1.本发明属于磨料及其制备领域，具体涉及一种高效悬浮助剂及其制备和应用。


背景技术：

2.金属、陶瓷、玻璃、宝石等材料加工离不开切、磨、抛环节中的全部或部分工序，其中下减量主要由研磨工序决定，为了快速达到所要求的厚度，一般会采用较大颗粒的微粉进行加工，得到高的研磨速率。然而大颗粒研磨液体系，因磨料颗粒自身重力作用容易沉降，不易形成稳定的悬浮体系，在使用过程容易造成划伤或研磨不均匀的情况出现，也会沉积在管道或机台上，不仅降低了有效磨料的数量，严重时也会影响到设备的正常运动，最终降低了研磨液的使用效果。
3.为了确保研磨液的稳定性和研磨效果，需要磨料在液体体系里均匀分布，保持良好的悬浮性，在使用过程，不因循环、磨屑等因素的影响产生变化，能始终保持较稳定的研磨速率，这对工艺参数的设置和产品质量的控制尤为重要。
4.公开号为cn 104293205 a提供了一种水性金刚石抛光液，由下列重量分数的组分组成：金刚石微粉：0.01％-10％；分散剂：0.2％-6％；悬浮剂：0.1％-3％；ph调节剂：0.1％-5％；杀菌剂：0.1％-0.5％；消泡剂：0.1％-0.5％；悬浮助剂：2％-50％；去离子水：40％-80％。该水性金刚石抛光液稳定性相对较好，不过其悬浮剂选用羧甲基纤维素、羧甲基纤维素纳、羟烷基纤维素、沉淀白炭黑、气相白炭黑、膨润士及其衍生物、有机粘士、丙烯酸共聚物中的一种或几种的混合物。这些悬浮剂多为粉末或膏状产品，在使用中不方便，延长了产品的制作时间，若无法很好的分散还会影响产品的悬浮效果。因此采用本专利中所述的液体悬浮剂，是一种简便易操作的方式，可以大大提高工作效率。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种高效悬浮助剂，该高效悬浮助剂具有优异的防沉降效果；本发明还进一步提供了该高效悬浮助剂的应用，将该高效悬浮助剂应用于研磨液中，可以确保研磨效果的一致性。
6.一种高效悬浮助剂，以重量份计，包括以下组分：
[0007][0008]
作为优选，所述的改性聚脲的结构如式(i)所示：
[0009][0010]
式(i)中，r1或r3为亲水性端基，所述的r2为亚烷基或醚键。
[0011]
作为优选，所述的高效悬浮助剂为沃克尔vok-420、毕克byk420或尚高sago-8820。
[0012]
作为优选，所述的润湿剂为迪高tego245、比克byk-348或道康宁dc67。
[0013]
作为优选，所述的有机硅消泡剂为涂易乐df-220、迪高tego810或迪高tego805。
[0014]
进一步地，本发明还提供了以下具体的高效悬浮助剂，包括以下重量份的组分：
[0015]
10份沃克尔vok-420、5～10份n-甲基吡咯烷酮、3～10份迪高rego245、20～30份三乙醇胺、3～10份涂易乐df-220；
[0016]
或者包括以下重量份的组分：
[0017]
10份毕克byk420、5～10份n-甲基吡咯烷酮、4～10份比克byk-348、15～20份三乙醇胺、3～10份迪高tego810；
[0018]
或者包括以下重量份的组分：
[0019]
10份尚高sago-8820、10～20份n-甲基吡咯烷酮、5～10份道康宁dc67润湿剂、10～30份三乙醇胺、3～10份迪高tego805。
[0020]
本发明还提供了一种所述的高效悬浮助剂的制备方法，将所述的改性聚脲溶液、n-甲基吡咯烷酮、润湿剂、三乙醇胺和有机硅消泡剂混合均匀，得到所述的高效悬浮助剂。
[0021]
本发明还进一步提供了一种所述的高效悬浮助剂的应用，包括以下步骤：
[0022]
(1)将所述的改性聚脲溶液、n-甲基吡咯烷酮、润湿剂、三乙醇胺和有机硅消泡剂混合均匀，得到所述的高效悬浮助剂；
