專利名稱：拋光墊的制作方法
本申請(qǐng)要求臨時(shí)申請(qǐng)系列號(hào)60/343,324(2001.12.20申請(qǐng))的優(yōu)先權(quán)。
本發(fā)明涉及一種拋光墊。具體說，本發(fā)明的拋光墊可以是多孔性的并且可以含有粒狀聚合物和有機(jī)聚合物粘合劑。本發(fā)明的拋光墊可用于拋光制品，特別是可用于微電子和光學(xué)電子裝置的化學(xué)機(jī)械拋光或平面化，所說的裝置例如但不限于半導(dǎo)體晶片。
將諸如微電子裝置等的制品的粗糙表面拋光或平面化至基本上光滑的程度，通常包括用拋光墊的工作表面，使用受控制且反復(fù)性的動(dòng)作，打磨粗糙表面。在欲拋光的物品的粗糙表面與拋光墊的工作表面之間可以放入拋光用流體。
微電子裝置的制造可以包括在半導(dǎo)體基片上形成多個(gè)集成電路。基片的組成可以包括砷化硅或砷化稼。集成電路通?？梢酝ㄟ^系列步驟來形成，其中要在基片上形成材料，如導(dǎo)電、絕緣和半導(dǎo)體材料的圖案化層。為使每晶片上的集成電路的密度最多化，期望在生產(chǎn)過程的各種階段具有拋光成平面的基片。據(jù)此，微電子裝置的生產(chǎn)一般來說包括至少一步拋光步驟，并且經(jīng)常可以包括多步拋光步驟，從而可以導(dǎo)致使用一個(gè)以上的拋光墊。
拋光步驟可以包括將拋光墊和半導(dǎo)體基片在拋光用流體的存在下彼此相對(duì)旋轉(zhuǎn)。拋光用流體可以是溫和的堿并且可以非必須地含有磨料顆粒，例如但不限于粒狀氧化鈰、粒狀氧化鋁或粒狀二氧化硅。拋光用流體可以有助于將磨擦掉的物料去除和轉(zhuǎn)移并且從物品的粗糙表面上除掉。
拋光墊的特性，如孔體積和孔徑，在每種墊子與每種墊子中是不同的，并且在同一個(gè)特定墊子的整個(gè)操作期間內(nèi)也是不同的。墊子拋光特性的變化可以導(dǎo)致基片的拋光和平面化不充分，這樣的基片對(duì)制造半導(dǎo)體晶片來說可是不適宜的。由此，期望開發(fā)一種拋光墊，其顯出低的每種墊子之間的拋光和平面化特性的差異。還期望開發(fā)一種拋光墊，其在墊子的整個(gè)操作期間內(nèi)在拋光和平面化特性方面的差異是低的。
本發(fā)明提供一種拋光墊，該拋光墊含有(a)粒狀聚合物，其選自熱塑性粒狀聚合物，交聯(lián)粒狀聚合物，由互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)組成的粒狀聚合物，及其混合物；和(b)有機(jī)聚合物粘合劑，其選自熱塑性有機(jī)聚合物粘合劑，基本上交聯(lián)有機(jī)聚合物粘合劑，互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)，及其混合物。
本發(fā)明還包括一種含有粒狀聚合物和有機(jī)聚合物粘合劑的拋光墊，其中所說的粘合劑是原地形成的。此外，本發(fā)明包括一種含有粒狀聚合物和有機(jī)聚合物粘合劑的拋光墊，其中在所說的粒狀聚合物中沒有顆粒的熔結(jié)。
本文和權(quán)利要求書中所用的術(shù)語“基本上均勻地遍布所說墊的工作表面”是指粒狀聚合物和有機(jī)聚合物粘合劑的分布，致使墊子物理特性的改變得到降低，并且墊子的物理特性的均勻性得到增強(qiáng)。
本文和權(quán)利要求書中所用的術(shù)語“粘合劑的原地制備”、“粘合劑的原地聚合”、“粘合劑的原地形成”和類似的術(shù)語是指，在粒狀聚合物的存在下制備、聚合和/或形成本發(fā)明的有機(jī)聚合物粘合劑。在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，可以將粘合劑前體的分子彼此化學(xué)反應(yīng)，形成有機(jī)聚合物粘合劑，同時(shí)前體是在粒狀聚合物的存在下的。在另一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，可以使用一種以上的粘合劑前體，并且可以將一種前體的分子與另一種前體的分子化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)在粒狀聚合物的存在下，形成有機(jī)聚合物粘合劑。
可在本發(fā)明中使用的適宜的有機(jī)粘合劑前體可以選自本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的各種種類。非限定性實(shí)例可以包括單體、預(yù)聚物、樹脂及其混合物。在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，有機(jī)粘合劑前體可以含有催化劑、交聯(lián)劑、固化劑和其它本領(lǐng)域已知的常規(guī)添加劑。
在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，本發(fā)明拋光墊的％孔體積可以使用以下等式計(jì)算“100×(墊子的密度)×(墊子的孔體積)”。密度(例如，克每立方厘米)可以按照美國標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試法(ASTM)D 1622-88來測(cè)定?？左w積(例如，每克立方厘米)可以借助于汞孔度測(cè)定法按照ASTM D4284-88，使用來自Micromeritics的Autopore III汞孔度計(jì)來測(cè)定。
應(yīng)當(dāng)說明的是，本說明書和所附的權(quán)利要求書中使用的單數(shù)形式“a”、“an”和“the”包括復(fù)數(shù)指示物，除非是清楚地和明確地限制于單一指示物。
本說明書中，除非有另外的說明，說明書和權(quán)利要求書中所用的所有表示成分?jǐn)?shù)量、反應(yīng)條件等等的數(shù)字應(yīng)當(dāng)理解為在所有情況中都是被“約”字所修飾的。因此，除非有相反的說明，以下說明書和所附的權(quán)利要求書中所述的數(shù)值參數(shù)是近似值，其可以取決于需要通過本發(fā)明所獲得的合意特性而變化。至少，并且不企圖將等效原則適用于權(quán)利要求的范圍中，每個(gè)數(shù)值參數(shù)應(yīng)當(dāng)至少是按照所報(bào)的有效數(shù)字的數(shù)值并且通過運(yùn)用普通周圍的技術(shù)來解釋。
盡管表明本發(fā)明寬范圍的數(shù)值范圍和參數(shù)是近似值，但在具體實(shí)施例中給出的數(shù)值是盡可能精確地報(bào)道的。然而，任何數(shù)值本身便含有某些誤差，這些誤差是由在它們各自試驗(yàn)測(cè)定中發(fā)現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)偏差所不可避免地產(chǎn)生的。


圖1是本發(fā)明拋光墊組件的截面示意圖；圖2是本發(fā)明拋光墊組件的截面示意圖，其類似于圖1的拋光墊組件，但其中的粘合方式是粘合劑組件；且圖3是本發(fā)明拋光墊的截面示意圖，其中墊子的一部分，包括墊子工作表面的一部分，被更詳細(xì)顯示。圖1-3沒有按比例繪圖。在圖1-3中，相同的數(shù)字表示相同的結(jié)構(gòu)構(gòu)件。
在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，本發(fā)明的拋光墊可以含有粒狀聚合物和有機(jī)聚合物粘合劑。有機(jī)聚合物粘合劑可以將粒狀聚合物粘合在一起。
適宜的粒狀聚合物的非限定性實(shí)例可以包括熱塑性粒狀聚合物、交聯(lián)粒狀聚合物及其混合物。在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，粒狀聚合物可以經(jīng)選擇致使當(dāng)加熱時(shí)沒有顆粒熔結(jié)。本文和權(quán)利要求書中所用的術(shù)語“沒有熔結(jié)”和相關(guān)的術(shù)語是指在粒狀聚合物的邊界處有最小的塑性流動(dòng)，并且在本發(fā)明拋光墊中的粒狀聚合物的顆粒之間很少至沒有任何聚結(jié)。
在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，當(dāng)拋光墊的粒狀聚合物中含有粒狀熱塑性聚合物時(shí)，拋光墊可以在低于粒狀熱塑性聚合物的熔點(diǎn)或熔結(jié)點(diǎn)下制備。在另一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，粒狀聚合物可以含有粒狀交聯(lián)聚合物，其可以具有熔結(jié)點(diǎn)，并且由此可以是不可熔結(jié)的。
可在本發(fā)明中使用的含有粒狀聚合物的聚合物可以通過各種本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的方法來制備。在可供選擇的非限定性實(shí)施方案中，聚合物可以通過縮合反應(yīng)或自由基引發(fā)反應(yīng)或其的組合來形成。在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，聚合物可以包括通過將異氰酸酯官能的聚氨酯預(yù)聚物與多胺縮合聚合而形成的聚氨酯。在另一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，聚合物可以包括通過將氨基甲酸酯-二丙烯酸酯在自由基引發(fā)劑的存在下自由基聚合而形成的聚氨酯-丙烯酸酯。在另一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，聚合物可以包括通過逐步或同時(shí)縮合和自由基聚合反應(yīng)而形成的互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)。本文和權(quán)利要求書中所用的術(shù)語“互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)”(IPN)是指兩種聚合物都呈網(wǎng)絡(luò)形式的組合，其中至少一種是在另一種的直接存在中是合成的或交聯(lián)的。與化學(xué)性共混物不同，在兩種聚合物之間沒有誘發(fā)共價(jià)鍵。由此，除機(jī)械性共混和共聚外，IPN還表現(xiàn)出另一種機(jī)理，通過這種機(jī)理可以使不同的聚合物物理性結(jié)合。
粒狀聚合物可以通過各種本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的方法來制備。在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，可以將本體聚合物深冷研磨并且分級(jí)成合意的顆粒粒度范圍。在另一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，粒狀聚合物可以直接通過將含有多異氰酸酯和含OH物料的雙組分組合物在液體介質(zhì)的存在下反應(yīng)來制備。在另一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，將所說的液體介質(zhì)加熱并且攪拌。在另一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，液體介質(zhì)(例如但不限于含水介質(zhì))可以經(jīng)選擇致使雙組分組合物可以基本上不溶于介質(zhì)。在可供選擇的非限定性實(shí)施方案中，粒狀聚合物的形狀可以是規(guī)則的或不規(guī)則的，并且可以包括但不限于以下形狀球形、圓盤形、薄片形及其組合或混合物。
在可供選擇的非限定性實(shí)施方案中，粒狀聚合物的平均顆粒粒度可以為至少20微米，或者至少50微米，或者至少100微米。在可供選擇的非限定性實(shí)施方案中，粒狀聚合物的平均顆粒粒度可以為小于500微米，或者小于400微米，或者小于300微米。粒狀聚合物的平均顆粒粒度可以通過本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的方法來測(cè)定。在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，可以使用光散射技術(shù)測(cè)定粒狀聚合物的平均顆粒粒度，如Coulter LS顆粒粒度分析儀，Beckman Coulter Incorporated制造并出售。本文和權(quán)利要求書中所用的“顆粒粒度”是指顆粒的直徑，以體積百分比為基礎(chǔ)計(jì)，使用Coulter Counter LS顆粒粒度分析儀，通過光散射測(cè)定。在此光散射技術(shù)中，直徑由回轉(zhuǎn)的流體動(dòng)力學(xué)半徑測(cè)定，與顆粒的實(shí)際形狀無關(guān)?！捌骄鳖w粒粒度是以體積百分比為基礎(chǔ)計(jì)的顆粒的平均直徑。
在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，粒狀聚合物可以是基本上實(shí)心的。本文和權(quán)利要求書中所用的并且針對(duì)拋光墊的粒狀聚合物的術(shù)語“基本上實(shí)心的”是指粒狀聚合物不是空心的，例如，粒狀聚合物不是空心微囊的形式。在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，基本上實(shí)心的粒狀聚合物可以含有捕獲的氣體，其中被捕獲的氣泡的平均顆粒粒度可以為粒狀聚合物顆粒粒度的小于二分之一。
