近年来,智能手机、平板电脑和大尺寸液晶电视市场的快速增长,促进了玻璃抛光及其相关产业的高速增长,稀土氧化物抛光粉(尤其是以氧化铈为主体的稀土抛光粉),具有切削能力强、抛光时间短、抛光精度高、对抛光玻璃无污染、操作环境清洁等优点, 是目前玻璃抛光最常用的磨料,广泛应用于玻璃的精密加工。
我国拥有大量的稀土资源,其中氧化铈的工业储量约为1800万吨(以CeO2 计), 为我国持续发展稀土抛光粉奠定了坚实的原料基础。
但是稀土的开采和提取造成的污染比较大,加上环境因素的历史欠账,已经对局部生态环境造成很大威胁,倒逼我国政府在稀土开采、提取和加工产业领域制定相应政策,提高了行业准入门槛,迫使一些不具备污水治理和环境保护能力的企业为了生存将其产业链后移, 从而使稀土氧化物抛光粉的产能大增,高铈稀土氧化物抛光粉的价位也从2010年前后的10∼12万元人民币/吨降为目前的3∼6万元人民币/吨。
国外生产高端稀土氧化物抛光粉的厂家,如法国的罗地亚、日本的清美化学均在中国合资建厂,规避了原材料来源问题, 进一步加剧了稀土氧化物抛光粉市场的竞争。
品质良好的稀土抛光粉应该具备以下特性:
(1)、粒度分布范围窄(避免大颗粒划伤抛光面);
(2)、稀土氧化物颗粒的微观形貌为多面体结构(多棱面,提高切削力);
(3)、良好的再分散性;
(4)、良好的悬浮性;
目前在市场上销售的稀土氧化物抛光粉,其标准中规范的指标包含了氧化铈含刘化物含量氧化物含量、粒度;对于衡量抛光粉的再分散性、悬浮性和切削力的微观结构,没有制定相应的性能指标,导致产品性能参差不齐,大部分高端市场为外企或合资企业占有。
但是,无论外企还是内资企业生产的抛光粉,抛光粉的再分散性和悬浮性,仍然是目前稀土抛光粉的技术瓶颈!这种情况,不仅大幅增加了玻璃抛光的成本,而且导致大量的资源浪费。
稀土抛光粉在生产或使用过程中,一般都添加有少量的活性氟化物组份,使抛光粉配制成抛光液之后,在抛光过程中,除了对玻璃表面有物理切削作用之外,还具备对玻璃表面的化学活化作用,以加速抛光过程,提高抛光效率。
但是,在抛光过程中从玻璃表面磨削下来的水化硅酸盐和抛光液中的活性氟化物组份的共同作用下,与稀土氧化物(如氧化铈)表面的部分羟基发生交联(氧桥链接),从而导致稀土氧化物颗粒团聚,一旦抛光过程停止、静置一段时间,就会发生板结现象,导致抛光液失去抛光能力。
目前,即使采用比较高档的抛光粉配制的抛光液,一旦静置超过10小时,有的甚至静置30分钟,就会板结、团聚而失去抛光效能。
目前采用的解决方法:
1. 添加水质阻垢剂、聚丙烯酸钠等组分,以缓解团聚、结块现象。
但是水质阻垢剂对于钙镁离子络合有很好的性能,在抛光粉阻止团聚过程中,并不会有显著改善,因为在抛光液中,稀土氧化物颗粒表面属于负电荷过剩的体系,与普通水质中吸附、络合钙镁阳离子阻止沉淀结垢的微观环境有本质的区别;
2. 添加有机硅改性的聚丙烯酸盐
在一定程度上改善了悬浮性,但是聚合物分子量较大,通过链上基团的吸附作用,在使用不得的可能会起到稀土氧化物粒子之间架桥、团聚作用,对于改善抛光粉的再分散性、抗结块性能没有显著作用。
公司研发团队经过细致的分析和实验,开发出低分子量的有机硅、有机氟改性的聚丙烯酸盐,避免了高分子量的聚丙烯酸盐的缺点,在氧化物表面形成包覆层,阻止水化硅酸盐与颗粒之间架氧桥团聚,添加1.0∼3%(wt%)就可以显著改善抛光粉的再分散性和悬浮性,保证抛光液静置24小时以上抛光粉不结块、不团聚,既改善悬浮性,又防止颗粒之间键合、结块,提高再分散性,是目前解决抛光粉的再分散性和悬浮性的最佳选择。
在玻璃抛光过程中,玻璃的硅酸盐组分在抛光液逐渐增大,与稀土抛光粉作用,会引起颗粒团聚、粘连和板结,导致抛光液失效。
我们的产品含有有机硅、有机氟改性的低聚度高分子表面活性剂和无机助剂,可以加速抛光粉在水中的分散,对抛光粉表面改性,提高抛光粉的悬浮性和稳定性,抑制抛光过程中产生的硅酸盐组分和抛光粉的团聚和粘接,延长稀土抛光液的试验寿命,提高生产效率,降低抛光成本。
本产品添加量少,易清洗、不起泡、无毒、无污染、无腐蚀性,适合以氧化铈为主的稀土抛光粉、混合稀土抛光粉和稀有金属氧化物抛光粉,满足高速抛光工艺要求。
加入1.5∼3.0%的悬浮剂FBT-73的抛光粉具有以下显著优点:
快速分散 仅需轻轻搅拌数下,抛光粉即可在3秒内几乎完全分散在水中;
悬浮力强 抛光液静置30分钟比重仅下降0.5%左右,60分钟时1.5%左右;
泡沫量少 即使在均质机20000RPM转速下持续搅拌仍几乎没有泡沫产生;
不结硬底 抛光液静置15天后仍然不结硬底,搅拌数下即可再次分散完全;
抛面洁净 抛光液抛光后的玻璃等抛面的表面,经水自然淋洗即十分洁净;
抛蚀力提高约20%以上。
*说明: 上述各参数和数据均为以市售某稀土抛光粉为实验材料、市政自来水为分散介质条件下的实验结果。