一种双组分水性聚氨酯、其用途、由其形成的聚氨酯复合抛光垫及制备方法技术

本发明专利技术提供一种双组分水性聚氨酯、其用途、由其形成的聚氨酯复合抛光垫及制备方法。本发明专利技术的双组分水性聚氨酯，包括水性聚氨酯树脂和水性聚氨酯固化剂，所述水性聚氨酯树脂和所述水性聚氨酯固化剂的重量比为(65～97):(3～30)。所述水性聚氨酯固化剂以多异氰酸酯、聚合物多元醇、扩链剂和封闭剂为原料反应制得。本发明专利技术通过水性聚氨酯固化剂与水性聚氨树脂混合后以特定的工艺对基底材料进行处理，热解封出的异氰酸根基团可以与羟基反应，通过交联反应生成网状结构，不仅减少了异氰酸酯基与水的副反应，此外还能将纤维之间的氢键结合转变为化学键结合，形成稳定的三维结构，最终显著提高黏附纤维丝后复合抛光垫的硬度、强度、耐磨性能。磨性能。

【技术实现步骤摘要】
一种双组分水性聚氨酯、其用途、由其形成的聚氨酯复合抛光垫及制备方法


[0001]本专利技术属于抛光垫材料的
，涉及一种一种双组分水性聚氨酯、其用途、由其形成的聚氨酯复合抛光垫及制备方法。

技术介绍

[0002]随着近些年人们对智能电子产品的需求越来越大，高效集成电路的性能精密度要求也随之提高，在集成电路面积不变的情况下，单晶体管减小和多层布线技术已成为主要趋势，而这对半导体晶片的表面平坦度有很高的要求，化学机械抛光(CMP)技术能够有效地对晶片表面进行平坦化处理，该技术是通过在一定的压力条件下，抛光液对工件表面产生化学腐蚀，形成软化层，然后磨粒对其进行磨削，最终是产品表面光洁。抛光垫在抛光过程中是作为储存和运输抛光液的载体，同时提供一定的物理承载能力。
[0003]目前主流的抛光垫分为三种：聚氨酯发泡抛光垫、阻尼布抛光垫和无纺布复合抛光垫。聚氨酯发泡抛光垫是将聚氨酯预聚体，发泡剂以及增链剂混合后再一起注入到模具中固化成型，然后切片得到最终产品，此类抛光垫具有很高的硬度，使用时不易发生变形，能够加工出高平坦度的产品，缺点是容易产生划痕，因此主要用化学机械抛光(CMP)过程中的粗抛阶段；阻尼布抛光垫分为基材和抛光层，抛光层是聚氨酯和发泡剂在水中凝固，高温烘干成膜状制得，该抛光垫质地柔软，能够很好的贴合工件表面，获得高平滑性和低欠陷的产品，常应用于精抛加工过程，不过由于柔韧性太好而无法达到较高的平坦度；无纺布复合抛光垫则是介于前面两种抛光垫的中间产品，由无纺布浸渍在聚氨酯溶液中，湿固化后烘干后成型，其中无纺布是用撞针反复撞击聚酯纤维使其粘合一起成毛毡，无纺布质地柔软，在受压时提供缓冲空间，增强贴合能力，而且孔隙率高，能够吸收磨粒和碎屑，使其不在表面团聚，从而减少了对工件表面的划伤，聚氨酯浸渍固化后表面的高硬度聚氨酯则提供了一定的磨削能力，因此这种复合抛光垫在保证去除速率的同时还能兼顾平滑性，但是很难达到高水准的平坦度。
[0004]专利CN87102270公开了一种不同熔点聚氨酯混合浸渍制备抛光垫的方法，对抛光垫加热后进行处理，使低熔点的聚氨酯融化聚集，复合在无纺布和高熔点聚氨酯上，从而改善硬度和透水性，但效果不是很明显。专利CN 104385120通过调整聚氨酯的固化方式，在水浴中预凝聚，再放在烘箱中烘干固化成型，该方法中聚氨酯在无纺布中能够均匀的分布，最终的产品同时具有良好的硬度和液体涵养量。专利CN 102119069公开了一种利用高密度超细纤维络合无纺布制作抛光垫的方法，并通过调整高分子弹性体的填充量，确保内部的体积空隙率在50％以上，由此得到的抛光垫在提供较好的抛光液涵养量的同时还具备一定的刚性，但此种方法制备过程繁琐，成本较高。