適宜的粒狀聚合物可以選自各種各樣本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的聚合物，并且可以包括但不限于聚氯乙烯，聚氟乙烯，聚乙烯，聚丙烯，尼龍，聚碳酸酯，聚酯，聚(甲基)丙烯酸酯，聚醚，聚酰胺，聚氨酯，多環(huán)氧化物，聚苯乙烯，聚酰亞胺(例如，聚醚酰亞胺)，聚砜及其混合物。本文和權(quán)利要求書中所用的術(shù)語“(甲基)丙烯酸酯”是指丙烯酸酯，其可以包括氨基甲酸酯(尿烷)的丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯以及丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯的組合。在可供選擇的非限定性實(shí)施方案中，聚氨酯可以具有選自以下的主鏈鍵氨酯鍵(-NH-C(O)-O-)，脲鍵(-NH-C(O)-NH-或-NH-C(O)-N(R)-，其中R可以是氫、脂族、環(huán)脂族或芳族基團(tuán))，硫代氨基甲酸酯鍵(-NH-C(O)-S-)，及其組合。在可供選擇的非限定性實(shí)施方案中，多環(huán)氧化物可以具有選自以下的主鏈鍵醚鍵，硫醚鍵，酯鍵，氨基鍵及其組合。在可供選擇的非限定性實(shí)施方案中，粒狀聚合物可以選自聚(甲基)丙烯酸酯，聚氨酯，多環(huán)氧化物及其混合物。
粒狀聚氨酯可以通過各種本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的方法來制備。在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，粒狀聚氨酯可以由含有異氰酸酯官能的物料和/或封端異氰酸酯反應(yīng)物，和氫官能的物料的組合物來制備，其中所說的異氰酸酯官能的物料可以具有至少兩個(gè)異氰酸酯基團(tuán)，所說的封端異氰酸酯反應(yīng)物具有至少兩個(gè)封端異氰酸酯基團(tuán)；并且所說的氫官能的物料可以具有至少兩個(gè)對(duì)異氰酸酯物料的異氰酸酯基團(tuán)有反應(yīng)活性的氫基團(tuán)。
在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，可以將異氰酸酯和氫物料混合在一起并且聚合或固化，形成本體聚氨酯，然后將其研磨(例如，深冷研磨)，并且非必須地分級(jí)。在另一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，粒狀聚氨酯的形成可以是通過將異氰酸酯與氫物料混合在一起，在攪拌條件下將混合物緩慢傾入加熱的去離子水中(非必須地，在有機(jī)共溶劑和/或表面活性劑的存在下)，將所形成的粒狀物料分離(例如，通過過濾)，將分離的粒狀物料干燥，并且非必須地將干燥的粒狀聚氨酯分級(jí)。在另一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，可以將異氰酸酯和氫物料在有機(jī)溶劑的存在下混合在一起。有機(jī)溶劑可以選自本領(lǐng)域已知的各種類型。在一個(gè)實(shí)施方案中，有機(jī)溶劑可以包括醇類、水不溶性醚類、支鏈和直鏈烴類、酮類、甲苯、二甲苯及其混合物。在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，有機(jī)溶劑可以是甲基異丁基酮。
在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，異氰酸酯官能的物料可以選自異氰酸酯官能的單體、異氰酸酯官能的預(yù)聚物及其組合。適宜的異氰酸酯單體的非限定性實(shí)例可以包括但不限于脂族多異氰酸酯；烯鍵式不飽和多異氰酸酯；脂環(huán)族多異氰酸酯；芳族多異氰酸酯，其中異氰酸酯基團(tuán)不與芳族環(huán)直接相連，例如，α，α′-二甲苯二異氰酸酯；芳族多異氰酸酯，其中異氰酸酯基團(tuán)與芳族環(huán)直接相連，例如，苯二異氰酸酯；這些多異氰酸酯的鹵化、烷基化、烷氧基化、硝化、碳二亞胺改性的、脲改性的和縮二脲改性的衍生物；及這些多異氰酸酯的二聚化和三聚化產(chǎn)物。
脂族多異氰酸酯的非限定性實(shí)例可以包括但不限于亞乙基二異氰酸酯，三亞甲基二異氰酸酯，四亞甲基二異氰酸酯，六亞甲基二異氰酸酯，八亞甲基二異氰酸酯，九亞甲基二異氰酸酯，2，2′-二甲基戊烷二異氰酸酯，2，2，4-三甲基己烷二異氰酸酯，十亞甲基二異氰酸酯，2，4，4-三甲基六亞甲基二異氰酸酯，1，6，11-十一烷三異氰酸酯，1，3，6-六亞甲基三異氰酸酯，1，8-二異氰酸根合-4-(異氰酸根合甲基)辛烷，2，5，7-三甲基-1，8-二異氰酸根合-5-(異氰酸根合甲基)辛烷，雙(異氰酸根合乙基)-碳酸酯，雙(異氰酸根合乙基)醚，2-異氰酸根合丙基-2，6-二異氰酸根合己酸酯，賴氨酸二異氰酸酯甲基酯，賴氨酸三異氰酸酯甲基酯及其混合物。
適宜的烯鍵式不飽和多異氰酸酯的非限定性實(shí)例可以包括，但不限于，丁烯二異氰酸酯和1，3-丁二烯-1，4-二異氰酸酯。適宜的脂環(huán)族多異氰酸酯的非限定性實(shí)例可以包括，但不限于，異佛爾酮二異氰酸酯，環(huán)己烷二異氰酸酯，甲基環(huán)己烷二異氰酸酯，雙(異氰酸根合甲基)環(huán)己烷，雙(異氰酸根合環(huán)己基)甲烷，雙(異氰酸根合環(huán)己基)-2，2-丙烷，雙(異氰酸根合環(huán)己基)-1，2-乙烷，2-異氰酸根合甲基-3-(3-異氰酸根合丙基)-5-異氰酸根合甲基-雙環(huán)[2.2.1]-庚烷，2-異氰酸根合甲基-3-(3-異氰酸根合丙基)-6-異氰酸根合甲基-雙環(huán)[2.2.1]-庚烷，2-異氰酸根合甲基-2-(3-異氰酸根合丙基)-5-異氰酸根合甲基-雙環(huán)[2.2.1]-庚烷，2-異氰酸根合甲基-2-(3-異氰酸根合丙基)-6-異氰酸根合甲基-雙環(huán)[2.2.1]-庚烷，2-異氰酸根合甲基-3-(3-異氰酸根合丙基)-6-(2-異氰酸根合乙基)-雙環(huán)[2.2.1]-庚烷，2-異氰酸根合甲基-2-(3-異氰酸根合丙基)-5-(2-異氰酸根合乙基)-雙環(huán)[2.2.1]-庚烷，2-異氰酸根合甲基-2-(3-異氰酸根合丙基)-6-(2-異氰酸根合乙基)-雙環(huán)[2.2.1]-庚烷及其混合物。
芳族多異氰酸酯，其中異氰酸酯基團(tuán)不與芳族環(huán)直接相連，其非限定性實(shí)例可以包括但不限于雙(異氰酸根合乙基)苯，α，α，α′，α′-四甲基二甲苯二異氰酸酯，1，3-雙(1-異氰酸根合-1-甲基乙基)苯，雙(異氰酸根合丁基)苯，雙(異氰酸根合甲基)萘，雙(異氰酸根合甲基)二苯基醚，雙(異氰酸根合乙基)對(duì)苯二甲酸酯，均三甲苯三異氰酸酯，2，5-二(異氰酸根合甲基)呋喃及其混合物。
適宜的芳族多異氰酸酯，其中異氰酸酯基團(tuán)與芳族環(huán)直接相連，其非限定性實(shí)例可以包括但不限于亞苯基二異氰酸酯，乙基亞苯基二異氰酸酯，異丙基亞苯基二異氰酸酯，二甲基亞苯基二異氰酸酯，二乙基亞苯基二異氰酸酯，二異丙基亞苯基二異氰酸酯，三甲基苯三異氰酸酯，苯三異氰酸酯，萘二異氰酸酯，甲基萘二異氰酸酯，聯(lián)苯二異氰酸酯，鄰-聯(lián)甲苯胺二異氰酸酯，4，4′-二苯基甲烷二異氰酸酯，雙(3-甲基-4-異氰酸根合苯基)甲烷，雙(異氰酸根合苯基)乙烯，3，3′-二甲氧基-聯(lián)苯-4，4′-二異氰酸酯，三苯基甲烷三異氰酸酯，聚合型4，4′-二苯基甲烷-二異氰酸酯，萘三異氰酸酯，二苯基甲烷-2，4，4′-三異氰酸酯，4-甲基二苯基甲烷-3，5，2′，4′，6′-五異氰酸酯，二苯基醚二異氰酸酯，雙(異氰酸根合苯基醚)乙二醇，雙(異氰酸根合苯基醚)-1，3-丙二醇，二苯甲酮二異氰酸酯，咔唑二異氰酸酯，乙基咔唑二異氰酸酯，二氯咔唑二異氰酸酯及其混合物。
在本發(fā)明的一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，異氰酸酯官能的物料可以是具有兩個(gè)異氰酸酯基團(tuán)的多異氰酸酯單體。適宜的具有兩個(gè)異氰酸酯基團(tuán)的多異氰酸酯單體的非限定性實(shí)例包括但不限于α，α′-二甲苯二異氰酸酯，α，α，α′，α′-四甲基二甲苯二異氰酸酯，異佛爾酮二異氰酸酯，雙(異氰酸根合環(huán)己基)甲烷，甲苯二異氰酸酯，4，4′-二苯基甲烷二異氰酸酯及其混合物。
在另一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，異氰酸酯官能的物料可以含有異氰酸酯官能的聚氨酯預(yù)聚物。異氰酸酯官能的聚氨酯預(yù)聚物可以通過各種本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的方法來制備。在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，可以將至少一種多元醇例如但不限于二醇，和至少一種異氰酸酯官能的單體例如但不限于二異氰酸酯單體，在一起反應(yīng)形成具有至少兩個(gè)異氰酸酯基團(tuán)的聚氨酯預(yù)聚物。適宜的異氰酸酯官能的單體的非限定性實(shí)例包括前述的異氰酸酯官能的單體。
適宜在本發(fā)明中使用的異氰酸酯官能的聚氨酯預(yù)聚物，其分子量可以在寬范圍內(nèi)變化。在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，異氰酸酯官能的聚氨酯預(yù)聚物的數(shù)均分子量(Mn)可以是500-15,000或500-5000，通過凝膠滲透色譜法(GPC)使用聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定。
可以用于制備異氰酸酯官能的聚氨酯預(yù)聚物的多元醇的非限定性實(shí)例包括但不限于直鏈或支鏈鏈烷多元醇，例如但不限于1，2-乙二醇，1，3-丙二醇，1，2-丙二醇，1，4-丁二醇，1，3-丁二醇，丙三醇，新戊二醇，三羥甲基乙烷，三羥甲基丙烷，二-三羥甲基丙烷，赤蘚醇，季戊四醇和二-季戊四醇；聚亞烷基二醇，例如但不限于二甘醇、三-和四乙二醇，及二-、三-和四丙二醇；環(huán)狀鏈烷多元醇，例如但不限于環(huán)戊二醇，環(huán)己二醇，環(huán)己烷三醇，環(huán)己烷二甲醇，羥基丙基環(huán)己醇和環(huán)己烷二乙醇；芳族多元醇，例如但不限于二羥基苯，苯三醇，羥基芐基醇和二羥基甲苯；雙酚類，例如但不限于4，4′-異丙叉二酚；4，4′-氧化雙酚，4，4′-二羥基二苯甲酮，4，4′-硫代雙酚，酚酞，雙(4-羥基苯基)甲烷，4，4′-(1，2-乙烯二基)雙酚和4，4′-磺酰雙酚；鹵化雙酚，例如但不限于4，4′-異丙叉雙(2，6-二溴苯酚)，4，4′-異丙叉雙(2，6-二氯苯酚)和4，4′-異丙叉雙(2，3，5，6-四氯苯酚)；烷氧基化雙酚，例如但不限于具有1-70個(gè)烷氧基的烷氧基化4，4′-異丙叉二酚，其中所說的烷氧基例如但不限于乙氧基，丙氧基，α-丁氧基和β-丁氧基；及雙環(huán)己醇，其可以通過將相應(yīng)的雙酚氫化而制得，例如但不限于4，4′-異丙叉-雙環(huán)己醇，4，4′-氧化雙環(huán)己醇，4，4′-硫代雙環(huán)己醇和雙(4-羥基環(huán)己醇)甲烷。
適宜在本發(fā)明使用的多元醇的其它非限定性實(shí)例包括但不限于高級(jí)聚亞烷基二醇，例如但不限于數(shù)均分子量(Mn)為200-2000的聚乙二醇類；攜帶羥基的丙烯酸類，例如但不限于將(甲基)丙烯酸酯與羥基官能的(甲基)丙烯酸酯共聚獲得的物質(zhì)，例如但不限于甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸羥基乙酯共聚物；及羥基官能的聚酯，例如但不限于將二醇例如但不限于丁二醇，與二酸或二酯例如但不限于己二酸或己二酸二乙酯，反應(yīng)獲得的物質(zhì)。在另一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，用于本發(fā)明的多元醇的數(shù)均分子量(Mn)可以為200-2000。
在另一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，異氰酸酯官能的聚氨酯預(yù)聚物可以通過將二異氰酸酯例如但不限于甲苯二異氰酸酯，與聚亞烷基二醇例如但不限于聚(四氫呋喃)，反應(yīng)而制備。
在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，異氰酸酯官能的聚氨酯預(yù)聚物可以在催化劑的存在下制備。適宜催化劑的非限定性實(shí)例可以選自各種本領(lǐng)域已知的催化劑種類。適宜的催化劑可以是特異于通過異氰酸酯和含OH物料反應(yīng)形成聚氨酯、并且很少趨向于加速副反應(yīng)導(dǎo)致脲基甲酸酯(allophonate)和異氰酸酯形成的那些催化劑。在可供選擇的非限定性實(shí)施方案中，催化劑的使用量，以多元醇和異氰酸酯官能的單體的總重量計(jì)，可以是小于5wt％，或者小于3wt％，或者小于1wt％。
適宜催化劑的非限定性實(shí)例可以選自路易斯堿，路易斯酸和插入催化劑，如Ullmann′s Encyclopedia of Industrial Chemistry，第5版，1992，Volume A21，pp.673-674中所述。在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，催化劑可以是有機(jī)酸的亞錫加成鹽，例如但不限于辛酸亞錫，二月桂酸二丁基錫，二乙酸二丁基錫，硫醇二丁基錫，二馬來酸二丁基錫，二乙酸二甲基錫，二月桂酸二甲基錫，1，4-二氮雜雙環(huán)[2.2.2]辛烷，及其混合物。在另一個(gè)可供選擇的非限定性實(shí)施方案中，催化劑可以是辛酸鋅，乙酰丙酮鉍或鐵。
適宜催化劑的其它非限定性實(shí)例可以包括叔胺，例如但不限于三乙胺，三異丙基胺和N，N-二甲基芐胺。這種適宜的叔胺公開于US專利5,693,738第10欄，第6-38行，其公開內(nèi)容引入本文作為參考。
在本發(fā)明的一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，異氰酸酯官能的物料可以包括封端異氰酸酯，其具有至少兩個(gè)封端異氰酸酯基團(tuán)。本文和權(quán)利要求書中所用的術(shù)語“封端異氰酸酯物料”是指具有末端和/或側(cè)基封端異氰酸酯基團(tuán)的單體或預(yù)聚物，這些基團(tuán)可以被轉(zhuǎn)化成解封端的(即，游離的)異氰酸酯基團(tuán)和分離或游離的封端基團(tuán)。封端基團(tuán)可以是短效的或非短效的。本文和權(quán)利要求書中所用的術(shù)語“非短效的封端基團(tuán)”是指封端基團(tuán)，當(dāng)從異氰酸酯基團(tuán)中解封端或解保護(hù)時(shí)，仍然保持基本上在三維網(wǎng)絡(luò)內(nèi)。本文和權(quán)利要求書中所用的術(shù)語“短效的封端基團(tuán)”是指封端基團(tuán)，當(dāng)從異氰酸酯基團(tuán)中解封端或解保護(hù)時(shí)，基本上遷移出三維網(wǎng)絡(luò)。
