碳化硅研磨片为溶剂型产品，溶剂型产品存在着一些比较严重的问题。其一，在其制备过程中，使用的树脂均需要强溶剂去溶解，如甲苯、二甲苯、丁酮、环己酮等，由于所用原料均为有机物质，毒性较大，皮肤接触这些物质或吸入其挥发物，会对人体造成伤害，直接影响到操作者的身体健康；其二，在制备过程中所用原料或在其被使用后所带来的废弃物，均需要使用有机溶剂去清洗，产生较多的废液，如果废液处置不当，会造成环境污染，同时有机溶剂一般都为易燃易爆的产品，操作不当可能引起火灾等情况的发生。近些年来，环境污染越来越严重，环保问题越来越备受关注，环保型产品逐渐走入人们的视线，溶剂型产品转变为水性产品已经成为一种趋势。

5、专利cn101733688a公开了一种水性精密抛光膜及其制备方法和用途，其所用磨料为碳化硅、氧化铝和/或氧化铈，微粉尺寸为0.1~5微米，所用磨料偏细，无法顾及mpo插芯的前几道研磨，且氧化铝及氧化铈对mpo插芯的研磨效果并不佳，研磨速率没有碳化硅快，会间接影响到mpo插芯生产厂家的效率。该专利所使用的树脂如聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酰胺、改性淀粉在水中的溶解度不高，需要长时间浸泡后才能溶解的比较好，且一般水溶液的固含量为10%-20%，在连续化生产中，由于水的含量高，涂层不易干燥；聚酯、聚氨酯、聚丙烯酸类树脂等都属于高分子物质，不能直接溶解在水中，需要生产厂家对树脂进行亲水改性处理，同时溶解树脂时需要加入一些与水互溶的强溶剂才能够顺利将树脂溶解，固含量一般为50%左右，固含量过高的情况下，溶解好的胶黏剂不稳定，会产生团聚的块状物；聚乙二醇具有良好的水溶性，但其对微粉并没有粘结作用，不适合作为胶黏剂使用，且所采用的材料为苯类、酮类、酯类等有机溶剂，对环境影响较大，对操作人员的危害较大，同时需要花费大量时间对涂层进行制备，废液产生较多，导致生产效率较低。

技术实现思路

1、（一）解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种水性碳化硅涂附磨具的涂层及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的固含量过高的情况下，溶解好的胶黏剂不稳定，会产生团聚的块状物；聚乙二醇具有良好的水溶性，但其对微粉并没有粘结作用，不适合作为胶黏剂使用的问题。

3、（二）技术方案

4、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种水性碳化硅涂附磨具的涂层，包括：溶剂、水性环氧树脂、碳化硅微粉、水性聚氨酯乳液、水性丙烯酸乳液、水性聚四氟乙烯乳液、可溶性淀粉、水性氨基固化剂、水性异氰酸酯固化剂、二乙基四甲基咪唑、成膜助剂、消泡剂、分散剂、底材润湿剂与附着力促进剂，所述溶剂15-30份，碳化硅微粉30-55份，水性环氧树脂12-20份，水性聚氨酯乳液0-6份，水性丙烯酸乳液0-6份，水性聚四氟乙烯乳液0.1-0.5份，可溶性淀粉0-1份，水性氨基固化剂1-5份，水性异氰酸酯固化剂1-4份，二乙基四甲基咪唑0.3-2份，成膜助剂0.5-1.5份，消泡剂0.1-0.7份，分散剂0.5-2.5份，底材润湿剂0.3-1份，附着力促进剂0.3-1份；

5、优选的，所述溶剂为水、异丙醇及丙二醇甲醚按照5:1:4-5:3:2比例混合均匀的混合物，所述异丙醇及丙二醇甲醚为水性乳液的助溶剂，由于制备涂附磨具所需的浆料粘度较低，粘度一般为18s-35s，需要加入较多的水去稀释浆料降低粘度，全部使用水去稀释浆料，由于水性乳液的特性，当乳液稀释到一定程度，乳化体系容易被破坏导致破乳，复配异丙醇及丙二醇甲醚能够有效防止水性乳液在体系内破乳，保持体系的稳定性，所述碳化硅微粉是中值粒径1-30微米的绿碳化硅微粉，绿碳化硅含sic97%以上，自锐性好，对于mpo插芯的研磨效率较高。