技术实现思路

[0005]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的之一在于提供一种双组分水性聚氨
酯。
[0006]本专利技术的目的之二在于提供双组分水性聚氨酯用于聚氨酯复合光垫中作为改性涂层的用途。
[0007]本专利技术的目的之三在于提供一种聚氨酯复合抛光垫，附着有所述双组分水性聚氨酯。
[0008]本专利技术的目的之四在于提供一种聚氨酯复合抛光垫的制备方法。
[0009]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术的第一方面提供一种双组分水性聚氨酯，包括水性聚氨酯树脂和水性聚氨酯固化剂，所述水性聚氨酯树脂和水性聚氨酯固化剂的重量比为(65～97):(3～30)。
[0010]优选地，所述水性聚氨酯树脂的分子量为2000～10000，pH为7～9，不挥发份含量为30～50wt％。本申请中，所述不挥发份含量的测定方法为一定量的样品在容器中，放入烘箱干燥24h，取出冷却至室温称量。
[0011]本专利技术采用双组分水性体系，即在单组分水性聚氨酯体系中加入水性封闭异聚氨酯固化剂后，经热解封后裸露的异氰酸根基团可以与水性聚氨酯树脂的羟基反应，减少没反应完全的物质，同时形成稳定的三维结构。其中水性聚氨酯固化剂以及水性聚氨酯树脂和水性聚氨酯固化剂的比例比较关键。若水性聚氨酯树脂与水性聚氨酯固化剂高于本专利技术范围，残留有多余的OH基，抛光垫硬度反而降低，打磨损失比较大，耐磨性降低。若水性聚氨酯树脂与水性聚氨酯固化剂低于本专利技术范围，抛光垫太硬，去除速率升高平滑性变差。
[0012]优选地，所述水性聚氨酯固化剂为以下重量份的原料的反应产物：
[0013]多异氰酸酯10～40份
[0014]聚合物多元醇50～80份
[0015]扩链剂1～2份
[0016]封闭剂1～3份。
[0017]优选地，所述多异氰酸酯可以是10～20份，也可以是15～30份，也可以是25～40份；所述聚合物多元醇可以是50～60份，也可以是55～65份，也可以是60～70份，也可以是65～75份，也可以是70～80份；所述扩链剂可以是1～1.5份，也可以是1.3～1.8份，也可以是1.6～2份；所述封闭剂可以是1～2份，也可以是1.5～2.5份，也可以是2～3份。
[0018]优选地，所述多异氰酸酯选自二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯中的一种或多种。
[0019]优选地，所述聚合物多元醇为由氨基、羟基封端的聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚碳酸脂多元醇。
[0020]更优选地，所述聚合物多元醇选自己二酸乙二醇酯、聚乙二醇、聚四氢呋喃、聚碳酸亚己酯二醇中的一种或多种。
[0021]优选地，所述扩链剂选自二羟甲基丙酸、酒石酸、氨基酸、乙二氨基乙磺酸钠、2-磺酸钠-1,4丁二醇、N-甲基二乙醇胺、二亚乙基三胺和三(2-羟乙基)甲基氢氧化铵中的一种或多种。
[0022]优选地，所述封闭剂选自酚类化合物、肟类化合物、受阻酰化合物和亚硫酸盐中的一种或多种。
[0023]更优选地，所述封闭剂选自酚类化合物、肟类化合物、受阻酰化合物、亚硫酸盐中
的一种或多种。更优选地，所述封闭剂选自苯酚、壬基酚、丁酮肟、丙酮肟、苯乙酮肟、2,6-二甲基-4-庚酮肟、乙醛肟、丙酮肟、丁酮肟、戊酮肟、环戊酮肟、环己酮肟、丙酮酸肟、乙醛酸肟、2-氧代环戊乙酸肟、己内酰胺、三羟甲基丙烷、1,2,4-三唑、2,2,6,6-四甲基-4-氧代哌啶、咪唑、亚硫酸氢钠、亚硫酸钠中的一种或几种。
[0024]本专利技术中双组分水性聚氨酯的制备方法如下：i)在聚合物多元醇中加入扩链剂，混合均匀；ii)边搅拌边加入多异氰酸酯，反应完全；iii)再加入封闭剂进行封端反应，得到双组分水性聚氨酯。优选地，步骤ii)中所述反应的温度为70～80℃，步骤iii)中所述封端反应的温度为100～110℃。
[0025]本专利技术的目的之二在于提供上述所述双组分水性聚氨酯用于聚氨酯复合抛光垫中作为改性涂层的用途。
[0026]本专利技术的目的之三在于提供一种聚氨酯复合抛光垫，包括基底材料层和附着在基底材料层表面的改性涂层，所述改性涂层采用如上述所述的双组分水性聚氨酯形成。
[0027]优选地，所述基底材料的原料纤维选自丙纶、涤纶、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双组分水性聚氨酯，其特征在于，包括水性聚氨酯树脂和水性聚氨酯固化剂，所述水性聚氨酯树脂和所述水性聚氨酯固化剂的重量比为(65～97):(3～30)。2.根据权利要求1所述的双组分水性聚氨酯，其特征在于，所述水性聚氨酯固化剂为以下重量份的原料的反应产物：多异氰酸酯10～40份聚合物多元醇50～80份扩链剂1～2份封闭剂1～3份。3.根据权利要求2所述的双组分水性聚氨酯，其特征在于，所述多异氰酸酯选自二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯中的一种或多种；所述聚合物多元醇选自己二酸乙二醇酯、聚乙二醇、聚四氢呋喃、聚碳酸亚己酯二醇中的一种或多种；所述扩链剂选自二羟甲基丙酸、酒石酸、氨基酸、乙二氨基乙磺酸钠、2-磺酸钠-1,4丁二醇、N-甲基二乙醇胺、二亚乙基三胺和三(2-羟乙基)甲基氢氧化铵中的一种或多种；所述封闭剂选自酚类化合物、肟类化合物、受阻酰化合物和亚硫酸盐中的一种或多种。4.根据权利要求1～3任一项所述双组分水性聚氨酯用于聚氨酯复合抛光垫中作为改性涂层的用途。5.一种聚氨酯复合抛光垫，其特征在于，包括基底材料层和附着在基底材料层表面的改性涂层，所述改性涂层采用如权利要求1～3任一项所述的双组分水性聚氨酯形成。6.根据权利要求5所述的聚氨酯复合抛光垫的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)将水性聚氨酯树脂、水性聚氨酯固化剂混合配制成浸渍液；2)将基底材料放入步骤1...

【专利技术属性】
技术研发人员：张泽芳，徐佳妮，彭诗月，王海波，
申请(专利权)人：上海映智研磨材料有限公司，
类型：发明
国别省市：