在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，封端異氰酸酯物料的異氰酸酯基團(tuán)可以包括前述的適宜異氰酸酯官能的物料實(shí)例。封端異氰酸酯物料的非短效封端基團(tuán)的非限定性實(shí)例可以包括但不限于1H-唑系，例如但不限于1H-咪唑，1H-吡唑，3，5-二甲基-1H-吡唑，1H-1，2，3-三唑，1H-1，2，3-苯并三唑，1H-1，2，4-三唑，1H-5-甲基-1，2，4-三唑和1H-3-氨基-1，2，4-三唑；內(nèi)酰胺類，例如但不限于e-己內(nèi)酰胺和2-吡咯烷酮；嗎啉類，例如但不限于3-氨基丙基嗎啉；及N-羥基鄰苯二甲酰亞胺。
封端異氰酸酯物料的短效封端基團(tuán)的非限定性實(shí)例可以包括但不限于醇類，例如但不限于丙醇，異丙醇，丁醇，異丁醇，叔-丁醇和己醇；亞烷基二醇一烷基醚，例如但不限于乙二醇一烷基醚，例如但不限于乙二醇一丁基醚和乙二醇一己基醚，和丙二醇一烷基醚，例如但不限于丙二醇一甲基醚；及酮肟，例如但不限于甲基乙基酮肟。
在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，封端異氰酸酯物料可以包含在異氰酸酯官能的物料中，來提高由粒狀聚氨酯制備的拋光墊的尺寸穩(wěn)定性。
不指望得到任何理論支持，據(jù)信在異氰酸酯官能的物料中包含封端異氰酸酯物料，可以導(dǎo)致在(a)至少一部分粒狀聚氨酯顆粒之間；和/或(b)至少一部分粒狀聚氨酯和至少一部分有機(jī)聚合物粘合劑之間，形成共價(jià)鍵。在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，封端異氰酸酯物料的存在量可以致使異氰酸酯官能的物料含有至少5摩爾％或者至少10摩爾％或者小于40摩爾％或者小于50摩爾％的封端異氰酸酯基團(tuán)，以游離異氰酸酯和封端異氰酸酯基團(tuán)的總摩爾當(dāng)量計(jì)。
在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，異氰酸酯官能的物料可以含有(甲基)丙烯酸酯-改性的多官能異氰酸酯物料，其具有至少兩個(gè)(甲基)丙烯酸酯-改性的異氰酸酯基團(tuán)。本文和權(quán)利要求書中所用的術(shù)語“(甲基)丙烯酸酯-改性的異氰酸酯物料”是指具有末端和/或側(cè)基異氰酸酯基團(tuán)的聚氨酯預(yù)聚物與活性氫官能的(甲基)丙烯酸酯的反應(yīng)產(chǎn)物。在另一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，可以隨后使用聚合引發(fā)劑將(甲基)丙烯酸酯基團(tuán)聚合。
(甲基)丙烯酸酯封端的異氰酸酯物料中的多官能異氰酸酯可以包括但不限于前述適宜異氰酸酯官能的聚氨酯預(yù)聚物的非限定性實(shí)例。適宜的氫官能的(甲基)丙烯酸酯可以包括但不限于羥基或氨基官能的(甲基)丙烯酸酯。適宜的羥基或氨基官能(甲基)丙烯酸酯的非限定性實(shí)例包括但不限于甲基丙烯酸羥基乙酯，甲基丙烯酸羥基丙酯，聚丙二醇一甲基丙烯酸酯，丙二醇一甲基丙烯酸酯，丙烯酸羥基乙酯，丙烯酸羥基丙酯，己內(nèi)酯丙烯酸酯，甲基丙烯酸叔丁基氨基乙酯及其混合物。
在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，(甲基)丙烯酸酯-改性的異氰酸酯物料的存在量，以異氰酸酯官能的物料的重量計(jì)，可以是至少5wt％或者至少10wt％或者小于60wt％或者小于50wt％。
可在本發(fā)明中使用的氫官能的物料可以選自各種本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的這種物料。在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，氫官能的物料可以具有選自羥基、巰基、伯胺、仲胺及其組合的氫基團(tuán)。適宜的氫官能的物料的非限定性實(shí)例可以包括前述的多元醇。
在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，氫官能的物料可以包括多胺。多胺的非限定性實(shí)例可以包括亞乙基胺類，例如但不限于乙二胺(EDA)，二亞乙基三胺(DETA)，三亞乙基四胺(TETA)，四亞乙基五胺(TEPA)，五亞乙基六胺(PEHA)，哌嗪，例如但不限于二亞乙基二胺(DEDA)和2-氨基-1-乙基哌嗪。適宜的多胺的其它非限定性實(shí)例可以包括C1-C3二烷基甲苯二胺的一種或多種異構(gòu)體，例如但不限于3，5-二甲基-2，4-甲苯二胺，3，5-二甲基-2，6-甲苯二胺，3，5-二乙基-2，4-甲苯二胺，3，5-二乙基-2，6甲苯二胺，3，5-二異丙基-2，4-甲苯二胺，3，5-二異丙基-2，6-甲苯二胺及其混合物。在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，多胺可以選自亞甲基二苯胺，三亞甲基二醇二(對(duì)-氨基苯甲酸酯)及胺-末端化的低聚物和預(yù)聚物。
在另一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，適宜的多胺可以選自以4，4′-亞甲基-雙(二烷基苯胺)為基礎(chǔ)的化合物，其可以由下式I表示
其中R3和R4可以各自獨(dú)立地表示C1-C3烷基，并且R5可以選自氫和鹵素，例如但不限于氯和溴。
以4，4′-亞甲基-雙(二烷基苯胺)為基礎(chǔ)的多胺的非限定性實(shí)例可以包括但不限于4，4′-亞甲基-雙(2，6-二甲基苯胺)，4，4′-亞甲基-雙(2，6-二乙基苯胺)，4，4′-亞甲基-雙(2-乙基-6-甲基苯胺)，4，4′-亞甲基-雙(2，6-二異丙基苯胺)，4，4′-亞甲基-雙(2-異丙基-6-甲基苯胺)，4，4′-亞甲基-雙(2，6-二乙基-3-氯苯胺)及其混合物。
在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，異氰酸酯和氫官能的物料還可以含有催化劑?？梢栽诒景l(fā)明中使用適宜的聚氨酯形成用催化劑，以便增強(qiáng)用于聚氨酯形成的物料的反應(yīng)。適宜的聚氨酯形成用催化劑可以是特異于通過NCO和含OH物料反應(yīng)形成聚氨酯、并且很少趨向于加速副反應(yīng)導(dǎo)致脲基甲酸酯(allophonate)和異氰酸酯形成的那些催化劑。適宜催化劑的非限定性實(shí)例可以選自路易斯堿，路易斯酸和插入催化劑，如U11mann′s Encyclopedia of Industrial Chemistry，第5版，1992，Volume A21，pp.673-674中所述。在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，催化劑可以是有機(jī)酸的亞錫鹽，例如但不限于辛酸亞錫，二月桂酸二丁基錫，二乙酸二丁基錫，硫醇二丁基錫，二馬來酸二丁基錫，二乙酸二甲基錫，二月桂酸二甲基錫，1，4-二氮雜雙環(huán)[2.2.2]辛烷，及其混合物。在可供選擇的非限定性實(shí)施方案中，催化劑可以是辛酸鋅，乙酰丙酮鉍或鐵。
適宜催化劑的其它非限定性實(shí)例可以包括叔胺，例如但不限于三乙胺，三異丙基胺和N，N-二甲基芐胺。這種適宜的叔胺公開于US專利5,693,738第10欄，第6-38行，其公開內(nèi)容引入本文作為參考。
在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，可以將催化劑摻入氫官能的物料中，然后再將其與異氰酸酯官能的物料合并。在可供選擇的非限定性實(shí)施方案中，催化劑的使用量可以小于5wt％或者小于3wt％或者小于1wt％，以異氰酸酯和活性氫官能的物料的合并的總重量計(jì)。
在可供選擇的非限定性實(shí)施方案中，異氰酸酯基團(tuán)和非必須的封端異氰酸酯基團(tuán)與活性氫基團(tuán)的摩爾當(dāng)量比，一般可以是0.5∶1.0至1.5∶1.0，例如，0.7∶1.0至1.3∶1.0或者0.8∶1.0至1.2∶1.0。
在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，可在本發(fā)明中使用的適宜的粒狀聚合物可以包括粒狀多環(huán)氧化物。粒狀多環(huán)氧化物可以通過本領(lǐng)域已知的各種方法來制備。在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，粒狀多環(huán)氧化物可以是環(huán)氧官能的物料與氫官能的物料的反應(yīng)產(chǎn)物，其中所說的環(huán)氧官能的物料可以有至少兩個(gè)環(huán)氧基團(tuán)；氫官能的物料可以具有至少兩個(gè)活性氫基團(tuán)，這些活性氫基團(tuán)對(duì)環(huán)氧物料的環(huán)氧基團(tuán)是反應(yīng)活性的。
在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，可以將環(huán)氧官能的物料和氫官能的物料混合在一起并且聚合或固化，形成本體多環(huán)氧化物，然后可以將其研磨(例如，深冷研磨)，并且非必須地分級(jí)。在另一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，粒狀多環(huán)氧化物的形成可以是通過將環(huán)氧官能的物料和氫官能的物料混合在一起，在攪拌條件下將混合物緩慢傾入加熱的去離子水，分離所形成的粒狀物料(例如，通過過濾)，將所分離的粒狀物料干燥，并且非必須地將干燥的粒狀多環(huán)氧化物分級(jí)。
在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，可在本發(fā)明中使用的適宜的環(huán)氧官能的物料可以包括但不限于環(huán)氧官能的單體，環(huán)氧官能的預(yù)聚物及其組合。適宜的環(huán)氧官能的單體的非限定性實(shí)例可以包括但不限于脂族多環(huán)氧化物，例如但不限于1，2，3，4-雙環(huán)氧丁烷，1，2，7，8-雙環(huán)氧辛烷；環(huán)脂族多環(huán)氧化物，例如但不限于1，2，4，5-雙環(huán)氧環(huán)己烷，1，2，5，6-雙環(huán)氧環(huán)辛烷，7-氧雜-雙環(huán)[4.1.0]庚烷-3-羧酸，7-氧雜-雙環(huán)[4.1.0]庚-3-基甲基酯，1，2-環(huán)氧-4-環(huán)氧乙基-環(huán)己烷和2，3-(環(huán)氧丙基)環(huán)己烷；芳族多環(huán)氧化物，例如但不限于，雙(4-羥基苯基)甲烷二環(huán)氧甘油醚；氫化雙酚A雙環(huán)氧化物及其混合物?？梢栽诒景l(fā)明中使用的環(huán)氧官能的單體一般來說是將多元醇和表鹵醇例如表氯醇反應(yīng)而制備。可以用于制備環(huán)氧官能的單體的多元醇包括前面針對(duì)制備異氰酸酯官能的預(yù)聚物時(shí)所示的那些多元醇。一種優(yōu)選的環(huán)氧官能的單體包括將諸如4，4′-異丙叉二酚等的雙酚與表氯醇反應(yīng)制備的單體，如4，4′-異丙叉二酚二環(huán)氧甘油醚。
在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，可在本發(fā)明中使用的環(huán)氧官能的預(yù)聚物可以通過將聚合多元醇和表氯醇反應(yīng)來制備。適宜的聚合多元醇的非限定性實(shí)例可以包括但不限于聚亞烷基二醇，如聚乙二醇和聚四氫呋喃；聚酯多元醇；聚氨酯多元醇；聚((甲基)丙烯酸酯)多元醇；及其混合物。
聚合多元醇可以按照本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的各種方法來制備。在本發(fā)明的一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，環(huán)氧官能的預(yù)聚物可以包括環(huán)氧官能的聚((甲基)丙烯酸酯)聚合物，其可以由(甲基)丙烯酸酯單體和環(huán)氧官能的可自由基聚合的單體(例如，(甲基)丙烯酸縮水甘油基酯)來制備。適宜的環(huán)氧官能的預(yù)聚物可以具有寬范圍的分子量。在可供選擇的非限定性實(shí)施方案中，環(huán)氧官能的預(yù)聚物的分子量可以是500-15,000或者500-5000，通過凝膠滲透色譜法(GPC)使用聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)來測(cè)定。
氫官能的物料可以含有選自羥基、巰基、羧酸、伯胺、仲胺及其組合的氫基團(tuán)。在可供選擇的非限定性實(shí)施方案中，氫官能的物料可以包括但不限于前面提及的多元醇的非限定性實(shí)例。在其它非限定性實(shí)施方案中，可在制備粒狀多環(huán)氧化物中使用的氫官能的物料可以包括但不限于前面提及的多胺的非限定性實(shí)例。
在可供選擇的非限定性實(shí)施方案中，適宜的多胺可以包括聚酰胺預(yù)聚物，其具有至少兩個(gè)選自伯胺、仲胺及其組合的胺基團(tuán)。聚酰胺預(yù)聚物可以通過本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的各種方法來制備。在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，具有至少兩個(gè)胺基團(tuán)的聚酰胺預(yù)聚物可以通過將多胺如二亞乙基三胺與多羧酸如雙官能的羧酸反應(yīng)來制備。聚酰胺預(yù)聚物的適宜的非限定性實(shí)例可以包括VERSAMID聚酰胺樹脂，其可從CognisCorporation，Coating & Inks Division商購獲得。