6、优选的，所述水性环氧树脂为环氧当量为500-2500的双酚a型环氧树脂，环氧当量越低环氧树脂的分子量越低形成的涂层越脆，在研磨过程中涂层容易脱落，附着力差，形成异常划伤；

7、环氧当量越大环氧树脂的分子量越高形成的涂层越柔韧，会导致研磨的切削力下降，mpo插芯裂纤的风险增加，选择非离子或阴离子乳化体系的水性环氧树脂，能够有效的防止环氧树脂发生脱落，同时也能够提高研磨的切削力，所述水性聚氨酯乳液为阴离子脂肪族聚酯聚氨酯分散体，其分子量较高，具有很好的韧性，添加水性聚氨酯乳液能够增加涂层的附着力，使涂层的柔韧性增加，避免涂层整块脱落。

8、优选的，所述水性丙烯酸乳液为硅丙乳液、纯丙乳液、苯丙乳液中的一种，乳液的tg值在55℃-80℃，使用粒径较大的碳化硅微粉制备涂附磨具时，添加水性聚氨酯乳液会降低涂层的磨削力，导致崩边及裂纤，若全部使用水性环氧树脂，则涂层的附着力差，容易整块脱落，造成异常划伤，适量添加水性丙烯酸乳液，能够在保证磨削力的同时，增强涂层的附着力，减少因涂层脱落导致的异常划伤的现象，所述水性聚四氟乙烯乳液是聚四氟乙烯蜡水性分散体，聚四氟乙烯蜡具有极低的摩擦系数，在本发明中起到润滑的作用，能够有效调节涂层对塑料及玻璃光纤的研磨速率，避免因塑料消耗的过快导致光纤高度过高的情况，同时添加水性聚四氟乙烯乳液，在涂附磨具干燥收卷后进行加热固化的过程中，能够有效避免卷材的黏连现象。

9、优选的，所述可溶性淀粉为预糊化淀粉，其能够溶于冷水，起到增稠的作用，所述水性异氰酸酯固化剂为封闭型水性异氰酸酯固化剂，能够保证异氰酸酯基团在常温不与活泼氢发生反应，不会使体系粘度增高，保证体系的稳定性。

10、优选的，所述成膜助剂为十二碳醇酯，为水性乳液良好的增溶剂，能够促进乳胶粒子之间搭接，在涂层干燥时形成连续均匀的膜，所述分散剂为聚丙烯酸钠盐分散剂，其分散效果好，降粘性能优异，能够有效分散碳化硅微粉，所述底材润湿剂为聚醚改性聚硅氧烷，在水性体系中快速降低体系表面张力，增加系统底材润湿能力，消除涂膜缩孔缺陷，水性碳化硅涂附磨具的基材使用聚对苯二甲酸乙二醇酯，基材上会预涂一层热活化型底胶，增强其对涂附磨具的附着力。

11、优选的，根据权利要求1至6任意一项所述的一种水性碳化硅涂附磨具的涂层的制备方法：包括如下步骤：

12、s1、将计量的溶剂、碳化硅微粉、水性环氧树脂、水性聚氨酯乳液、水性丙烯酸乳液、消泡剂、分散剂加入到球磨罐中，球磨12-72h；

13、s2、球磨结束后，另取洁净容器，滤出球磨罐中的物料，开启高速分散机，在600-800rpm搅拌下，将水性聚四氟乙烯乳液、可溶性淀粉、水性氨基固化剂、水性异氰酸酯固化剂、二乙基四甲基咪唑、成膜助剂、消泡剂、底材润湿剂、附着力促进剂依次加入，搅拌30min后，使用滤网过滤后准备涂附；

