專(zhuān)利名稱(chēng)：一種金剛石納米粉的分散方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金剛石納米粉(或稱(chēng)金剛石超細(xì)粉、金剛石超分散粉)的分散方法，屬于納米粉體加工領(lǐng)域，其應(yīng)用涉及研磨、拋光、鍍膜或耐蝕介質(zhì)的生產(chǎn)制備。
背景技術(shù)：
爆轟法是一種常用的人工合成金剛石納米粉的工藝方法。它利用炸藥爆炸產(chǎn)生的瞬時(shí)高溫高壓將石墨粉轉(zhuǎn)化為金剛石。爆炸后得到的粉末中除含有金剛石外，還有石墨、無(wú)定型碳、以及微量的金屬，這些雜質(zhì)需用化學(xué)法去除。如采用高氯酸、硫酸等強(qiáng)氧化劑在一定溫度下將石墨、無(wú)定型碳及金屬氧化，用氫氟酸溶去砂土等雜質(zhì)，再經(jīng)過(guò)洗滌、沉淀、烘干，就得到了較為純凈的金剛石納米粉。
爆轟法合成的金剛石粉有很小的顆粒細(xì)度，初次粒徑僅有幾個(gè)納米大小。由于納米金剛石顆粒表面能很高，而且存在表面官能團(tuán)之間的相互作用，這種超細(xì)粉體通常處于幾十至幾百納米大小的團(tuán)聚狀態(tài)。自爆轟法合成金剛石粉問(wèn)世以來(lái)，接踵產(chǎn)生了大量的針對(duì)這種超細(xì)顆粒的分散技術(shù)，以使這種材料分散于液體中。
中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利200410022936.0和02139764.3分別公開(kāi)了一種納米金剛石解團(tuán)聚和一種配制金剛石研磨液的方法。兩專(zhuān)利共同的分散方法是向分散介質(zhì)(水)中先加入潤(rùn)濕劑，將pH值調(diào)節(jié)至2-5之間，加入金剛石粉和表面活性劑及分散穩(wěn)定劑，再將pH值調(diào)節(jié)至3-11的范圍，最后采用超聲分散和攪拌分散金剛石粉。
中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利92101780.4采用偶聯(lián)劑、粘結(jié)劑、分散劑、表面活性劑、助磨劑等多種添加劑來(lái)分散金剛石粉，其中分散劑采用乙二醇、三聚磷酸鈉、硅酸鹽。
日本專(zhuān)利JP8257898提出的方法是先通過(guò)加入氯化鐵使金剛石顆粒表面帶上正電荷，然后加入一種陰離子表面活性劑成為電中性的單顆粒，再加入另一種陰離子表面活性劑使之充分分散。
日本專(zhuān)利JP62043482則是同時(shí)采用吡咯烷酮、聚乙二醇等水溶性分散劑，硫代琥珀酸脂鹽、烷基苯磺酸鹽等表面活性劑，以及水溶性高分子作為黏度調(diào)節(jié)劑來(lái)分散金剛石粉。
由此可見(jiàn)，現(xiàn)有的在水性介質(zhì)中分散金剛石的方法，基本上都采用多種添加劑復(fù)合的方式、操作步驟較為煩瑣，工藝復(fù)雜。
本發(fā)明目的在于提供一種配方和工藝簡(jiǎn)單的金剛石納米粉分散方法，用于研磨液或拋光液的配制等生產(chǎn)過(guò)程。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，在去離子水或蒸餾水中，加入水重量0.01～5％的焦磷酸鈉，再加入水重量0.01～5％的金剛石納米粉，超聲分散1～20分鐘，再加入水重量0.0001～1％的聚乙二醇(或阿拉伯樹(shù)膠粉、或羧甲基纖維素)，再超聲分散1～20分鐘，即得到分散良好的納米金剛石水溶膠。
本發(fā)明僅采用焦磷酸鈉與聚乙二醇(或阿拉伯樹(shù)膠粉、或羧甲基纖維素)兩種分散劑配合，配方及工藝簡(jiǎn)單、分散充分、并能長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1在50ml去離子水中，加入0.02g焦磷酸鈉，再加入0.05g的金剛石超細(xì)粉，超聲分散5分鐘，再加入0.01g的聚乙二醇，再超聲分散15分鐘，即得到納米金剛石分散液。經(jīng)動(dòng)態(tài)光散射激光粒度分析儀測(cè)定得到平均粒徑為57.4nm，最大粒度144.61nm。
實(shí)施例2在50ml去離子水中，加入0.03g焦磷酸鈉，再加入0.05g的金剛石超細(xì)粉，超聲分散5分鐘，再加入0.007g的阿拉伯樹(shù)膠粉，再超聲分散20分鐘，即得到納米金剛石分散液。經(jīng)動(dòng)態(tài)光散射激光粒度分析儀測(cè)定得到平均粒徑為60.5nm，最大粒度156.72nm。
實(shí)施例3在500ml去離子水中，加入0.35g焦磷酸鈉，再加入1g的金剛石超細(xì)粉，超聲分散2分鐘，再加入0.01g的羧甲基纖維素，再超聲分散20分鐘，即得到納米金剛石分散液。經(jīng)動(dòng)態(tài)光散射激光粒度分析儀測(cè)定得到平均粒徑為63.0nm，最大粒度175.37nm。
權(quán)利要求
1.一種金剛石納米粉的分散方法，其特征在于，采用焦磷酸鈉作為主分散劑，再輔以分散穩(wěn)定劑，將金剛石納米粉在水中分散，分散步驟如下1)將分散劑焦磷酸鈉溶于去離子水中，溶液的重量百分比濃度在0.01～5％之間；2)加入水重量0.01～5％的金剛石納米粉；3)超聲分散1～20分鐘；4)加入水重量0.0001～1％的分散穩(wěn)定劑，分散穩(wěn)定劑為聚乙二醇、阿拉伯樹(shù)膠粉、羧甲基纖維素三者之一；5)再超聲1～20分鐘，得到平均粒徑在納米尺度的金剛石水溶膠。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金剛石納米粉的分散方法，其特征在于，被分散的金剛石納米粉是由爆轟法合成制備的，且分散前已經(jīng)過(guò)提純處理。
全文摘要
本發(fā)明為一種金剛石納米粉的分散方法，其工藝步驟主要包括1)將分散劑焦磷酸鈉溶于去離子水中，溶液重量百分比濃度為0.01～5％，2)加入水重量0.01～5％的金剛石納米粉，3)超聲分散1～20分鐘，4)加入占水重量0.0001～1％的分散穩(wěn)定劑聚乙二醇(或阿拉伯樹(shù)膠粉、或羧甲基纖維素)，5)再超聲1～20分鐘，得到平均粒徑在納米尺度的金剛石水溶膠，該發(fā)明可廣泛用于研磨、拋光及耐磨介質(zhì)的生產(chǎn)制造過(guò)程。
文檔編號(hào)C09G1/00GK1927436SQ20051009870
公開(kāi)日2007年3月14日 申請(qǐng)日期2005年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月7日
發(fā)明者謝朝暉, 朱慶山, 黃文來(lái) 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所