適宜的多羧酸的非限定性實(shí)例可以包括但不限于十二烷二酸，壬二酸，己二酸，1，6-己二酸，琥珀酸，庚二酸，癸二酸，馬來酸，檸檬酸，衣康酸，烏頭酸，酸酐與多元醇反應(yīng)形成的半酯，及其混合物。其它的非限定性實(shí)例可以包括含羧酸基團(tuán)的聚合物，如丙烯酸聚合物、聚酯和聚氨酯；及低聚物，如含酯基團(tuán)的低聚物；以及脂肪二酸。
在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，羧酸官能的丙烯酸物料可以通過使用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的技術(shù)，將甲基丙烯酸和/或丙烯酸單體與烯鍵式不飽和可共聚單體共聚來制備。在另一個(gè)實(shí)施方案中，羧酸官能的丙烯酸物料可以通過使用本領(lǐng)域認(rèn)可的常規(guī)技術(shù)，將羥基-官能的丙烯酸聚合物與環(huán)酸酐反應(yīng)來制備。
其它多羧酸反應(yīng)物可以包括但不限于含酯基團(tuán)的低聚物。含酯基團(tuán)的低聚物的非限定性實(shí)例包括通過將多元醇和1，2-酸環(huán)酸酐反應(yīng)所形成的半酯，如通過將季戊四醇和甲基六氫化對(duì)苯二甲酸酐反應(yīng)所形成的半酯，或者得自多元醇和多元酸或酸酐的酸官能的聚酯。
在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，環(huán)氧化物和氫官能的物料中可以非必須地含有環(huán)氧環(huán)開環(huán)催化劑。催化劑可以包括本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的催化劑。適宜的催化劑的非限定性實(shí)例可以選自路易斯堿，路易斯酸和插入催化劑，如Ullmann′s Encyclopedia of Industrial Chemistry，第5版，1992，Volume A21，pp.673-674中所述。在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，催化劑可以是有機(jī)酸的亞錫加成鹽，例如但不限于辛酸亞錫，二月桂酸二丁基錫，二乙酸二丁基錫，硫醇二丁基錫，二馬來酸二丁基錫，二乙酸二甲基錫，二月桂酸二甲基錫，1，4-二氮雜雙環(huán)[2.2.2]辛烷，及其混合物。在另一個(gè)可供選擇的非限定性實(shí)施方案中，催化劑可以是辛酸鋅，乙酰丙酮鉍或鐵。
適宜催化劑的其它非限定性實(shí)例可以包括叔胺，例如但不限于三乙胺，三異丙基胺，三叔丁基胺，四氟硼酸和N，N-二甲基芐胺。這種適宜的叔胺公開于US專利5,693,738第10欄，第6-38行，其公開內(nèi)容引入本文作為參考。
在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，可以將催化劑摻入氫官能的物料中，然后將其與環(huán)氧官能的物料合并。在可供選擇的非限定性實(shí)施方案中，催化劑的使用量可以是小于5wt％或者小于3wt％或者小于1wt％，以異氰酸酯和活性氫官能的物料的合并的總重量計(jì)。
用于制備粒狀交聯(lián)多環(huán)氧化物的反應(yīng)物中，環(huán)氧基團(tuán)與氫基團(tuán)的摩爾當(dāng)量比一般為0.5∶1.0至2.0∶1.0，例如，0.7∶1.0至1.3∶1.0或者0.8∶1.0至1.2∶1.0。
在非限定性實(shí)施方案中，異氰酸酯和/或環(huán)氧官能的物料及氫官能的物料中可以非必須地含有已知的常規(guī)添加劑。添加劑的非限定性實(shí)例可以包括但不限于熱穩(wěn)定劑，抗氧化劑，脫模劑，靜態(tài)染料，顏料，增韌添加劑，例如但不限于烷氧基化苯酚苯甲酸酯和聚(亞烷基二醇)二苯甲酸酯，以及表面活性劑，例如但不限于氧化乙烯/氧化丙烯嵌段共聚物型表面活性劑。在可供選擇的非限定性實(shí)施方案中，添加劑的存在量總計(jì)為小于10wt％或者小于5wt％或者小于3wt％，以異氰酸酯和氫官能的物料，或環(huán)氧化物和氫官能的物料的合并的總重量計(jì)。
在可供選擇的非限定性實(shí)施方案中，可以將常規(guī)的添加劑添加至異氰酸酯官能的物料或者環(huán)氧官能的物料和/或氫官能的物料中。
可在本發(fā)明中使用的適宜的粒狀聚合物的非限定性實(shí)例可以包括粒狀熱塑性聚合物、粒狀交聯(lián)聚合物及其混合物。本文和權(quán)利要求書中所用的術(shù)語“熱塑性聚合物”是指基本上沒有交聯(lián)并且基本上沒有形成三維網(wǎng)絡(luò)的聚合物物料。本文和權(quán)利要求書中所用的術(shù)語“交聯(lián)聚合物”是指至少基本上交聯(lián)的聚合物，其中所說的聚合物基本上具有三維網(wǎng)絡(luò)。聚合物分子的結(jié)構(gòu)形狀和熱塑性或交聯(lián)聚合物的特征在本領(lǐng)域中是已知的。(參見Principles of Polymerization，George Odian，McGraw-Hill，Inc.，1970，第16-19和94-99頁。)本領(lǐng)域還已知，交聯(lián)的存在和/或交聯(lián)程度可以通過化學(xué)計(jì)量學(xué)和/或在制備聚合物時(shí)所用的固化來控制。
在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，熱塑性聚氨酯可以通過使用所需化學(xué)計(jì)算量(例如97％-102％)的固化劑例如但不限于丁二醇來制備。
在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，交聯(lián)聚氨酯可以通過使用小于化學(xué)計(jì)算所需量的固化劑來制備，致使氨酯鍵或脲鍵能夠與剩余的異氰酸酯反應(yīng)。固化劑可以包括但不限于二醇。在另一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，用三官能的固化劑或異氰酸酯部分代替雙官能的固化劑或異氰酸酯，將會(huì)產(chǎn)生更加熱穩(wěn)定性的化學(xué)交聯(lián)。在另一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，可以使用可從Rhone Poulenc按商品名Tolonate HDT獲得的三官能的異氰酸酯，來增加聚合物結(jié)構(gòu)內(nèi)的交聯(lián)作用。
可在本發(fā)明中使用的熱塑性聚氨酯聚合物的非限定性實(shí)例可以包括但不限于基于TEXIN脂族聚醚的熱塑性聚氨酯樹脂，其可商購自Bayer Corporation。熱塑性聚(甲基)丙烯酸酯的非限定性實(shí)例可以包括但不限于ROHADON熱塑性聚(甲基)丙烯酸酯，其可商購自ROHMAmerica，Incorporated。
在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，粒狀交聯(lián)聚合物可以經(jīng)選擇致使當(dāng)加熱時(shí)沒有顆粒熔結(jié)。
粒狀聚合物在本發(fā)明拋光墊中的存在量可以非常寬地變化。在可供選擇的非限定性實(shí)施方案中，粒狀聚合物的存在量，以粒狀聚合物和有機(jī)聚合物粘合劑的總重量計(jì)，為至少51wt％，或者至少65wt％，或者至少75wt％。在其它可供選擇的非限定性實(shí)施方案中，粒狀聚合物的存在量可以是小于95wt％，或者小于90wt％，或者小于85wt％，以粒狀聚合物和有機(jī)聚合物粘合劑的總重量計(jì)。
本發(fā)明中，拋光墊含有粒狀聚合物和有機(jī)聚合物粘合劑。各種各樣適宜的有機(jī)聚合物粘合劑已知可以用于本發(fā)明。在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，有機(jī)聚合物粘合劑可以選自熱塑性有機(jī)聚合物粘合劑、交聯(lián)有機(jī)聚合物粘合劑，由互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)組成的有機(jī)聚合物粘合劑及其混合物。在另一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，有機(jī)聚合物可以選自聚氨酯粘合劑，多環(huán)氧化物粘合劑，氨基甲酸酯-改性的多環(huán)氧化物粘合劑，和(甲基)丙烯酸-改性的聚氨酯粘合劑，及其混合物。
在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，本發(fā)明的有機(jī)聚合物粘合劑可以原地形成。本文和權(quán)利要求書中所用的術(shù)語“粘合劑的原地制備”，“粘合劑的原地聚合”，“粘合劑的原地形成”及類似的術(shù)語是指在粒狀聚合物的存在下制備、聚合和/或形成本發(fā)明的有機(jī)聚合物粘合劑。在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，可以將有機(jī)聚合物粘合劑前體的分子彼此反應(yīng)，形成有機(jī)聚合物粘合劑，同時(shí)前體是在粒狀聚合物的存在下的。在另一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，可以使用一種以上的有機(jī)聚合物粘合劑前體，并且可以將一種前體的分子與另一種前體的分子反應(yīng)，同時(shí)在粒狀聚合物的存在下，形成有機(jī)聚合物粘合劑。
有機(jī)聚合物粘合劑的原地制備可以包括本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的聚合方法。在可供選擇的非限定性實(shí)施方案中，聚合物的形成可以是通過縮合反應(yīng)、自由基引發(fā)反應(yīng)或其的組合。在一個(gè)實(shí)施方案中，聚合物可以是通過異氰酸酯官能的聚氨酯預(yù)聚物與多胺的縮合而形成的聚氨酯。在另一個(gè)實(shí)施方案中，聚合物可以是通過氨基甲酸酯-二丙烯酸酯在自由基引發(fā)劑的存在下聚合而形成的聚氨酯-丙烯酸酯。在另外一個(gè)實(shí)施方案中，聚合物可以是通過如前所述的縮合和自由基聚合反應(yīng)逐步或同時(shí)進(jìn)行而形成的互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)。
可在本發(fā)明中使用的適宜的有機(jī)聚合物粘合劑前體可以選自本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的前體，并且可以很寬地變化。非限定性實(shí)例可以包括單體、預(yù)聚物、樹脂及其混合物。在非限定性實(shí)施方案中，有機(jī)粘合劑前體可以含有催化劑，交聯(lián)劑，固化劑，溶劑，和其它本領(lǐng)域已知的常規(guī)添加劑。
在可供選擇的非限定性實(shí)施方案中，有機(jī)聚合物粘合劑前體可以選自聚氨酯粘合劑前體，多環(huán)氧化物粘合劑前體，氨基甲酸酯-改性的多環(huán)氧化物粘合劑前體，(甲基)丙烯酸-改性的聚氨酯粘合劑前體，和共聚物及其混合物，在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，聚氨酯粘合劑前體可以由異氰酸酯官能的物料和非必須地封端異氰酸酯物料與氫官能的物料來制備，其中所說的異氰酸酯官能的物料可以具有至少兩個(gè)異氰酸酯基團(tuán)；所說的封端的異氰酸酯物料可以具有至少兩個(gè)封端的異氰酸酯基團(tuán)；并且氫官能的物料可以含有至少兩個(gè)活性氫基團(tuán)，這些活性氫基團(tuán)可以與異氰酸酯官能的物料的異氰酸酯基團(tuán)反應(yīng)。
可以用于制備有機(jī)聚氨酯粘合劑的適宜的異氰酸酯官能的物料、封端異氰酸酯物料、(甲基)丙烯酸酯改性的異氰酸酯和氫官能的物料，其非限定性實(shí)例可以分別選自如前面針對(duì)粒狀聚合物所述的異氰酸酯官能的物料、封端異氰酸酯物料、(甲基)丙烯酸酯改性的異氰酸酯和氫官能的物料。
在另一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，異氰酸酯官能的物料可以含有封端異氰酸酯物料。據(jù)信，當(dāng)將異氰酸酯官能的物料和氫官能的物料合并時(shí)，封端異氰酸酯物料的存在可以延遲凝膠化的開始。延遲凝膠化的開始允許有附加的時(shí)間來將粒狀聚合物和異氰酸酯與氫官能的物料混合在一起。在另一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，封端異氰酸酯物料的存在量可以致使異氰酸酯官能的物料中含有小于50摩爾％或者至少5摩爾％或者含有5摩爾％-40摩爾％的封端異氰酸酯基團(tuán)，以游離異氰酸酯和封端異氰酸酯基團(tuán)的總摩爾當(dāng)量計(jì)。
在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，異氰酸酯官能的物料可以含有(甲基)丙烯酸酯-改性的多官能異氰酸酯物料，其具有至少兩個(gè)(甲基)丙烯酸酯改性的異氰酸酯基團(tuán)，如前所述。在另一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，(甲基)丙烯酸酯-改性的異氰酸酯物料的存在量可以是小于60wt％，或者至少5wt％或者5-50wt％，以制備粒狀聚氨酯用的異氰酸酯官能的物料計(jì)。
