專利名稱：一種金剛石納米粉的分散方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種金剛石納米粉(或稱金剛石超細粉、金剛石超分散粉)的分散方法，屬于納米粉體加工領域，其應用涉及研磨、拋光、鍍膜或耐蝕介質的生產制備。
背景技術：
爆轟法是一種常用的人工合成金剛石納米粉的工藝方法。它利用炸藥爆炸產生的瞬時高溫高壓將石墨粉轉化為金剛石。爆炸后得到的粉末中除含有金剛石外，還有石墨、無定型碳、以及微量的金屬，這些雜質需用化學法去除。如采用高氯酸、硫酸等強氧化劑在一定溫度下將石墨、無定型碳及金屬氧化，用氫氟酸溶去砂土等雜質，再經過洗滌、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度，初次粒徑僅有幾個納米大小。由于納米金剛石顆粒表面能很高，而且存在表面官能團之間的相互作用，這種超細粉體通常處于幾十至幾百納米大小的團聚狀態(tài)。自爆轟法合成金剛石粉問世以來，接踵產生了大量的針對這種超細顆粒的分散技術，以使這種材料分散于液體中。
中國發(fā)明專利200410022936.0和02139764.3分別公開了一種納米金剛石解團聚和一種配制金剛石研磨液的方法。兩專利共同的分散方法是向分散介質(水)中先加入潤濕劑，將pH值調節(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。
中國發(fā)明專利92101780.4采用偶聯劑、粘結劑、分散劑、表面活性劑、助磨劑等多種添加劑來分散金剛石粉，其中分散劑采用乙二醇、三聚磷酸鈉、硅酸鹽。
日本專利JP8257898提出的方法是先通過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。
日本專利JP62043482則是同時采用吡咯烷酮、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節(jié)劑來分散金剛石粉。
由此可見，現有的在水性介質中分散金剛石的方法，基本上都采用多種添加劑復合的方式、操作步驟較為煩瑣，工藝復雜。
本發(fā)明目的在于提供一種配方和工藝簡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過程。

發(fā)明內容
根據本發(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(或阿拉伯樹膠粉、或羧甲基纖維素)兩種分散劑配合，配方及工藝簡單、分散充分、并能長時間穩(wěn)定。
具體實施例方式
實施例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。經動態(tài)光散射激光粒度分析儀測定得到平均粒徑為57.4nm，最大粒度144.61nm。
實施例2在50ml去離子水中，加入0.03g焦磷酸鈉，再加入0.05g的金剛石超細粉，超聲分散5分鐘，再加入0.007g的阿拉伯樹膠粉，再超聲分散20分鐘，即得到納米金剛石分散液。經動態(tài)光散射激光粒度分析儀測定得到平均粒徑為60.5nm，最大粒度156.72nm。
實施例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。經動態(tài)光散射激光粒度分析儀測定得到平均粒徑為63.0nm，最大粒度175.37nm。
權利要求
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.根據權利要求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，且分散前已經過提純處理。
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、拋光及耐磨介質的生產制造過程。
文檔編號C09G1/00GK1927436SQ20051009870
公開日2007年3月14日 申請日期2005年9月7日 優(yōu)先權日2005年9月7日
發(fā)明者謝朝暉, 朱慶山, 黃文來 申請人:中國科學院過程工程研究所