[发明专利]超分散金刚石悬浮液及其制备方法

说明书

本发明涉及精密研磨抛光技术领域，具体涉及超分散金刚石悬浮液及其制备方法，通过在纳米金刚石颗粒分散的水溶液中加入改性剂和助悬剂，可以对纳米金刚石表面改性，提高其在水溶液中的分散性，并通过将金刚石预处理液调节至特定的pH及电导率，然后对其进行分级分散处理，可以得到在长时间存储的情况下，也不易产生凝聚的高浓度分散稳定性优异的金刚石悬浮液。

技术领域

本发明涉及精密研磨抛光技术领域，具体涉及超分散金刚石悬浮液及其制备方法。

背景技术

金刚石是一种优秀的21世纪材料。由于金刚石具有优异的导热性、高硬度、低摩擦、良好的光学性、生物相容性系数等特点，纳米金刚石不仅继承了大尺度金刚石颗粒的优点，而且还具有纳米材料的特性。金刚石粉作为最硬的超细磨料已经广泛的用于机械、航天、光学仪器、玻璃、陶瓷、石油、电子、光电、半导体、军工等工业部门，是研磨抛光人工晶体、宝石、硬质合金、光学晶体、陶瓷、超硬合金等的各种硬脆材料的理想材料，可以制成膏剂、气雾剂、膜状、油性或水性液体的研磨抛光制品，但金刚石膏剂、气雾剂由于易结壳沉淀、分散困难且浪费严重等缺点，其应用具有局限性，还有水性研磨抛光液具有环保、无腐蚀、成本低、抛光效率高等优点，在各个领域得到了越来越广泛的应用。但是将纳米水平级别的颗粒分散于溶液中进行处理时，颗粒越小，则颗粒之间的聚集越易发生，另外，由于聚集的颗粒发生沉降，因此非常难以获得稳定的分散液，影响了研磨体的表面质量；如何发明一种超分散金刚石悬浮液是一项有待解决的技术问题。

发明内容

为了克服上述技术缺陷的不足，本发明提供了一种即使浓度高分散稳定性也优异的超分散金刚石悬浮液及其制备方法，有效防止悬浮液中金刚石粉末沉淀、分层。

一方面，本发明提供超分散金刚石悬浮液，关键在于：由粒径为2～200nm的金刚石分散在溶剂中形成的质量分数为6-12％wt的金刚石悬浮液。

上述金刚石通过空气冷却爆轰法合成，优选的方案中，其粒径为2-100nm，更优的方案中，粒径为2-50nm，进一步优选的粒径为2-20nm。

优选的，所述悬浮液的pH值为4-6时，电导率＜40μS/cm。从分散稳定性考虑，更优的方案中，悬浮液的pH为4-5.5，进一步优选的，悬浮液的pH优选为5-5.5；另外，电导率＜40μS/cm，优选为，电导率＜30μS/cm，进一步优选为，电导率＜20μS/cm，特别优选为，电导率＜20μS/cm。

优选的，所述悬浮液的pH值为8-10时，电导率＜200μS/cm。从分散稳定性考虑，更优的方案中，悬浮液的pH为9-10，进一步优选的，悬浮液的pH优选为9.5-10；另外，电导率＜200μS/cm，优选为，电导率为150-190μS/cm，进一步优选为，电导率为160-180μS/cm，特别优选为，电导率为165-175μS/cm。

优选的，所述金刚石悬浮液的质量分数为10-12％wt。

另一方面，本发明提供一种超分散金刚石悬浮液的制备方法，关键在于包括以下步骤：

S1.将纳米金刚石、去离子水和改性剂置入容器内，在超声的作用下混合分散搅拌20～30分钟，可得纳米金刚石溶液；

S2.将S1制得纳米金刚石溶液中搅拌加入助悬剂，调节pH值，得到金刚石预处理液；

S3.将S2制得的金刚石预处理液加入带有筛网的珠磨机进行研磨，收集研磨液；

S4.将研磨液超声分散，离心收集上层清液，得到超分散纳米金刚石悬浮液。

优选的，所述纳米金刚石来自通过空气冷却爆轰法合成的金刚石。

优选的，所述改性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵、直链烷基苯磺酸钠中的一种或多种，改性剂在纳米金刚石溶液中的质量分数为0.5-1.0％。