在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，用來制備有機(jī)聚氨酯粘合劑前體的異氰酸酯和氫官能的物料中可以含有催化劑。適宜催化劑的非限定性實(shí)例可以包括前面針對(duì)制備粒狀聚氨酯所提及的催化劑，例如但不限于叔胺，例如，三乙胺，和有機(jī)金屬化合物，如，二月桂酸二丁基錫。在另一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，可以將催化劑摻入氫官能的物料中，然后異氰酸酯與氫官能的物料合并。在可供選擇的非限定性實(shí)施方案中，催化劑的存在量可以是小于5wt％，或者小于3wt％或者小于1wt％，以異氰酸酯和氫官能的物料的合并的總重量計(jì)。用于制備交聯(lián)聚氨酯粘合劑的物料中，異氰酸酯基團(tuán)和非必須的封端異氰酸酯基團(tuán)與活性氫基團(tuán)的摩爾當(dāng)量比可以是0.5∶1.0至2.0∶1.0或者0.7∶1.0至1.3∶1.0或者0.8∶1.0至1.2∶1.0。
在本發(fā)明的一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，有機(jī)聚氨酯粘合劑可以是異氰酸酯官能的物料和水的反應(yīng)產(chǎn)物，其中所說的異氰酸酯官能的物料可以具有至少兩個(gè)異氰酸酯基團(tuán)。適宜的異氰酸酯官能的物料的非限定性實(shí)例可以包括前面所提及的異氰酸酯官能的物料的非限定性實(shí)例。在另一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，可以將具有至少兩個(gè)異氰酸酯基團(tuán)的異氰酸酯官能的聚氨酯預(yù)聚物與水反應(yīng)，形成可用于本發(fā)明的有機(jī)聚氨酯粘合劑。適宜的異氰酸酯官能的聚氨酯預(yù)聚物的非限定性實(shí)例包括前面描述的預(yù)聚物。在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，異氰酸酯官能的聚氨酯預(yù)聚物可以包括但不限于甲苯二異氰酸酯和聚(四氫呋喃)的反應(yīng)產(chǎn)物。
本文和權(quán)利要求書中所用的術(shù)語“與水反應(yīng)”可以包括向異氰酸酯官能的物料添加水，或者可以包括將異氰酸酯官能的物料與水蒸氣、水分或濕氣接觸。
在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，可以將粒狀聚合物、異氰酸酯官能的物料和非必須的催化劑混合在一起，并且放入敞口模具(例如，沒有頂部或蓋子的模具)。可以通過機(jī)械方式將混合物分布在模具內(nèi)，以便均勻地填充模具。適宜的機(jī)械方式可以包括低壓壓制或者使用壓縮輥。然后，可以將填滿的敞口模具放入常溫(例如，25℃)或高溫(例如，30-90℃)烘箱中一段時(shí)間(例如，30分鐘至24小時(shí))，在具有一定百分比相對(duì)濕度(例如，25-95％)的空氣的存在下。
在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，多環(huán)氧化物粘合劑前體可以通過將環(huán)氧官能的物料和氫官能的物料反應(yīng)而制備，其中所說的環(huán)氧官能的物料可以具有至少兩個(gè)環(huán)氧基團(tuán)；并且氫官能的物料可以具有至少兩個(gè)活性氫基團(tuán)，這些活性氫基團(tuán)對(duì)環(huán)氧官能的物料的環(huán)氧基團(tuán)是反應(yīng)活性的。適宜的環(huán)氧化物和氫官能的物料的非限定性實(shí)例可以包括前面提及的針對(duì)制備如前所述粒狀多環(huán)氧化物所用的環(huán)氧化物和氫官能的物料。
可以用于制備多環(huán)氧化物粘合劑前體的適宜的環(huán)氧化物和氫官能的物料，其非限定性實(shí)例可以分別選自如前所述的環(huán)氧化物和氫官能的物料。
在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，用于制備多環(huán)氧化物粘合劑前體的環(huán)氧化物和氫官能的物料中可以含有環(huán)氧化物環(huán)開環(huán)催化劑。適宜催化劑的非限定性實(shí)例可以包括前面針對(duì)制備粒狀多環(huán)氧化物時(shí)所提及的環(huán)氧化物催化劑，如叔胺，例如，三叔丁胺，和四氟硼酸。在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，可以將催化劑加至氫官能的物料中，然后將環(huán)氧化物和氫物料混合在一起。在另一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，環(huán)氧化物環(huán)開環(huán)催化劑的存在量可以是小于5wt％，或者小于3％或1wt％，以環(huán)氧化物和氫官能的物料的總重量計(jì)。在可供選擇的非限定性實(shí)施方案中，用于制備多環(huán)氧化物粘合劑前體的物料中，環(huán)氧基團(tuán)與活性氫基團(tuán)的摩爾當(dāng)量比可以是0.5∶1.0至2.0∶1.0，或者0.7∶1.0至1.3∶1.0或者0.8∶1.0至1.2∶1.0。
適宜的有機(jī)聚合物粘合劑前體的非限定性實(shí)例可以含有熱塑性聚合物。適宜的熱塑性聚合物可以選自各種各樣本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的熱塑性聚合物，并且可以包括但不限于前面針對(duì)熱塑性粒狀聚合物所提及的聚合物，如熱塑性聚(甲基)丙烯酸酯、熱塑性聚氨酯及其混合物。
適宜的有機(jī)聚合物粘合劑前體的其它非限定性實(shí)例可以含有交聯(lián)聚合物。適宜的交聯(lián)聚合物可以選自各種各樣本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的交聯(lián)聚合物，并且可以包括但不限于前面針對(duì)交聯(lián)粒狀聚合物所提及的聚合物，如交聯(lián)聚氨酯、交聯(lián)多環(huán)氧化物、交聯(lián)的氨基甲酸酯-改性的環(huán)氧化物及其混合物。
在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，有機(jī)聚合物粘合劑前體中可以含有常規(guī)的添加劑。適宜的常規(guī)添加劑的非限定性實(shí)例包括前面針對(duì)制備粒狀聚氨酯和粒狀多環(huán)氧化物時(shí)所描述的那些添加劑，例如但不限于脫模劑、染料和增韌劑。在可供選擇的非限定性實(shí)施方案中，添加劑的存在量可以總計(jì)為小于10wt％，或者小于5wt％，或者小于3wt％，以有機(jī)聚合物粘合劑的總重量計(jì)。在其它可供選擇的非限定性實(shí)施方案中，可以將常規(guī)添加劑添加至環(huán)氧化物或氫官能的物料中的任一種中。
在可供選擇的非限定性實(shí)施方案中，本發(fā)明的拋光墊可以含有至少5wt％或者至少10wt％或者至少15wt％的有機(jī)聚合物粘合劑，以粒狀聚合物和有機(jī)聚合物粘合劑的總重量計(jì)。在其它可供選擇的非限定性實(shí)施方案中，有機(jī)聚合物粘合劑在拋光墊中的存在量可以是小于49wt％或者小于35wt％或者小于25wt％，以粒狀聚合物和有機(jī)聚合物粘合劑的總重量計(jì)。
本發(fā)明的拋光墊可以通過本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的各種方法來制備。在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，拋光墊可以通過多步過程來制備，包括將粒狀聚合物和有機(jī)粘合劑前體混合在一起，其中所說的有機(jī)粘合劑前體含有含有異氰酸酯官能的物料和氫官能的物料?？梢詫⒘罹酆衔锖颓绑w的混合物聚合或固化，例如，通過施熱，形成本發(fā)明的拋光墊。如前所述，在粒狀聚合物的存在下，將使用前體的有機(jī)聚合物粘合劑聚合在本文和權(quán)利要求書中稱作術(shù)語“原地”聚合。
在本發(fā)明的一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，粒狀聚合物可以含有熱塑性粒狀聚合物；可以將熱塑性粒狀聚合物與有機(jī)粘合劑前體混合，并且可以在小于粒狀熱塑性聚合物熔點(diǎn)或熔結(jié)點(diǎn)的溫度下聚合或固化，以便在所得拋光墊的熱塑性顆粒之間沒有熔結(jié)。在可供選擇的非限定性實(shí)施方案中，溫度可以是小于180℃，或者小于或等于150℃，或者小于或等于135℃。
在另一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，可以將粒狀聚合物和有機(jī)粘合劑前體的混合物在模具中通過施加壓力和熱量來聚合，其中所說的條件導(dǎo)致沒有熔結(jié)。當(dāng)聚合步驟完成時(shí)，可以釋放模具所處的壓力，然后可以將拋光墊從模具中取出，并且可以將拋光墊進(jìn)一步加工，例如，切割成各種形狀。
本發(fā)明的拋光墊可以具有一個(gè)或多個(gè)工作表面，其中本文和權(quán)利要求書中所用的“工作表面”是指墊子的可以與欲拋光制品的表面接觸的表面。在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，欲拋光的制品可以是硅晶片。在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，拋光墊的工作表面可以具有如下表面特點(diǎn)，例如但不限于溝紋、槽紋、孔眼及其組合。這些表面特點(diǎn)可以增強(qiáng)如下的一種或多種特征(1)拋光乳在拋光墊工作表面和被拋光制品表面之間的移動(dòng)；(2)將摩擦掉的物料從被拋光物品表面的去除或轉(zhuǎn)移走；或者(3)拋光墊的拋光或平面化效率。
可以通過本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的方法，將表面特點(diǎn)引入拋光墊的工作面中。在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，可以將拋光墊的工作表面機(jī)械改良，例如，通過摩擦或切割。在另一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，可以在模制過程中將表面特點(diǎn)引入拋光墊的工作表面中，例如，通過給模具提供至少一種具有隆起特點(diǎn)的內(nèi)表面，使這種隆起的內(nèi)表面在墊子的形成過程中印入拋光墊的工作表面上?？梢允贡砻嫣攸c(diǎn)以無規(guī)或均勻圖案的形式遍布分布在拋光墊的整個(gè)工作表面。表面特點(diǎn)圖案的非限定性實(shí)例可以包括但不限于螺旋形、圈形、正方形、棋盤格形和類似格柵的圖案。
在可供選擇的非限定性實(shí)施方案中，本發(fā)明的拋光墊可以具有至少1微米或者至少5微米或者至少10微米的孔徑。在其它可供選擇的非限定性實(shí)施方案中，拋光墊的孔徑可以小于1000微米，或者小于500微米，或者小于100微米。
在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，粒狀聚合物和/或有機(jī)聚合物粘合劑中可以含有磨料顆粒。磨料顆?？梢曰旧暇鶆虻鼗蚍蔷鶆虻乇椴挤植荚诹罹酆衔锖?或有機(jī)聚合物粘合劑中。在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，磨料顆?？梢曰旧暇鶆虻乇椴挤植荚诹罹酆衔锖?或有機(jī)聚合物粘合劑中。在可供選擇的非限定性實(shí)施方案中，磨料顆粒在拋光墊中的存在量可以是小于70wt％，或者至少5wt％，或者5-65wt％，以拋光墊的總重量計(jì)。
在可供選擇的非限定性實(shí)施方案中，磨料顆?？梢允浅蕟蝹€(gè)顆粒、單個(gè)顆粒聚集體或單個(gè)顆粒與聚集體的組合的形式。在其它可供選擇的非限定性實(shí)施方案中，磨料顆粒的形狀可以包括但不限于球形、短棒形、三角形、菱錐形、圓錐形、規(guī)則立方形、不規(guī)則立方形及其混合物和/或組合。
總的來說，磨料顆粒的平均顆粒粒度為可以非常寬地變化。在可供選擇的非限定性實(shí)施方案中，平均顆粒粒度可以是至少0.001微米，或者至少0.01微米，或者至少0.1微米。在其它可供選擇的非限定性實(shí)施方案中，磨料顆粒的平均顆粒粒度可以是小于50微米，或者小于10微米，或者小于1微米。
在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，磨料顆粒的平均顆粒粒度可以沿顆粒的最長尺寸來測(cè)定。
可用于本發(fā)明的適宜的磨料顆粒的非限定性實(shí)例可以包括氧化鋁，例如但不限于γ-氧化鋁，熔凝氧化鋁，經(jīng)過熱處理的氧化鋁，白色熔凝氧化鋁和溶膠-凝膠法生產(chǎn)的氧化鋁；碳化硅，例如但不限于綠色碳化硅和黑色碳化硅；二硼化鈦；碳化硼；氮化硅；碳化鎢；碳化鈦；金剛石；氮化硼，例如但不限于立方形氮化硼和六角形氮化硼；石榴石；熔凝氧化鋁氧化鋯；二氧化硅，例如但不限于煅制二氧化硅；氧化鐵；cromia；二氧化鈰；氧化鋯；二氧化鈦；氧化錫；氧化錳；及其混合物。在另一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，磨料顆?？梢赃x自氧化鋁、二氧化硅、氧化鈰、氧化鋯及其混合物。
在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，本發(fā)明中使用的磨料顆粒在其上可以具有表面改良劑。適宜的表面改良劑的非限定性實(shí)例可以包括表面活性劑、偶聯(lián)劑及其混合物。在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，可以使用表面活性劑來改進(jìn)磨料顆粒在可以由其制備粒狀聚合物和/或有機(jī)聚合物粘合劑的樹脂中的分散性。在另一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，可以使用偶聯(lián)劑來增強(qiáng)磨料顆粒與粒狀聚合物的基質(zhì)和/或與有機(jī)聚合物粘合劑的基質(zhì)的粘合。在另一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，表面改良劑的存在量可以是小于25wt％，或0.5-10wt％，以磨料顆粒和表面改良劑的總重量計(jì)。
