水基抛光液的分散性改善方法和应用研究综述
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ＷＡＮＧ Ｙａｎｚｈｉ，ＳＵＮ Ｃｈａｎｇｈｏｎｇ，ＺＨＡＮＧ Ｗａｎｇｘｉ，ｅｔａｌ．Ｒｅｖｉｅｗｏｎｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓａｎｄｔｈｅａｐｐｒｏａｃｈｅｓｆｏｒｉｍｐｒｏｖｉｎｇｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｓｔａ ｂｉｌｉｔｙｏｆｐｏｌｉｓｈｉｎｇｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｎ ｗａｔｅｒ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＺｈｏｎｇｙｕａｎ ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１９，３０（１）：２１－２５（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）．
第 ３０ 卷 第 １ 期 ２０１９ 年 ２ 月
中原工学院学报 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦＺＨＯＮＧＹＵＡＮ ＵＮＩＶＥwenku.baidu.comＳＩＴＹ ＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
Ｖｏｌ．３０ Ｎｏ．１ Ｆｅｂ．２０１９
文 章 编 号 ：１６７１－６９０６（２０１９）０１－００２１－０５
水基抛光液的分散性改善方法和应用研究综述
王艳芝１，２，３，孙长红２，３，４，张旺玺２，３，４，张玲杰２，３，４，梁宝岩２，３，４，孙玉周２，３，５，张渊博６
（１．中原工学院 纺织学院，河南 郑州 ４５０００７；２．河南省金刚石工具技术国际联合实验室，河南 郑州 ４５０００７； ３．河南省金刚石碳素复合材料工程技术研究中心，河南 郑州 ４５０００７；４．中原工学院 材料与化工学院，河南 郑州 ４５０００７；
水基复合 抛 光 液 是 现 在 应 用 较 多 的 环 保 型 抛 光 液 ，主 要 由 水 、磨 料 和 分 散 剂 组 成 ，有 的 还 含 有 氧 化 剂 、 表面活性剂、络合 剂、润 滑 剂、抑 制 剂 等。 很 多 光 学 器 件、光伏材料、光学玻 璃、微 电 子 器 件 等 都 需 要 进 行 精 密 抛 光 ，以 获 得 良 好 的 表 面 质 量 和 超 低 的 表 面 粗 糙 度 。 用于精密抛光的抛光 液，其 磨 料 粒 度 通 常 是 微 纳 米 级 的，磨料在水中的 分 散 和 稳 定 悬 浮 是 非 常 重 要 的。 影 响抛光液分散性的 因 素 很 多，如 磨 料 的 种 类、粒 度、形 貌、化学特 性以 及抛 光液 的组 分、ｐＨ 值等。本 文以 不 同 磨 料 的 水 基 抛 光 液 为 代 表 ，介 绍 提 高 氧 化 铈 、氧 化 铝 和纳米金刚石３种抛光液分散性的方法及相关应用研 究 ，并 对 不 同 磨 料 抛 光 液 的 抛 光 效 果 进 行 对 比 。
５．中原工学院 建筑工程学院，河南 郑州 ４５０００７；６．登封市汇联磨料磨具有限公司，河南 郑州 ４５２４７０）
摘 要： 基于微纳米级无机粉体磨料能够在其他材料中均 匀 分 散 的 特 性，以 不 同 磨 料 的 水 基 抛 光 液 为 代 表，介 绍 了 提 高氧化铈、氧化铝和纳米金刚石３种抛光液分散性的方法，以及分散性的研究方法。采用球磨、超声处 理、化 学 表 面 修 饰 和加入分散剂等方法，可以改善磨料的分散效果。以水基氧化铈抛光液、水基氧化铝抛光液和水基纳米金 刚 石 抛 光 液 为 例 ，介 绍 了 抛 光 液 的 制 备 、分 散 方 法 以 及 主 要 应 用 领 域 ，并 对 比 分 析 了 不 同 磨 料 抛 光 液 应 用 于 微 晶 玻 璃 的 抛 光 效 果 。 关 键 词 ： 抛 光 液 ；氧 化 铝 ；氧 化 铈 ；纳 米 金 刚 石 ；分 散 性 中 图 分 类 号 ： ＴＱ１６４ 文 献 标 志 码 ： Ａ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１－６９０６．２０１９．０１．００２
