一种抛光片及其制备方法和应用与流程

1.本发明属于材料领域，具体涉及一种抛光片及其制备方法和应用。


背景技术：

2.在光通讯领域中，光纤连接器作为组成光通讯系统的重要部件而被广泛应用。在实际使用中，光纤连接器的插接端部质量对光信号的传输质量有着巨大影响，通常在使用前需要对光纤连接器的插接端部进行研磨抛光。
3.现有技术通常采用抛光片来实现对插接端部的研磨抛光。抛光片通常包括基底层和涂覆于基底层上的磨料层；磨料层作为功能层，实现对光纤连接器端部的研磨抛光。磨料层的组成通常包括诸如金刚石、二氧化硅、氧化铝等磨料粉和树脂胶粘剂，磨料粒子通过树脂胶黏剂相互粘结并堆积成多层结构。在研磨抛光过程中，随着抛光片的使用次数增加，磨料粒子从最外层开始脱落。现有的抛光片常常存在磨料粒子脱落不均匀的问题，导致插接端部的抛光质量差，特别是同一抛光片上进行抛光的连接器的光纤短缩距离3d数值超范围，严重影响连接器的插损性能。其中光纤短缩距离是指：连接器插接端部的光纤端面至插芯端面的距离即为光纤短缩距离；当光纤凸出于插芯内孔中时，3d数值为正，当光纤凹陷入插芯内孔中时，3d数值为负。