可在本發(fā)明中使用的適宜表面活性劑的非限定性實(shí)例可以包括陰離子、陽離子、兩性和非離子表面活性劑，例如但不限于金屬醇鹽，聚亞烷基氧化物，長鏈脂肪羧酸的鹽。可在本發(fā)明中使用的適宜偶聯(lián)劑的非限定性實(shí)例可以包括硅烷類，例如但不限于有機(jī)硅烷，鈦酸鹽和鋯鋁酸鹽。在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，偶聯(lián)劑可以包括SILQUEST硅烷A-174和A-1230，其可以商購自Witco Corporation。
本發(fā)明的拋光墊的形狀可以選自但不限于圈形、橢圓形、正方形、矩形和三角形。在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，拋光墊可以呈連續(xù)帶的形式。本發(fā)明的拋光墊，可以具有寬范圍的尺寸和厚度。在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，圓形拋光墊的直徑范圍為3.8cm-137cm。在另一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，拋光墊的厚度可以從0.5mm至5mm變化。
在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，本發(fā)明拋光墊可以具有0.5克每立方厘米(g/cc)至1.1g/cc的密度，通過ASTM 1622-88測(cè)定。在另一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，拋光墊可以具有的肖氏A硬度值為至少80，或者85-98，并且肖氏D硬度值為至少35，或者85或更小，或者45-80，按照ASTM D 2240測(cè)定。
在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，拋光墊可以含有粒狀交聯(lián)聚氨酯和聚氨酯粘合劑。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，拋光墊可以含有粒狀交聯(lián)多環(huán)氧化物和聚氨酯粘合劑。在另一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，拋光墊可以含有粒狀交聯(lián)多環(huán)氧化物和多環(huán)氧化物粘合劑。在另外一個(gè)實(shí)施方案中，拋光墊可以含有粒狀交聯(lián)聚氨酯和多環(huán)氧化物粘合劑。在另外一個(gè)實(shí)施方案中，拋光墊可以含有粒狀交聯(lián)聚氨酯、粒狀交聯(lián)多環(huán)氧化物及其混合物和聚氨酯粘合劑、多環(huán)氧化物粘合劑及其共聚物。
本發(fā)明的拋光墊可以參考附圖3來描述。在圖3中，描述了一種拋光墊6，其一個(gè)側(cè)面具有工作表面11，并且在墊的相對(duì)的側(cè)面具有基本上平行的背面17。圖3中，以放大視圖14′進(jìn)一步詳細(xì)描繪了工作表面11的一部分14。參考放大視圖14′，拋光墊6含有粒狀聚合物20，其通過有機(jī)聚合物粘合劑26粘合在一起。粒狀聚合物20和有機(jī)聚合物粘合劑26一起形成工作表面11上的表面孔30，和包埋孔23，其位于工作表面11下面。
不指望得到任何理論支持，據(jù)信當(dāng)使用時(shí)，同時(shí)拋光或平面化硅晶片的表面，在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，本發(fā)明拋光墊的工作表面的多孔性基本上保持不變。進(jìn)一步參考圖1，隨著拋光墊6的工作表面11磨損，例如在拋光或墊子調(diào)理過程中，由于位于工作表面11下面的包埋孔23被暴露，新的表面孔30形成。
在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，本發(fā)明的拋光墊可以不用副墊來使用，并且可以直接放在電動(dòng)拋光工具、機(jī)器或裝置的壓板上。在一個(gè)可供選擇的實(shí)施方案中，本發(fā)明的拋光墊可以被包含在拋光墊組件中，其中可以將至少一層襯片粘附在拋光墊的背面。在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，拋光墊組件可以含有
(a)具有工作表面和背面的拋光墊；(b)具有上表面和下表面的襯片；和(c)介于所說拋光墊背景和所說襯片上表面之間并且與它們接觸的粘合機(jī)制。
在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，拋光墊組件中的襯片可以是剛性或柔性的，并且在拋光操作期間可以支持或穩(wěn)定化或緩沖拋光墊。襯片可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的材料制造。在可供選擇的非限定性實(shí)施方案中，襯片可以由有機(jī)聚合物材料制造，例如但不限于聚酯，如聚對(duì)苯二甲酸亞乙酯片，和聚烯烴，如聚乙烯片和聚丙烯片。
在另一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，本發(fā)明拋光墊組件的襯片可以是剝離片，其可以從粘合機(jī)制上剝離掉，由此允許拋光墊借助被暴露的粘合機(jī)制粘附在另一種表面上，例如，拋光裝置的壓板上。剝離片是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的。在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，剝離片可以由紙或有機(jī)聚合物材料制造，例如但不限于聚對(duì)苯二甲酸亞乙酯片，聚烯烴，例如，聚乙烯片和聚丙烯片，及氟化聚烯烴，例如，聚四氟乙烯。在另一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，剝離片的上表面可以含有剝離涂層，該剝離涂層可以與粘合機(jī)制接觸。剝離涂層是本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的。剝離涂層的非限定性實(shí)例可以包括氟化聚合物和硅氧烷類。
拋光墊組件的粘合機(jī)制可以選自粘合劑組件或粘合劑層。粘合劑層可以按照已知的方法來涂敷。在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，在將拋光墊和襯片擠壓在一起之前，可以將粘合劑層涂敷至拋光墊背面和/或襯片上表面。粘合劑層的非限定性實(shí)例可以包括接觸粘合劑、熱塑性粘合劑和可固化粘合劑，例如但不限于熱固性粘合劑。
在另一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，粘合劑組件可以含有介于上粘合劑層和下粘合劑層之間的粘合劑載片。粘合劑組件的上粘合劑層可以與拋光墊的背面接觸，并且下粘合劑層可以與襯片的上表面接觸。粘合劑載片的非限定性實(shí)例可以由有機(jī)聚合物材料制造，例如但不限于聚酯，例如，聚對(duì)苯二甲酸亞乙酯片，和聚烯烴，例如，聚乙烯片和聚丙烯片。在另一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，粘合劑組件的上粘合劑層和下粘合劑層可以選自前面針對(duì)粘合劑層所提及的那些粘合劑。在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，上下粘合劑層可以各自是接觸粘合劑。在另一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，粘合劑組件可以是兩面或雙面涂布帶，例如但不限于雙面涂布膜帶，其商購自3M，Industrial Tape and Specialties Division。
本發(fā)明的拋光墊組件，可以參考圖1和2來描述。圖1的拋光墊組件7包括具有上工作表面11和下背面17的拋光墊33，具有上表面42和下表面45的襯片39，和粘合劑層36，其介于拋光墊33和襯片39之間。粘合劑層36是與拋光墊33背面17和襯片39上表面42同時(shí)接觸的內(nèi)粘合劑。
圖2的拋光墊組件9包括粘合劑組件48，其介于拋光墊33和襯片39之間。粘合劑組件48由粘合劑載片51組成，其介于上粘合劑層54和下粘合劑層57之間。上粘合劑層54與拋光墊33的下背面17接觸，并且下粘合劑層57與襯片39的上表面42接觸。圖1和2中，拋光墊組件7和9的襯片39的下表面45可以各自粘附于電動(dòng)拋光機(jī)器(未顯示)的壓板上，通過適宜的方式，例如，粘合機(jī)制(未顯示)。
在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，本發(fā)明的拋光墊可以與拋光用流體聯(lián)合使用，如拋光乳，其是本領(lǐng)域已知的。在拋光過程中，可以將拋光用流體放入墊的工作表面與欲拋光的底物的表面之間。在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，拋光步驟可以包括將拋光墊相對(duì)于欲拋光的底物移動(dòng)?？捎糜诒景l(fā)明的適宜的拋光用流體的非限定性實(shí)例可以包括含有磨料顆粒的乳漿。適宜磨料的非限定性實(shí)例可以包括粒狀氧化鈰、粒狀氧化鋁和粒狀二氧化硅?？稍趻伖獍雽?dǎo)體底物中使用的可商購乳漿的非限定性實(shí)例可以包括ILD1200和ILD1300，其可商購自Rodel，Incorporated；及Semi-SperseAM100和Semi-Sperse 12，其可商購自CabotMicroelectronics Materials Division。
在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，本發(fā)明的拋光墊可以與副墊層聯(lián)合使用，形成復(fù)合或多層結(jié)構(gòu)。在另一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，副墊層與拋光墊一起使用可以增加拋光墊與欲拋光底物表面之間接觸的均勻性。副墊層可以由能夠給拋光墊工作表面賦予均勻壓力的可壓縮材料制作。副墊層的非限定性實(shí)例可以包括但不限于聚氨酯浸滲的氈，和由天然橡膠、合成橡膠、熱塑性彈性體制作的泡沫片。在一個(gè)非限定性實(shí)施方案中，副墊層的厚度可以在0.2-2mm范圍內(nèi)。適宜在本發(fā)明中使用的可商購獲得的副墊層的一個(gè)實(shí)例可以包括SubaTMIV，其可商購自Rodel，Incorporated。
本發(fā)明將在以下的實(shí)施例中作更具體地描述，這些實(shí)施例僅是舉例說明性的，因?yàn)樵S多改進(jìn)和變化對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的。除非有另外的說明，所有份數(shù)和所有的百分?jǐn)?shù)都以重量計(jì)。
實(shí)施例A、B、C和D制備粒狀交聯(lián)聚合物實(shí)施例A由表A所列的成分制備粒狀交聯(lián)聚氨酯。使用此粒狀交聯(lián)聚氨酯制備拋光墊，如實(shí)施例1和2中所進(jìn)一步描述的。
表A成分 重量(g)原料1二胺固化劑(a) 22.5二胺固化劑(b) 8.8表面活性劑(c) 0.1原料2異氰酸酯官能的預(yù)聚物(d) 68.5(a)LONZACURE MCDEA二胺固化劑，獲得自Air Products andChemicals，Inc，其描述為亞甲基雙(氯二乙基苯胺)。
(b)VERSALINK P-650聚(四亞甲基二醇)二胺固化劑，獲得自AirProducts and Chemicals，Inc。
(c)PLURONIC F108表面活性劑，獲得自BASF Corporation.
(d)ARITHANE PHP-75D預(yù)聚物，獲得自Air Products andChemicals，Inc，其描述為甲苯二異氰酸酯和聚(四亞甲基二醇)的異氰酸酯官能的反應(yīng)產(chǎn)物。
將原料1添加至敞口容器中，并且放在溫度設(shè)定為90℃的熱平板上，直至容器的內(nèi)容物變得熔融。然后，將原料2添加至仍然在熱平板上的容器中，并且用電機(jī)驅(qū)動(dòng)型葉輪將內(nèi)容物徹底混合直至均勻。然后，將容器的內(nèi)容物緩慢傾入400g的80℃去離子水中，同時(shí)劇烈攪拌去離子水。當(dāng)容器的內(nèi)容物添加完畢后，繼續(xù)劇烈攪拌去離子水另外10分鐘，接著借助于過濾分離所形成的粒狀交聯(lián)聚氨酯。將所分離的粒狀交聯(lián)聚氨酯在130℃烘箱中干燥2小時(shí)。
將干燥的粒狀交聯(lián)聚氨酯，使用堆疊的篩網(wǎng)分級(jí)，篩網(wǎng)的目徑從堆疊的頂部至底部為40目(420微米篩孔)，50目(297微米篩孔)，70目(210微米篩孔)和140目(105微米篩孔)。從每個(gè)篩網(wǎng)上獨(dú)立地收集粒狀材料。從例如70目篩網(wǎng)上收集的粒狀材料經(jīng)測(cè)定，其顆粒粒度范圍為約210-297微米，以50目和70目篩網(wǎng)的篩孔徑為基礎(chǔ)。
實(shí)施例B由表B所列的成分制備粒狀交聯(lián)多環(huán)氧化物。使用此粒狀交聯(lián)多環(huán)氧化物來制備拋光墊，如實(shí)施例3和4中所進(jìn)一步描述的。
表B成分 重量(g)原料1多胺固化劑(e) 40.9表面活性劑(c) 1.0異丙醇溶劑 15.8溶劑(f)11.9原料2環(huán)氧樹脂(g)58.1
(e)VERSAMID 253多胺-聚酰胺固化劑，獲得自Cognis Corp.
(f)DOWANOL PM丙二醇一甲基醚，獲得自Dow Chemical.
(g)EPON 880環(huán)氧樹脂，獲得自Shell Chemical.