为 了 改 善 材 料 性 能 ，满 足 材 料 的 实 际 应 用 需 求 ，通 常需要对两种或两种以上的材料进行复合或混合。在 两种或多种材料复合 体 系 的 制 备 中，微 纳 米 级 无 机 粉 体材料在其他基体材 料 中 的 均 匀 分 散，是 实 现 材 料 复 合并提高其特定性能的必然要求。微纳米级无机粉体 材 料 在 其 他 基 体 材 料 中 的 分 散 ，包 括 在 水 、油 、聚 合 物 、 陶瓷、金属等基体 或 介 质 中 的 分 散。 无 机 粉 体 粒 度 一 般为微纳米级，也 就 是 几 个 微 米 甚 至 几 个 纳 米 级。 粒 度特别细小的纳米级 无 机 粉 体，由 于 尺 寸 效 应 非 常 明 显 和 比 表 面 能 特 别 大 ，处 于 热 力 学 十 分 不 稳 定 的 状 态 ， 很容易形成团聚［１］。微纳米级无机粉体在其他介 质 中 的 均 匀 分 散 ，一 直 是 一 个 重 要 的 研 究 课 题 和 工 业 难 题 。 无 机 粉 体 的 粒 度 越 细 ，实 现 其 均 匀 分 散 的 难 度 就 越 大 。 把微纳米级无机粉体 分 散 在 聚 合 物 中，可 改 善 聚 合 物 的性能和功能。把微纳米级无机粉体分散在水中而获 得复配体系，可使 其 获 得 较 理 想 的 工 业 应 用。 这 是 因 为相对于油和其他溶 剂，水 是 比 较 经 济 环 保 的 复 合 介 质。应用比较广泛的 水 基 复 配 体 系 有 水 基 涂 料、水 基 性复合抛光液等。
在 化 学 机 械 抛 光 （ＣＭＰ）中 ，纳 米 粒 子 的 机 械 研 磨 作 用 与 抛 光 液 的 腐 蚀 作 用 相 协 同 ，对 材 料 表 面 进 行 超 精 密 加 工 ，可 实 现 被 加 工 器 件 表 面 的 全 局 平 面 化 。采 用 ＣＭＰ 技 术 时 ，抛 光 液 的 性 能 对 抛 光 的 表 面 质 量 有 显 著 影 响 。 目 前 ，国 内 用 于 ＣＭＰ 的 抛 光 液 以 进 口 为 主 ，急 需 开 发 国 产 新 型 抛 光 液 并 提 高 抛 光 液 的质量。
收 稿 日 期 ：２０１８－１１－２２ 基金项 目：国 家 自 然 科 学 基 金 项 目 （１１４７２３１６）；河 南 省 创 新 型 优 秀 科 技 团 队 项 目 （ＣＸＴＤ２０１３０４８）；河 南 省 高 校 科 技 创 新 团 队 项 目
（１５１ＲＴＳＴＨＮ００４）；河 南 省 教 育 厅 自 然 科 学 重 点 项 目 （１８Ａ４３００３５） 引 文 格 式 ：王 艳 芝 ，孙 长 红 ，张 旺 玺 ，等 ．水 基 抛 光 液 的 分 散 性 改 善 方 法 和 应 用 研 究 综 述 ［Ｊ］．中 原 工 学 院 学 报 ，２０１９，３０（１）：２１－２５．
第 ３０ 卷 第 １ 期 ２０１９ 年 ２ 月
中原工学院学报 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦＺＨＯＮＧＹＵＡＮ ＵＮＩＶＥwenku.baidu.comＳＩＴＹ ＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
Ｖｏｌ．３０ Ｎｏ．１ Ｆｅｂ．２０１９
文 章 编 号 ：１６７１－６９０６（２０１９）０１－００２１－０５
水基抛光液的分散性改善方法和应用研究综述
王艳芝１，２，３，孙长红２，３，４，张旺玺２，３，４，张玲杰２，３，４，梁宝岩２，３，４，孙玉周２，３，５，张渊博６
（１．中原工学院 纺织学院，河南 郑州 ４５０００７；２．河南省金刚石工具技术国际联合实验室，河南 郑州 ４５０００７； ３．河南省金刚石碳素复合材料工程技术研究中心，河南 郑州 ４５０００７；４．中原工学院 材料与化工学院，河南 郑州 ４５０００７；
水基复合 抛 光 液 是 现 在 应 用 较 多 的 环 保 型 抛 光 液 ，主 要 由 水 、磨 料 和 分 散 剂 组 成 ，有 的 还 含 有 氧 化 剂 、 表面活性剂、络合 剂、润 滑 剂、抑 制 剂 等。 很 多 光 学 器 件、光伏材料、光学玻 璃、微 电 子 器 件 等 都 需 要 进 行 精 密 抛 光 ，以 获 得 良 好 的 表 面 质 量 和 超 低 的 表 面 粗 糙 度 。 用于精密抛光的抛光 液，其 磨 料 粒 度 通 常 是 微 纳 米 级 的，磨料在水中的 分 散 和 稳 定 悬 浮 是 非 常 重 要 的。 影 响抛光液分散性的 因 素 很 多，如 磨 料 的 种 类、粒 度、形 貌、化学特 性以 及抛 光液 的组 分、ｐＨ 值等。本 文以 不 同 磨 料 的 水 基 抛 光 液 为 代 表 ，介 绍 提 高 氧 化 铈 、氧 化 铝 和纳米金刚石３种抛光液分散性的方法及相关应用研 究 ，并 对 不 同 磨 料 抛 光 液 的 抛 光 效 果 进 行 对 比 。