14、s3、使用精密涂附机进行涂附，烘道温度为90-140℃，涂层干膜厚度为20-40微米；

15、s4、涂附好的产品收卷后，在80-100℃固化8-48h；

16、s5、固化后的产品，裁切为φ127mm的圆片，即得到最终的成品。

17、（三）有益效果

18、与现有技术相比，本发明提供了一种水性碳化硅涂附磨具的涂层及其制备方法，具备以下有益效果：

19、1、该水性碳化硅涂附磨具的涂层及其制备方法，加设的溶剂为水、异丙醇及丙二醇甲醚按照5:1:4-5:3:2比例混合均匀的混合物，异丙醇及丙二醇甲醚为水性乳液的助溶剂，由于制备涂附磨具所需的浆料粘度较低，粘度一般为18s-35s，需要加入较多的水去稀释浆料降低粘度，全部使用水去稀释浆料，由于水性乳液的特性，当乳液稀释到一定程度，乳化体系容易被破坏导致破乳，复配异丙醇及丙二醇甲醚能够有效防止水性乳液在体系内破乳，保持体系的稳定性；

20、水性环氧树脂为环氧当量为500-2500的双酚a型环氧树脂，环氧当量越低环氧树脂的分子量越低形成的涂层越脆，在研磨过程中涂层容易脱落，附着力差，形成异常划伤；环氧当量越大环氧树脂的分子量越高形成的涂层越柔韧，会导致研磨的切削力下降，mpo插芯裂纤的风险增加，选择非离子或阴离子乳化体系的水性环氧树脂，能够有效的防止环氧树脂发生脱落，同时也能够提高研磨的切削力；

21、水性聚氨酯乳液为阴离子脂肪族聚酯聚氨酯分散体，其分子量较高，具有很好的韧性，添加水性聚氨酯乳液能够增加涂层的附着力，使涂层的柔韧性增加，避免涂层整块脱落；

22、水性异氰酸酯固化剂为封闭型水性异氰酸酯固化剂，能够保证异氰酸酯基团在常温不与活泼氢发生反应，不会使体系粘度增高，水性碳化硅涂附磨具的基材使用聚对苯二甲酸乙二醇酯，其厚度为75微米，基材上会预涂一层热活化型底胶，增强其对涂附磨具的附着力，保证体系的稳定性能够有效的避免涂层产生团聚的块状物，能够更加稳定进行粘结；

23、2、该水性碳化硅涂附磨具的涂层及其制备方法，制备涂层的材料不使用苯类、酮类、酯类等有机溶剂，对环境的影响小，对操作人员的危害小；

24、3、该水性碳化硅涂附磨具的涂层及其制备方法，只需将计量的溶剂、碳化硅微粉、水性环氧树脂、水性聚氨酯乳液、水性丙烯酸乳液、消泡剂、分散剂加入到球磨罐中进行球磨，将水性聚四氟乙烯乳液、可溶性淀粉、水性氨基固化剂、水性异氰酸酯固化剂、二乙基四甲基咪唑、成膜助剂、消泡剂、底材润湿剂、附着力促进剂依次加入进行搅拌，再进行烘干和裁切，即可得到成品，使得工作人员无需花费大量时间就能对涂层进行制备，操作简单，废液产生少，生产效率高；

25、4、该水性碳化硅涂附磨具的涂层及其制备方法，可溶性淀粉为预糊化淀粉，其能够溶于冷水，起到增稠的作用，成膜助剂为十二碳醇酯，为水性乳液良好的增溶剂，能够促进乳胶粒子之间搭接，在涂层干燥时形成连续均匀的膜，底材润湿剂为聚醚改性聚硅氧烷，在水性体系中快速降低体系表面张力，增加系统底材润湿能力，消除涂膜缩孔缺陷，使得生产厂家无须对树脂进行亲水改性处理，所采用的材料能够直接溶解在水中。