將原料1添加至敞口容器中，并且用電機(jī)驅(qū)動(dòng)型葉輪在60℃下攪拌，直至所有組分視覺觀察已經(jīng)溶解并且形成均勻混合物，接著冷卻至室溫(約25℃)。然后，將原料2添加至容器中，并且將內(nèi)容物進(jìn)一步混合直至均勻。然后，將容器的內(nèi)容物緩慢傾入300g的80℃去離子水中，同時(shí)劇烈攪拌去離子水。當(dāng)容器的內(nèi)容物添加完畢后，繼續(xù)劇烈攪拌去離子水另外2小時(shí)，接著借助于過濾分離所形成的粒狀交聯(lián)多環(huán)氧化物。將所分離的粒狀交聯(lián)多環(huán)氧化物在100℃烘箱中干燥過夜。
將干燥的粒狀交聯(lián)多環(huán)氧化物，使用如實(shí)施例A所述的堆疊的篩網(wǎng)分級(jí)。從每個(gè)篩網(wǎng)上獨(dú)立地收集粒狀交聯(lián)多環(huán)氧化物。
實(shí)施例C由表C所列的成分制備粒狀交聯(lián)聚氨酯。使用此粒狀交聯(lián)聚氨酯制備拋光墊，如實(shí)施例5所進(jìn)一步描述的。
表C成分 重量(g)原料1二胺固化劑(a)810表面活性劑(c)30.6甲基異丁基酮溶劑 822原料2異氰酸酯官能的預(yù)聚物(d) 2112將原料1添加至敞口容器中，并且在熱板上攪拌溫?zé)?，直至容器的?nèi)容物達(dá)到35℃。在此溫度下繼續(xù)攪拌直至成分形成均相溶液。然后將容器從熱板上撤下。使用水浴將原料2溫?zé)嶂?5℃，然后添加至原料1中。將內(nèi)容物用電機(jī)驅(qū)動(dòng)型葉輪混合3分鐘直至均勻。然后，立即將容器的內(nèi)容物傾倒入10Kg的40℃去離子水中，同時(shí)劇烈攪拌去離子水。當(dāng)容器的內(nèi)容物添加完畢后，繼續(xù)劇烈攪拌去離子水另外60分鐘。將濕的粒狀交聯(lián)聚氨酯，使用堆疊的篩網(wǎng)分級(jí)，篩網(wǎng)的目徑從堆疊的頂部至底部為50目(300微米篩孔)和140目(105微米篩孔)。將從140目篩網(wǎng)上分離的粒狀交聯(lián)聚氨酯在80℃烘箱中干燥過夜。
實(shí)施例D由表D所列的成分制備粒狀交聯(lián)聚氨酯。使用此粒狀交聯(lián)聚氨酯制備拋光墊，如實(shí)施例12中所進(jìn)一步描述的。
表D成分 重量(g原料1二胺固化劑(a) 1050表面活性劑(c) 31.5甲基異丁基酮溶劑860原料2異氰酸酯官能的預(yù)聚(d) 1570脂族多異氰酸酯(j) 446(j)DESMODUR N 3300脂族多異氰酸酯，獲得自BayerCorporation，Coatings and Colorants Division，其描述為以六亞甲基二異氰酸酯為基料的多官能脂族異氰酸酯樹脂。
將原料1添加至敞口容器中，并且在熱板上攪拌溫?zé)幔敝寥萜鞯膬?nèi)容物達(dá)到35℃。在此溫度下繼續(xù)攪拌直至成分形成均相溶液。然后將容器從熱板上撤下。在攪拌條件下，使用水浴將原料2溫?zé)嶂?5℃，然后添加至原料1中。將內(nèi)容物用電機(jī)驅(qū)動(dòng)型葉輪混合2分鐘直至均勻。然后，立即將容器的內(nèi)容物傾倒入10Kg的30℃去離子水中，同時(shí)劇烈攪拌去離子水。當(dāng)容器的內(nèi)容物添加完畢后，繼續(xù)劇烈攪拌去離子水另外30分鐘。將濕的粒狀交聯(lián)聚氨酯，使用堆疊的篩網(wǎng)分級(jí)，篩網(wǎng)的目徑從堆疊的頂部至底部為50目(300微米篩孔)和140目(105微米篩孔)。將從140目篩網(wǎng)上分離的粒狀交聯(lián)聚氨酯在80℃烘箱中干燥過夜。
實(shí)施例制備拋光墊實(shí)施例1由下表1中匯總的成分制備含有粒狀交聯(lián)聚氨酯和交聯(lián)聚氨酯粘合劑的拋光墊。實(shí)施例1拋光墊的物理數(shù)據(jù)匯總于表5中。
表1成分重量(g)原料1實(shí)施例A的粒狀交聯(lián)聚氨酯(h)5.2異氰酸酯官能的預(yù)聚物(d) 1.23原料2實(shí)施例A的粒狀交聯(lián)聚氨酯 2.0二胺固化劑(a) 0.41二胺固化劑(b) 0.16(h)從系列堆疊篩網(wǎng)的70目篩網(wǎng)上收集的實(shí)施例A的粒狀交聯(lián)聚氨酯，其中所說的系列堆疊篩網(wǎng)從頂部至底部為40目，50目，70目和140目，并且因此經(jīng)測(cè)定具有的顆粒粒度范圍為210-297微米。
將原料1和2各自分開地使用不銹鋼鏟手動(dòng)混合直至均勻。然后將原料1和2的均勻混合物在適宜的容器中合并，并且借助于電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)型葉輪混合在一起。然后將合并的原料1和2的6.5克份引入1.6毫米深的直徑8.3厘米敞口圓形模具。將模具關(guān)閉并且在907Kg向下力和135℃條件下放入壓機(jī)中30分鐘的時(shí)間。將模具從壓機(jī)中取出并且允許冷卻至室溫(約25℃)，接著將拋光墊從模具中脫模。
實(shí)施例2由下表2中匯總的成分制備含有粒狀交聯(lián)聚氨酯和交聯(lián)多環(huán)氧化物粘合劑的拋光墊。實(shí)施例2拋光墊的物理數(shù)據(jù)匯總于表5中。
表2成分 重量(g)原料1環(huán)氧樹脂(g) 1.1多胺固化劑(e)0.74異丙醇溶劑 1. 9丙二醇一甲基醚溶劑(f)1.44原料2實(shí)施例A的粒狀交聯(lián)聚氨酯(h) 7.2將原料1在適宜的容器中使用不銹鋼鏟手動(dòng)混合直至均勻。將原料2添加至原料1的均勻混合物中，接著借助于電機(jī)驅(qū)動(dòng)型葉輪進(jìn)一步混合。然后將合并的原料1和2的7.2克份引入如實(shí)施例1所述的敞口圓形模具中。將模具關(guān)閉并且在907Kg向下力和120℃條件下放入壓機(jī)中30分鐘的時(shí)間。將模具從壓機(jī)中取出并且允許冷卻至室溫(約25℃)，接著將拋光墊從模具中脫模。然后將脫模的拋光墊在120℃溫度下進(jìn)行1小時(shí)的后固化。
實(shí)施例3由下表3中匯總的成分制備含有粒狀交聯(lián)多環(huán)氧化物和交聯(lián)多環(huán)氧化物粘合劑的拋光墊。實(shí)施例3拋光墊的物理數(shù)據(jù)匯總于表5中。
表3成分 重量(g原料1環(huán)氧樹脂(g) 1.2多胺固化劑(e) 0.82異丙醇溶劑2.1丙二醇一甲基醚溶劑(f) 1.6原料2實(shí)施例B的粒狀交聯(lián)多環(huán)氧化物(i)7.2(i)從系列堆疊篩網(wǎng)的70目篩網(wǎng)上收集的實(shí)施例B的粒狀交聯(lián)多環(huán)氧化物，其中所說的系列堆疊篩網(wǎng)從頂部至頂部為40目，50目，70目和140目，并且因此經(jīng)測(cè)定具有的顆粒粒度范圍為210-297微米。
將原料1在適宜的容器中使用不銹鋼鏟手動(dòng)混合直至均勻。然后將原料2添加至原料1的均勻混合物中，接著借助于電機(jī)驅(qū)動(dòng)型葉輪進(jìn)一步混合。然后將合并的原料1和2的7.2克份引入如實(shí)施例1所述的敞口圓形模具中。將模具關(guān)閉并且在907Kg向下力和120℃條件下放入壓機(jī)中30分鐘的時(shí)間。將模具從壓機(jī)中取出并且允許冷卻至室溫(約25C)，接著將拋光墊從模具中脫模。然后將脫模的拋光墊在120℃溫度下進(jìn)行1小時(shí)的后固化。
實(shí)施例4由下表4中匯總的成分制備含有粒狀交聯(lián)多環(huán)氧化物和交聯(lián)聚氨酯粘合劑的拋光墊。實(shí)施例4拋光墊的物理數(shù)據(jù)匯總于表5中。
表4成分重量(g)原料1實(shí)施例B的粒狀交聯(lián)多環(huán)氧化物 5.0異氰酸酯官能的預(yù)聚物(d) 1.5原料2實(shí)施例B的粒狀交聯(lián)多環(huán)氧化物(i)3.3二胺固化劑(a) 0.57丙酮溶劑 2.0
將原料1和2各自分開地使用不銹鋼鏟手動(dòng)混合直至均勻。然后將原料1和2的均勻混合物在適宜的容器中合并，并且借助于電機(jī)驅(qū)動(dòng)型葉輪混合在一起。然后將合并的原料1和2的7.7克份引入如實(shí)施例1所述的敞口圓形模具中。將模具關(guān)閉并且在907Kg向下力和120℃條件下放入壓機(jī)中30分鐘的時(shí)間。將模具從壓機(jī)中取出并且允許冷卻至室溫(約25℃)，接著將拋光墊從模具中脫模。將脫模的拋光墊在120℃溫度下進(jìn)行后固化1小時(shí)。
實(shí)施例5由下表5中匯總的成分制備含有粒狀交聯(lián)聚氨酯和交聯(lián)聚氨酯粘合劑的拋光墊。實(shí)施例5的拋光墊的物理數(shù)據(jù)匯總于表5中。
表5成分 重量(g)原料1實(shí)施例C的粒狀交聯(lián)聚氨酯 918原料2異氰酸酯官能的預(yù)聚物(d) 265脂族多異氰酸酯(j)8.5添加劑(k)8.5丙酮溶劑 62(j)DESMODUR N 3300脂族多異氰酸酯，獲得自BayerCorporation，Coatings and Colorants Division，其描述為以六亞甲基二異氰酸酯為基料的多官能脂族異氰酸酯樹脂。
(k)LancoPP1362D微米化改性的聚丙烯蠟，獲得自The LubrizolCorporation。
將原料2使用電機(jī)驅(qū)動(dòng)型不銹鋼葉輪混合直至均勻。然后將原料2的均勻混合物與原料1在適宜的容器中合并以及借助于電機(jī)驅(qū)動(dòng)型混合器混合在一起。然后將合并的原料1和2的1040克份引入26″×26″扁平模具中。將模具在常溫下送入一對(duì)輥之間，形成0.100″厚的片。將此片在25℃和80％RH下固化18小時(shí)，接著在130℃下固化1小時(shí)。從片中切割出22.5″直徑的圓形墊。使用研磨機(jī)使墊的上表面和下表面平行。
表6拋光墊物理特性
(1)密度，按照美國標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試法(ASTM)D 1622-88測(cè)定。
(m)孔體積，按照ASTM D 4284-88測(cè)定，使用來自Micromeritics的Autopore III汞孔度計(jì)，并且在以下條件下接觸角140；汞表面張力480達(dá)因/cm；且在50毫米汞柱的真空下將拋光墊樣品脫氣。
(n)％孔體積，由以下等式計(jì)算100×(密度)×(孔體積)。
(o)平均孔徑，使用來自Micromeritics的Autopore III汞孔度計(jì)測(cè)定，在如前針對(duì)測(cè)定孔體積時(shí)所提及的條件下。
(p)肖氏A和肖氏D硬度，按照ASTM D 2240-91測(cè)定。
肖氏A硬度值超過80并且肖氏D硬度值超過35通常被認(rèn)為是合意的。
實(shí)施例6-9由下表7中匯總的成分制備含有粒狀交聯(lián)聚氨酯和交聯(lián)聚氨酯粘合劑的拋光墊。實(shí)施例6-9拋光墊的物理數(shù)據(jù)匯總于表8中。
表7實(shí)施例6 7 8 9成分重量(g)原料1實(shí)施例C的粒狀交聯(lián)聚氨酯 5.72 5.39 5.06 6.51異氰酸酯官能的預(yù)聚物(d) 1.35 1.69 2.04 3.32丙酮溶劑 1.11.1 1.1 1.2原料2實(shí)施例C的粒狀交聯(lián)聚氨酯 2.20 2.1 0 2.00 2.52二胺固化劑(a)0.45 0.56 0.68 1.11二胺固化劑(b)0.18 0.22 0.26 0.43丙酮溶劑 1.11.1 1.1 1.2將原料1和2各自分開地使用不銹鋼鏟手動(dòng)混合直至均勻。然后將原料1和2的均勻混合物在適宜的容器中合并，并且借助于電機(jī)驅(qū)動(dòng)型葉輪混合在一起。然后將合并的原料1和2的一部分引入1.6毫米深的8.3直徑厘米敞口圓形模具中。將模具關(guān)閉并且通過擠壓將內(nèi)容物壓平。然后將填充滿的模具放入120℃烘箱中30分鐘。然后將模具從烘箱中取出并且允許冷卻至室溫(約25℃)，接著將拋光墊從模具中脫模。然后將墊子返回120℃烘箱中附加一小時(shí)，以便完成固化。
表8拋光墊物理特性
(q)分析針對(duì)具有表觀直徑8-150微米的孔進(jìn)行。
(r)％乳漿吸收率使用以下方法測(cè)定切割拋光墊的1英寸×3英寸試樣并且預(yù)稱重，精確至0.001克。然后將試樣浸入CMP乳漿(即，ILD1300，Rodel，Inc.，Newark，DE)的容器中，在23+/-1℃下保持24小時(shí)。24小時(shí)結(jié)束時(shí)，從乳漿中取出試樣，除去表面多余的乳漿，并且將濕的試樣立即稱重，精確至0.001克。％乳漿吸收率如下計(jì)算 實(shí)施例10將實(shí)施例5的拋光墊制造成拋光墊組件，通過向拋光墊的一個(gè)表面涂敷雙面涂布膜帶和剝離襯層。
實(shí)施例11建造雙層拋光墊，通過將實(shí)施例6的拋光墊組件固定在22.5″直徑聚氨酯泡沫片上。除去實(shí)施例6拋光墊組件的剝離襯層，暴露粘合劑。然后將拋光墊組件用此粘合劑與直徑22.5″、厚度1/16″且密度0.46g/cm3的聚氨酯泡沫圓片牢固地粘合。用剝離襯層將雙面涂布膜帶涂敷至聚氨酯泡沫的剩余面上。
實(shí)施例12由下表9中匯總的成分制備含有粒狀交聯(lián)聚氨酯和交聯(lián)聚氨酯粘合劑的拋光墊。
表9成分重量(g)原料1實(shí)施例D的粒狀交聯(lián)聚氨酯 2337原料2異氰酸酯官能的預(yù)聚物(d) 410.4脂族多異氰酸酯(j)102.6催化劑(s)0.25丙酮溶劑 120
(j)DESMODUR N 3300脂族多異氰酸酯，獲得自BayerCorporation，Coatings and Colorants Division，其描述為以六亞甲基二異氰酸酯為基料的多官能脂族異氰酸酯樹脂。
(s)二月桂酸二丁基錫95％，獲得自Sigma-Aldrich Corporation.