５．中原工学院 建筑工程学院，河南 郑州 ４５０００７；６．登封市汇联磨料磨具有限公司，河南 郑州 ４５２４７０）
摘 要： 基于微纳米级无机粉体磨料能够在其他材料中均 匀 分 散 的 特 性，以 不 同 磨 料 的 水 基 抛 光 液 为 代 表，介 绍 了 提 高氧化铈、氧化铝和纳米金刚石３种抛光液分散性的方法，以及分散性的研究方法。采用球磨、超声处 理、化 学 表 面 修 饰 和加入分散剂等方法，可以改善磨料的分散效果。以水基氧化铈抛光液、水基氧化铝抛光液和水基纳米金 刚 石 抛 光 液 为 例 ，介 绍 了 抛 光 液 的 制 备 、分 散 方 法 以 及 主 要 应 用 领 域 ，并 对 比 分 析 了 不 同 磨 料 抛 光 液 应 用 于 微 晶 玻 璃 的 抛 光 效 果 。 关 键 词 ： 抛 光 液 ；氧 化 铝 ；氧 化 铈 ；纳 米 金 刚 石 ；分 散 性 中 图 分 类 号 ： ＴＱ１６４ 文 献 标 志 码 ： Ａ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１－６９０６．２０１９．０１．００２
为 了 改 善 材 料 性 能 ，满 足 材 料 的 实 际 应 用 需 求 ，通 常需要对两种或两种以上的材料进行复合或混合。在 两种或多种材料复合 体 系 的 制 备 中，微 纳 米 级 无 机 粉 体材料在其他基体材 料 中 的 均 匀 分 散，是 实 现 材 料 复 合并提高其特定性能的必然要求。微纳米级无机粉体 材 料 在 其 他 基 体 材 料 中 的 分 散 ，包 括 在 水 、油 、聚 合 物 、 陶瓷、金属等基体 或 介 质 中 的 分 散。 无 机 粉 体 粒 度 一 般为微纳米级，也 就 是 几 个 微 米 甚 至 几 个 纳 米 级。 粒 度特别细小的纳米级 无 机 粉 体，由 于 尺 寸 效 应 非 常 明 显 和 比 表 面 能 特 别 大 ，处 于 热 力 学 十 分 不 稳 定 的 状 态 ， 很容易形成团聚［１］。微纳米级无机粉体在其他介 质 中 的 均 匀 分 散 ，一 直 是 一 个 重 要 的 研 究 课 题 和 工 业 难 题 。 无 机 粉 体 的 粒 度 越 细 ，实 现 其 均 匀 分 散 的 难 度 就 越 大 。 把微纳米级无机粉体 分 散 在 聚 合 物 中，可 改 善 聚 合 物 的性能和功能。把微纳米级无机粉体分散在水中而获 得复配体系，可使 其 获 得 较 理 想 的 工 业 应 用。 这 是 因 为相对于油和其他溶 剂，水 是 比 较 经 济 环 保 的 复 合 介 质。应用比较广泛的 水 基 复 配 体 系 有 水 基 涂 料、水 基 性复合抛光液等。
在 化 学 机 械 抛 光 （ＣＭＰ）中 ，纳 米 粒 子 的 机 械 研 磨 作 用 与 抛 光 液 的 腐 蚀 作 用 相 协 同 ，对 材 料 表 面 进 行 超 精 密 加 工 ，可 实 现 被 加 工 器 件 表 面 的 全 局 平 面 化 。采 用 ＣＭＰ 技 术 时 ，抛 光 液 的 性 能 对 抛 光 的 表 面 质 量 有 显 著 影 响 。 目 前 ，国 内 用 于 ＣＭＰ 的 抛 光 液 以 进 口 为 主 ，急 需 开 发 国 产 新 型 抛 光 液 并 提 高 抛 光 液 的质量。
收 稿 日 期 ：２０１８－１１－２２ 基金项 目：国 家 自 然 科 学 基 金 项 目 （１１４７２３１６）；河 南 省 创 新 型 优 秀 科 技 团 队 项 目 （ＣＸＴＤ２０１３０４８）；河 南 省 高 校 科 技 创 新 团 队 项 目
（１５１ＲＴＳＴＨＮ００４）；河 南 省 教 育 厅 自 然 科 学 重 点 项 目 （１８Ａ４３００３５） 引 文 格 式 ：王 艳 芝 ，孙 长 红 ，张 旺 玺 ，等 ．水 基 抛 光 液 的 分 散 性 改 善 方 法 和 应 用 研 究 综 述 ［Ｊ］．中 原 工 学 院 学 报 ，２０１９，３０（１）：２１－２５．