技术实现要素：

4.为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的之一在于提供一种抛光片。
5.本发明的目的之二在于提供一种抛光片的制备方法。
6.本发明的目的之三在于提供一种抛光片在抛光设备或光纤连接器的插接端部抛光中的应用。
7.为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：
8.本发明的第一个方面在于提供一种抛光片，包括层叠设置的基底层和磨料层，所述磨料层的固化程度为20～50％。如果磨料层的固化程度低于20％，则磨料层上的磨料粒子极易脱落且脱落不均匀，会使采用该抛光片抛光的连接器的光纤短缩距离3d数值超出达标范围，导致抛光片的寿命短和抛光效果差；如果磨料层的固化程度高于50％，则磨料粒子难脱落，插芯端面和光纤端面与磨料粒子的相互作用力过大，容易造成插芯端面和光纤端面划伤。
9.优选地，所述磨料层的固化程度为30～50％；进一步优选地，所述磨料层的固化程度为30～40％；更进一步优选地，所述磨料层的固化程度为35～40％。
10.优选地，所述磨料层包括以下制备原料：磨料粒子、胶粘剂和固化剂；磨料粒子的质量份为30～80；胶粘剂的质量份为20～70；固化剂的用量为胶粘剂用量的20wt％～50wt％。
11.优选地，所述磨料粒子的质量份为40～70；进一步优选地，所述磨料粒子的质量份为50～70；再进一步优选地，所述磨料粒子的质量份为50～60。
12.优选地，所述胶粘剂的质量份为35～70；进一步优选地，所述胶粘剂的质量份为40～70；再进一步优选地，所述胶粘剂的质量份为40～50。
13.优选地，所述固化剂的用量为胶粘剂用量的30wt％～50wt％；进一步优选地，所述固化剂的用量为胶粘剂用量的30wt％～40wt％；再进一步优选地，所述固化剂的用量为胶粘剂用量的35wt％～40wt％。
14.优选地，所述磨料粒子为金刚石、二氧化硅、氧化铝中的至少一种；进一步优选地，所述磨料粒子为二氧化硅。
15.优选地，所述胶黏剂为环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯树脂、聚丙烯酸树脂中的至少一种；进一步优选地，所述胶黏剂为环氧树脂。
16.优选地，所述固化剂为氨基类固化剂、异氰酸酯类固化剂中的至少一种；进一步优选地，所述固化剂为异氰酸酯类固化剂。
17.优选地，所述磨料层的厚度为1～10μm；进一步优选地，所述磨料层的厚度为3～10μm；更进一步优选地，所述磨料层的厚度为3～8μm。
18.优选地，所述磨料粒子的粒径为20～500nm。
19.优选地，所述磨料粒子包括粒径范围为200～500nm的粗磨料和粒径范围为20～200nm的细磨料。
20.优选地，所述粗磨料的粒径范围为200～500nm；进一步优选地，所述粗磨料的粒径范围为300～500nm；再进一步优选地，所述粗磨料的粒径范围为400～500nm。
21.优选地，所述细磨料的粒径范围为20～200nm；进一步优选地，所述细磨料的粒径范围为20～150nm；再进一步优选地，所述细磨料的粒径范围为20～100nm；更优选地，所述细磨料的粒径范围为50～100nm。
22.优选地，所述粗磨料和细磨料的平均粒径比为(4～10)：1；进一步优选地，所述粗磨料和细磨料的平均粒径比为(5～10)：1；更进一步优选地，所述粗磨料和细磨料的平均粒径比为(5～8)：1。
23.优选地，所述粗磨料和细磨料的质量比为1：(1～9)；进一步优选地，所述粗磨料和细磨料的质量比为1：(2～8)；再进一步优选地，所述粗磨料和细磨料的质量比为1：(3～6)；更优选地，所述粗磨料和细磨料的质量比为1：(3～5)。
24.本发明选用粗粉和细粉搭配，可以使磨料层更加细密化，表面更加平整，从而有利于提高连接器插接端部的抛光质量；同时，细粉粒子填充于粗粉粒子之间的间隙，可以对堆积成多层结构的粗粉粒子起到较好的支撑作用，避免研磨抛光时粗粉粒子由于外力的作用而坍塌，从而影响插接端部的抛光质量。
25.优选地，所述磨料层的表面粗糙度为0.1-0.5μm；进一步优选地，所述磨料层的表面粗糙度为0.2-0.4μm；再进一步优选地，所述磨料层的表面粗糙度为0.3-0.4μm。
26.优选地，所述磨料层还包括以下制备原料：分散剂和溶剂；分散剂的用量为磨料粒子用量的1wt％～3wt％；溶剂的用量为磨料粒子用量的10wt％～30wt％。
27.优选地，所述分散剂为硅烷偶联剂；进一步优选地，所述硅烷偶联剂为kh550、kh560、kh570中的至少一种。
28.优选地，所述溶剂为乙酸丁酯、环己酮、甲苯、丙酮、丁酮中的至少一种；进一步优选地，所述溶剂为乙酸丁酯。
29.优选地，所述基材层和所述磨料层之间还设有过渡层；过渡层的邵氏硬度≥90。在研磨抛光过程中，需要将抛光片置于橡胶垫上，如果过渡层的邵氏硬度＜90，则在研磨抛光过程中会因为抛光片的刚性不够而从橡胶垫上脱离。
30.优选地，所述过渡层的固化程度为20～50％；进一步优选地，所述过渡层的固化程度为30～50％；再进一步优选地，所述过渡层的固化程度为30～40％。
31.优选地，所述过渡层的制备原料为树脂材料和树脂固化材料，所述树脂固化材料与树脂材料的质量比为(20～50)：100。
32.优选地，所述树脂固化材料与树脂材料的质量比为(30～50)：100；进一步优选地，所述树脂固化材料与树脂材料的质量比为(30～40)：100。
33.优选地，所述树脂材料为环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯树脂、聚丙烯酸树脂中的至少一种；进一步优选地，所述树脂材料为环氧树脂。
34.优选地，所述树脂固化材料为氨基类固化剂、异氰酸酯类固化剂中的至少一种；进一步优选地，所述树脂固化材料为异氰酸酯类固化剂。