將原料2使用電機(jī)驅(qū)動(dòng)型不銹鋼葉輪混合直至均勻。然后將原料2的均勻混合物與原料1在適宜的容器中合并并且借助于電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)型混合器混合在一起直至均勻。接下來，將合并的原料1和2的930克份引入至三個(gè)26″×26″扁平模具的每個(gè)模具上。在常溫下將模具送入一對(duì)輥之間。形成三個(gè)0.100″厚的片。將片在25℃和80％RH下固化18小時(shí)接著在130℃下固化1小時(shí)。然后從片中切割出22.5″直徑的圓形墊，使用研磨機(jī)使墊的上表面和下表面平行。
本發(fā)明參考具體的實(shí)施方案進(jìn)行了描述。這些詳細(xì)描述不是對(duì)本發(fā)明范圍的限制，而是本發(fā)明的范圍包含在所附的權(quán)利要求書中。
權(quán)利要求
1.一種拋光墊，含有(a)粒狀聚合物，選自熱塑性粒狀聚合物、交聯(lián)粒狀聚合物、由互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)組成的粒狀聚合物及其混合物；和(b)有機(jī)聚合物粘合劑，選自熱塑性有機(jī)聚合物粘合劑、交聯(lián)有機(jī)聚合物粘合劑、由互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)組成的有機(jī)聚合物粘合劑及其混合物。
2.權(quán)利要求1的拋光墊，其中所說的粒狀聚合物是基本上實(shí)心的。
3.權(quán)利要求1的拋光墊，其中所說的粒狀聚合物選自聚氯乙烯，聚氟乙烯，聚乙烯，聚丙烯，尼龍，聚碳酸酯，聚酯，聚(甲基)丙烯酸酯，聚醚，多環(huán)氧化物，聚酰胺，聚氨酯，聚苯乙烯，聚酰亞胺，聚砜及其混合物。
4.權(quán)利要求1的拋光墊，其中所說的有機(jī)聚合物粘合劑選自聚氨酯粘合劑，多環(huán)氧化物粘合劑，氨基甲酸酯-改性的多環(huán)氧化物粘合劑，(甲基)丙烯酸-改性的聚氨酯粘合劑及其混合物。
5.權(quán)利要求1的拋光墊，其中所說的粒狀聚合物的平均顆粒粒度為20微米-500微米。
6.權(quán)利要求1的拋光墊，其中所說的粒狀聚合物在所說拋光墊中以主要量存在，并且所說的有機(jī)聚合物粘合劑在所說拋光墊中以次要量存在。
7.權(quán)利要求1的拋光墊，其中所說的拋光墊具有平均孔徑為1-1000微米。
8.權(quán)利要求1的拋光墊，其中所說的粒狀聚合物和所說的有機(jī)聚合物粘合劑基本上均勻地遍布分布在所說墊的工作表面中，并且所說的墊具有％孔體積為2體積％-50體積％，以所說拋光墊的總體積計(jì)。
9.權(quán)利要求1的拋光墊，其中所說的有機(jī)聚合物粘合劑是原地制備的。
10.權(quán)利要求9的拋光墊，其中所說的原地制備包括有機(jī)聚合物粘合劑前體。
11.權(quán)利要求10的拋光墊，其中所說的有機(jī)聚合物粘合劑前體選自聚氨酯粘合劑前體，多環(huán)氧化物粘合劑前體，氨基甲酸酯-改性的多環(huán)氧化物粘合劑前體，(甲基)丙烯酸-改性的聚氨酯粘合劑前體及其混合物。
12.權(quán)利要求1的拋光墊，其中所說的拋光墊具有工作表面，所說的工作表面具有選自溝紋、槽紋、孔眼及其組合的表面特點(diǎn)。
13.權(quán)利要求1的拋光墊，其中所說粒狀聚合物和所說有機(jī)聚合物粘合劑的至少一種還含有磨料顆粒。
14.權(quán)利要求13的拋光墊，其中所說的磨料顆粒選自氧化鋁，碳化硅，二硼化鈦，碳化硼，氮化硅，碳化鎢，碳化鈦，金剛石，氮化硼，石榴石，熔凝氧化鋁氧化鋯，二氧化硅，氧化鐵，氧化鉻，二氧化鈰，氧化鋯，二氧化鈦，氧化錫，氧化錳及其混合物。
15.權(quán)利要求1的拋光墊，其中所說的墊吸收2％體積-50％體積的乳漿，以墊子的總體積計(jì)。
16.一種拋光墊，含有(a)粒狀聚合物，選自熱塑性粒狀聚合物、交聯(lián)粒狀聚合物、由互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)組成的粒狀聚合物及其混合物；和(b)有機(jī)聚合物粘合劑，選自熱塑性有機(jī)聚合物粘合劑、交聯(lián)有機(jī)聚合物粘合劑、互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)及其組合，其中所說的有機(jī)聚合物粘合劑是原地形成的。
17.權(quán)利要求16的拋光墊，其中所說的粒狀聚合物選自聚氯乙烯，聚氟乙烯，聚乙烯，聚丙烯，尼龍，聚碳酸酯，聚酯，聚(甲基)丙烯酸酯，聚醚，聚酰胺，聚氨酯，聚苯乙烯，聚酰亞胺，聚砜及其混合物。
18.權(quán)利要求16的拋光墊，其中所說的粒狀聚合物的平均顆粒粒度為20微米-500微米。
19.權(quán)利要求16的拋光墊，其中所說的有機(jī)聚合物粘合劑選自聚氨酯粘合劑，多環(huán)氧化物粘合劑，氨基甲酸酯-改性的多環(huán)氧化物粘合劑和(甲基)丙烯酸-改性的聚氨酯。
20.權(quán)利要求16的拋光墊，其中所說的粒狀聚合物在所說拋光墊中的存在量為51wt％-95wt％，以所說粒狀聚合物和所說有機(jī)聚合物粘合劑的總重量計(jì)；并且所說的有機(jī)聚合物粘合劑在所說拋光墊中的存在量為5wt％-49wt％，以所說粒狀聚合物和所說有機(jī)聚合物粘合劑的總重量計(jì)。
21.權(quán)利要求16的拋光墊，其中所說的拋光墊具有平均孔徑為1-1000微米。
22.權(quán)利要求16的拋光墊，其中所說的墊具有工作表面并且其中所說的粒狀聚合物和所說的有機(jī)聚合物粘合劑進(jìn)一步均勻地遍布分布在所說墊的所說工作表面中，并且所說的墊具有％孔體積為2體積％-50體積％，以所說拋光墊的總體積計(jì)。
23.權(quán)利要求16的拋光墊，其中所說的有機(jī)聚合物粘合劑是原地制備的。
24.權(quán)利要求23的拋光墊，其中所說的原地制備包括有機(jī)聚合物粘合劑前體。
25.權(quán)利要求24的拋光墊，其中所說的有機(jī)聚合物粘合劑前體選自聚氨酯粘合劑前體，多環(huán)氧化物粘合劑前體，氨基甲酸酯-改性的多環(huán)氧化物粘合劑前體，(甲基)丙烯酸-改性的聚氨酯粘合劑前體及其混合物。
26.權(quán)利要求16的拋光墊，其中所說的拋光墊具有工作表面，所說的工作表面具有選自溝紋、槽紋、孔眼及其組合的表面特點(diǎn)。
27.權(quán)利要求16的拋光墊，其中所說粒狀聚合物和所說有機(jī)聚合物粘合劑的至少一種還含有磨料顆粒。
28.權(quán)利要求27的拋光墊，其中所說的磨料顆粒選自氧化鋁，碳化硅，二硼化鈦，碳化硼，氮化硅，碳化鎢，碳化鈦，金剛石，氮化硼，石榴石，熔凝氧化鋁氧化鋯，二氧化硅，氧化鐵，氧化鉻，二氧化鈰，氧化鋯，二氧化鈦，氧化錫，氧化錳及其混合物。
29.一種拋光墊組件，含有(a)具有工作表面和背面的拋光墊；(b)具有上表面和下表面的襯片；和(c)介于所述拋光墊背面和所述襯片上表面之間的粘合機(jī)制及與所說拋光墊背面接觸和所說襯片上表面接觸的粘合機(jī)制，其中所說的拋光墊含有(i)粒狀聚合物熱塑性粒狀聚合物、交聯(lián)粒狀聚合物、由互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)組成的粒狀聚合物及其混合物；和(ii)有機(jī)聚合物粘合劑，選自熱塑性有機(jī)聚合物粘合劑、交聯(lián)有機(jī)聚合物粘合劑、由互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)組成的有機(jī)聚合物粘合劑及其混合物。
30.權(quán)利要求29的拋光墊組件，其中所說的粘合機(jī)制選自粘合劑組件，含有與所說拋光墊背面接觸的上粘合劑層、與所說襯片上表面接觸的下粘合劑層和介于所說上下粘合劑層之間的粘合劑載片；和粘合劑層。
31.一種制備含有粒狀聚合物和有機(jī)聚合物粘合劑的拋光墊的方法，包括將有機(jī)聚合物粘合劑前體在所說粒狀聚合物的直接存在下反應(yīng)的步驟。
32.權(quán)利要求31的方法，其中所說的前體選自單體、預(yù)聚物、樹脂及其混合物。
33.一種將底物化學(xué)機(jī)械平面化的方法，包括將所說的底物與拋光墊接觸的步驟，其中所說的墊含有粒狀聚合物和將所說粒狀聚合物粘合在一起的有機(jī)聚合物粘合劑，并且其中所說的有機(jī)聚合物粘合劑通過將至少一種有機(jī)聚合物粘合劑前體在所說粒狀聚合物的存在下化學(xué)反應(yīng)來制備，并且其中所說的粒狀聚合物和所說的有機(jī)聚合物粘合劑基本上均勻地遍布分布在所說墊的工作表面中，并且所說的墊具有％孔體積為2體積％-50體積％，以所說拋光墊的總體積計(jì)。
34.權(quán)利要求33的方法，其中所說的前體選自單體、預(yù)聚物、樹脂及其混合物。
35.一種拋光墊，含有粒狀聚合物，其中所說的粒狀聚合物被保持在一起，同時(shí)所說的粒狀聚合物的顆?；旧蠜]有熔結(jié)。
36.權(quán)利要求35的拋光墊，還含有有機(jī)聚合物粘合劑。
37.權(quán)利要求35的拋光墊，其中所說的粒狀聚合物選自熱塑性粒狀聚合物、交聯(lián)粒狀聚合物、由互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)組成的粒狀聚合物及其混合物。
38.權(quán)利要求36的拋光墊，其中所說的有機(jī)聚合物粘合劑選自熱塑性有機(jī)聚合物粘合劑、交聯(lián)有機(jī)聚合物粘合劑、互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)及其混合物。
39.權(quán)利要求35的拋光墊，其中所說的粒狀聚合物選自聚氯乙烯，聚氟乙烯，聚乙烯，聚丙烯，尼龍，聚碳酸酯，聚酯，聚(甲基)丙烯酸酯，聚醚，聚酰胺，聚氨酯，多環(huán)氧化物，聚苯乙烯，聚酰亞胺，聚砜及其混合物。
40.權(quán)利要求35的拋光墊，其中所說的粒狀聚合物的平均顆粒粒度為20微米-500微米。
41.權(quán)利要求36的拋光墊，其中所說的有機(jī)聚合物粘合劑選自聚氨酯粘合劑，多環(huán)氧化物粘合劑，氨基甲酸酯-改性的多環(huán)氧化物粘合劑，(甲基)丙烯酸-改性的聚氨酯粘合劑及其混合物。
42.權(quán)利要求36的拋光墊，其中所說的粒狀聚合物在所說拋光墊中的存在量為51wt％-95wt％，以所說粒狀聚合物和所說有機(jī)聚合物粘合劑的總重量計(jì)；并且所說的有機(jī)聚合物粘合劑在所說拋光墊中的存在量為5wt％-49wt％，以所說粒狀聚合物和所說有機(jī)聚合物粘合劑的總重量計(jì)。
43.權(quán)利要求35的拋光墊，其中所說的拋光墊具有平均孔徑為1-1000微米。
44.權(quán)利要求36的拋光墊，其中所說的粒狀聚合物和所說的有機(jī)聚合物粘合劑基本上均勻地遍布分布在所說墊的工作表面中，并且所說的墊具有％孔體積為2體積％-50體積％，以所說拋光墊的總體積計(jì)。
45.權(quán)利要求36的拋光墊，其中所說的有機(jī)聚合物粘合劑是原地制備的。
46.權(quán)利要求45的拋光墊，其中所說的原地制備包括有機(jī)聚合物粘合劑前體。
47.權(quán)利要求35的拋光墊，其中所說的拋光墊具有工作表面，所說的工作表面具有選自溝紋、槽紋、孔眼及其組合的表面特點(diǎn)。
48.權(quán)利要求36的拋光墊，其中所說粒狀聚合物和所說有機(jī)聚合物粘合劑的至少一種還含有磨料顆粒。
49.權(quán)利要求48的拋光墊，其中所說的磨料顆粒選自氧化鋁，碳化硅，二硼化鈦，碳化硼，氮化硅，碳化鎢，碳化鈦，金剛石，氮化硼，石榴石，熔凝氧化鋁氧化鋯，二氧化硅，氧化鐵，氧化鉻，二氧化鈰，氧化鋯，二氧化鈦，氧化錫，氧化錳及其混合物。
全文摘要
本發(fā)明描述一種拋光墊，其含有(a)可以選自粒狀熱塑性聚合物(例如，粒狀熱塑性聚氨酯)、粒狀交聯(lián)聚合物(例如，粒狀交聯(lián)聚氨酯和/或粒狀交聯(lián)多環(huán)氧化物)及其混合物的粒狀聚合物；和(b)有機(jī)聚合物粘合劑(例如，聚氨酯粘合劑和/或多環(huán)氧化物粘合劑)，其可以將粒狀聚合物粘合在一起，其中所說的有機(jī)聚合物粘合劑可以原地制備。粒狀聚合物和有機(jī)聚合物粘合劑可以進(jìn)一步遍布分布在拋光墊的工作表面中，并且拋光墊具有2體積％－50體積％的％孔體積，以所說拋光墊的總體積計(jì)。
文檔編號(hào)B24B37/04GK1615348SQ02827213
公開日2005年5月11日 申請(qǐng)日期2002年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月20日
發(fā)明者W·C·阿里森, R·G·斯威舍, A·E·萬格 申請(qǐng)人:Ppg工業(yè)俄亥俄公司