[0023]
(2)将所述的高效悬浮助剂、溶剂和磨料混匀，得到研磨材料；
[0024]
(3)采用所述的研磨材料对研磨对象进行研磨。
[0025]
作为优选，步骤(2)中，所述的溶剂为水、乙二醇或丙三醇中的一种或者两种。
[0026]
作为优选，步骤(2)中，所述的磨料为碳化硅、碳化硼、氧化铝、二氧化硅、氧化铈、氮化硼或金刚石。
[0027]
本发明的有益效果体现在：
[0028]
本发明的高效悬浮助剂在慢速搅拌作用下，脲基之间可以形成氢键，氢键的连接使得助剂颗粒形成微结晶，微结晶产生的键合力形成三维网状结构，产生优异的防沉降效果，在静态储存或低剪切力作用时粘度较高，有利于大颗粒研磨液体系的稳定存在，使用过程在较高剪切力作用下粘度降低，又能保持良好的流动性，无论是一次性使用还是循环使用，均能使研磨液中的磨料颗粒保持单分散状态，确保研磨效果的一致性，调整添加比例，可适用于不同粒度的研磨液配制，是一种具有普适性的水性复合助剂。
具体实施方式
[0029]
将10-20份改性聚脲溶液、10-20份的n甲基-吡咯烷酮、5-10份润湿剂、20-40份三乙醇胺、5-10份有机硅消泡剂混合后，以1：10-40的比例慢速加入水中，然后加入磨料(碳化硅、碳化硼、氧化铝、二氧化硅、氧化铈、氮化硼或金刚石等)，具体比例和磨料的粒径有关，
粒径越大，助剂的添加比例越大。
[0030]
实施例1
[0031]
将300g沃克尔vok-420、200gn-甲基吡咯烷酮、100g迪高rego245、800g三乙醇胺、100g涂易乐df-220消泡剂混合后，形成混合助剂。取上述800g混合助剂在搅拌状态下缓慢加入到16kg去离子水中，然后加入4kg600#的碳化硅，继续搅拌10min后过滤罐装。取上述700g混合助剂在搅拌状态下缓慢加入到16kg去离子水中，然后加入4kg1500#的碳化硅，继续搅拌10min后过滤罐装。在双面研磨机上对氮化铝陶瓷基板进行研磨实验，结果如下表所示。
[0032][0033]
对比例1
[0034]
其他组分与实施例1相同，不同之处在于将300g沃克尔vok-420替换为300g聚丙烯酸钠，其他条件与实施例1相同，结果如下。聚丙烯酸钠对体系也有较好的悬浮效果，但是对研磨速率有影响，且表面粗糙度增大。
[0035][0036][0037]
实施例2
[0038]
将200g毕克byk420、100gn-甲基吡咯烷酮、80g比克byk-348、360g三乙醇胺、60g迪高tego810混合后，形成混合助剂。将上述混合助剂在搅拌状态下缓慢加入到13.6kg去离子
水中，然后加入2.4kg360#的碳化硼，继续搅拌10min后过滤罐装。在双面研磨机上对蓝宝石晶片进行研磨实验，结果如下表所示。
[0039][0040]
对比例2
[0041]
其他组分与实施例2相同，不同之处在于将200g毕克byk420替换为预活化后的膨润土，其他条件与实施例2相同，结果如下。研磨过程发现液体有絮凝趋势，无法实现循环。
[0042][0043][0044]
实施例3
[0045]
将30g尚高sago-8820、30gn-甲基吡咯烷酮、20g道康宁dc67润湿剂、60g三乙醇胺、10g迪高tego805混合后，形成混合助剂。将5kg乙二醇和5kg去离子水混合形成混合溶剂，将上述混合助剂在搅拌状态下缓慢加入到10kg混合溶剂中，然后加入500ctd2-4的单晶金刚石微粉，继续搅拌30min后罐装。在单面研磨机上对碳化硅晶片进行研磨实验，结果如下表所示。
[0046][0047]
对比例3
[0048]
按照cn 104293205 a实施例3的方法制备同样固含量的d2-4单晶金刚石研磨液，按照实施例3的方法进行研磨实验，结果如下。
[0049]