35.优选地，所述过渡层的厚度为0.1～5μm；进一步优选地，所述过渡层的厚度为0.1～3μm；再进一步优选地，所述过渡层的厚度为1～3μm。
36.优选地，所述基材层包括pet膜；进一步优选地，所述pet膜的厚度为50～150μm；进一步优选地，所述pet膜的厚度为70～130μm。
37.本发明的第二个方面在于提供一种抛光片的制备方法，包括以下步骤：将磨料层材料涂覆在基材层或基材层上的过渡层表面，干燥，制得所述的抛光片。
38.优选地，所述制备方法还包括在基材层上涂覆过渡层材料形成过渡层的步骤。
39.若抛光片中不含过渡层，则磨料层材料直接涂覆在基材层上。若抛光片中含有基材层，则需要首先在基材层上涂覆上过渡层，再在过渡层上涂覆上磨料层。
40.优选地，所述干燥温度为80～120℃；进一步优选地，所述干燥温度为90～120℃；更进一步优选地，所述干燥温度为100～120℃。
41.优选地，所述干燥时间为5～24h；进一步优选地，所述干燥时间为6～20h；更进一步优选地，所述干燥时间为6～18h。
42.优选地，所述在基材层上涂覆过渡层材料形成过渡层的步骤具体为：将过渡层材料涂覆在基材层上，然后烘干。
43.优选地，所述烘干温度为80～100℃；进一步优选地，所述烘干温度为90～100℃。
44.优选地，所述烘干时间为5～12h；进一步优选地，所述烘干时间为6～10h；更进一步优选地，所述烘干时间为8～10h。
45.优选地，所述涂覆步骤采用辊轮涂布、刮刀涂布、旋转涂布中的至少一种方式进行涂覆；进一步优选地，采用辊轮涂布的方式进行涂覆。
46.本发明的第三个方面在于提供一种本发明第一个方面提供的抛光片在抛光设备或光纤连接器的插接端部抛光中的应用。
47.本发明的有益效果是：本发明通过调节磨料层的固化程度来控制研磨抛光过程中磨料粒子的脱落顺序，实现磨料粒子的均匀脱落，使其具备良好的自锐性和耐磨性，抛光片的有效使用寿命得到提高，且连接器抛光后的插接端部的抛光质量高，光纤短缩距离3d数值的绝对值小，抛光后的连接器的插损性能好。
48.此外，本发明通过采用不同平均粒径的粗粉和细粉进行搭配，可以使抛光片保持合适磨削力的同时还能避免抛光过程中粗磨料粒子坍塌，从而确保插接端部的抛光质量。
具体实施方式
49.以下结合实例对本发明的具体实施作进一步详细说明，但本发明的实施和保护不限于此。需要指出的是，以下若为有未特别详细说明之过程，均是本领域技术人员可参照现有技术实现或理解的。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，视为可以通过市售购买得到的常规产品。
50.实施例1～33和对比例1～2中的抛光片磨料层涂料和过渡层涂料的配方及性能如下表1所示，其中表1中，磨料粒子和树脂a(作为胶粘剂)的质量百分比之和为100％，固化剂a的质量百分比是以树脂a为基准计算的，固化剂a用量为树脂a用量的20wt％～50wt％，具体质量百分比见表1；溶剂的质量百分比是以磨料粒子为基准计算的，溶剂用量为磨料粒子用量的10wt％～30wt％，具体质量百分比见表1；分散剂的质量百分比是以磨料粒子为基准计算的，分散剂用量为磨料粒子用量的1wt％～3wt％，具体质量百分比见表1；异氰酸酯固化剂(作为树脂固化材料)的质量百分比是以树脂b(作为树脂材料)的用量为基准计算的，异氰酸酯固化剂的具体用量见下表1。
51.表1抛光片磨料层涂料和过渡层涂料的配方及性能
52.[0053][0054][0055]
实施例1～33和对比例1～2中的抛光片按照下述制备方法进行制备，具体为：按照表1中各实施例和对比例的过渡层涂料和磨料层涂料的原料配比进行原料称重，然后按照以下两种方法中的其中一种制备成抛光片：
[0056]
方法一、含过渡层的情况：将过渡层涂料以辊轮涂布方式涂覆于100μm厚的pet膜上，并在90℃下烘干8小时，然后将磨料层涂料以辊轮涂布方式涂覆于过渡层上，并在110℃下烘干10小时，获得抛光片，其中，过渡层的厚度为2μm；磨料层的厚度为5μm。
[0057]
方法二、不含过渡层的情况：将磨料层涂料以辊轮涂布方式涂覆于100μm厚的pet膜上，并在100℃下烘干14小时，获得抛光片；其中，磨料层的厚度为5μm。
[0058]
性能测试：
[0059]
将实施例1～33和对比例1～2中的抛光片按照下表2中的测试方法进行测试，具体测试方法如下：
[0060]
表2测试指标和测试方法
[0061][0062]
实施例1～33和对比例1～2按照上表2中的测试方法进行测试，测试结果记录在下表3中，其中，插接端部抛光质量达标的所有连接器批次的平均光纤短缩距离3d值是指在有效使用寿命期间，抛光质量达标的所有连接器的平均光纤短缩距离3d值。而插接端部抛光质量首次不达标的连接器批次情况是指在抛光片抛光过程中，首次出现不达标的连接器的光纤短缩距离3d值和光纤端面质量。
[0063]
表3实施例1～33和对比例1～2的性能测试结果
[0064]
[0065][0066]
记录实施例21、实施例28～33中的抛光片在整个抛光寿命期间内，抛光片从橡胶垫上脱落的次数，具体见下表3所示：
[0067]
表3实施例21、实施例28～33中的抛光片从橡胶垫上脱落的次数
[0068] 抛光片有效使用寿命期间从橡胶垫脱落的次数/次实施例210实施例284实施例290实施例300实施例310实施例320实施例332
[0069]
从表2和表3可以看出，本发明中的抛光片通过调节磨料层的固化程度来控制研磨抛光过程中磨料粒子均匀脱落，使其具备良好的自锐性和耐磨性，抛光片的有效使用寿命得到提高，且连接器抛光后的插接端部的抛光质量高，光纤短缩距离3d数值的绝对值小，连接器插损性能好；另外，通过采用不同平均粒径的粗粉和细粉进行搭配，可以使抛光片保持合适磨削力的同时还能避免抛光过程中磨料粒子坍塌，从而确保插接端部的抛光质量。
[0070]
上面对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。