官能化的金刚石,其生产方法,含有官能化金刚石的研磨复合材料和研磨工具技术

一种官能化的金刚石含有有机官能化部分。该有机官能化部分选自：乙烯基，酰胺基，醇基，酸基，酚基，羟基，羧基，醛基和脂族基，以及它们的组合。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】官能化的金刚石，其生产方法，含有官能化金刚石的研磨复合材料和研磨工具本申请要求US临时申请60/188,874的优先权，该申请于2000年3月13日由专利技术者D’Evelyn和McHale提交。专利技术背景本专利技术涉及官能化的金刚石。特别是本专利技术涉及在树脂中有增强的保持的官能化金刚石。金刚石，例如网状晶体和微粉可用作诸多应用的研磨材料。例如金刚石用于研磨工具，机器，切削工具，磨碎工具和其他类型的类似研磨装置。金刚石在碎磨应用中之所以合乎需要，至少部分是由于其硬度。尽管金刚石是公知最硬的天然物料，具有有用的研磨特性，但其在各种装置和环境中的应用受到限制。例如金刚石的应用受到金刚石对于装置的滞留的限制。经常，金刚石的保持限制装置的性能和寿命。用于研磨目的的金刚石一般以基体提供，其中基体可包含树脂。研磨装置通常包括一个装备有金刚石装填的基体的底物。金刚石颗粒和基体之间的结合强度是研磨装置的有决定作用的强度。增强金刚石和相关的基体之间的结合强度会增加它们之间的保留。相应地，装备有金刚石装填的基体的研磨装备工具的性能和寿命会增加。有人提议改变金刚石的表面以增加金刚石和相关基体之间的结合强度。例如，有人提议将金刚石表面官能化以增加金刚石和基体之间的结合强度。这种官能化试图改进金刚石与各种聚合树脂母体的可湿性。这种改进试图增加金刚石和相关基体之间的物理相互作用结合强度。但是，金刚石和相关基体之间的物理相互作用力比由化学键形成的力弱。此外，对于研磨应用而言，具有能够与相关树脂形成强的共价键部分的官能化金刚石是未知的。因此，需要有用于研磨应用的研磨复合材料，官能化的金刚石，和树脂结合剂基体。此外，需要有提供这些官能化金刚石和具有增加结合强度的树脂结合基体的方法。-->专利技术概述本专利技术一方面提供含有有机官能化部分的官能化金刚石。该有机官能化部分选自乙烯基，酰胺基，醇，酸，酚，羟基化合物，和脂族化合物，以及它们的结合。本专利技术另一方面提供一种用有机部分官能化的金刚石，金刚石是通过反应被有机部分官能化，式中x是0至约20间的一个整数：本专利技术还有一方面是提供被有机部分官能化的金刚石，金刚石通过选自下列的任何反应被有机部分官能化，其中x是0至约20的一个整数：；；；；；；；和；-->；和本专利技术还有一方面是提供被有机部分官能化的金刚石，金刚石的官能化是通过选自下列的任何一个反应进行的，其中x是0至约20的一个整数：；；；；；-->；；；本专利技术再一个方面是提供一种包括被有机部分官能化的金刚石的研磨复合材料，金刚石被有机部分官能化是通过下列反应，其中x是0至约20的一个整数：本专利技术再有一方面是提供一种包括被有机部分官能化的金刚石的研磨复合材料，金刚石被有机部分官能化是通过选自如下任何一个反应，其中x是一个0至20的整数：；；；；-->；；；和；；和本专利技术另一方面公开了一种包括被有机部分官能化的金刚石的研磨复合材料，金刚石被有机部分官能化是通过选自下列任何一个反应，其中x是0-约20的一个整数：；；；；-->；；；；本专利技术另一方面提供一种包括被有机部分官能化的金刚石的研磨工具，金刚石被有机部分官能化是通过下列反应，其中x是0-约20的一个整数：本专利技术还有一个方面是提供一种包括被有机部分官能化的金刚石的研磨工具，金刚石被有机部分官能化是通过选自下列任何一个反应，其中x是0-约20的一个整数：-->；；；；；；；和；；和本专利技术还有一方面是公开了一种包括被有机部分官能化的金刚石的研磨工具，金刚石被有机部分官能化是通过选自下列任何反应之一，其中x是0-约20的一个整数：；；；-->；；；；；本专利技术的这些方面和其它方面，优点和显著特征由下面的详细说明将变得显而易见，当与附图结合时(各附图中相同的部分用相同的参考特性标示)，它们公开了本专利技术的各具体实施方案。附图的简要说明图1作为本专利技术的概括是一组在溴化钾(KBr)基体中由官能化金刚石的漫反射红外傅里叶变换光谱(DRIFTS)而得到的光谱；和图2是在KBr基体中纯(净)金刚石粉末的一组红外光谱，得自以不同于水杂质的反射方式的红外显微镜。-->本专利技术的详细说明如本专利技术所概括的，官能化金刚石含有其表面被有机基团(在本文中也称“有机官能化部分”或“有机部分”)官能化，以增加与树脂结合基体的化学键强度。这些有机基团可与树脂结合基体共聚。因此，这种官能化，如本专利技术所概括的，提供一种在树脂结合基体中具有增加的键强度的金刚石表面，例如通过共价键形成。例如共价键可包括但不限于至少C-C；C-O；C-N；C-Si；Si-O；和Si-N键之一。此外，本专利技术公开了一种在具有官能化表面的金刚石(在下文也称为“官能化金刚石”)和树脂结合基体之间具有增加的附着力的研磨复合材料和研磨工具。因此，该研磨复合材料含有，如本专利技术所概括的官能化的金刚石，和如本专利技术所概括的一种树脂结合基体。还有，如本专利技术所概括的研磨工具含有用于研磨应用的官能化金刚石和树脂结合基体。在这里所用的术语“树脂结合基体”包括树脂质材料基体，它可包含至少一种在其中具有增强的金刚石保持的官能化金刚石。此外，术语“金刚石”包括但不限于天然存在的金刚石和合成的金刚石。还有，术语“金刚石”包括金刚石晶体，金刚石颗粒和金刚石微粉颗粒的至少一种。如上面所讨论的，在研磨复合材料中官能化金刚石和树脂结合基体之间生成的键典型地包括共价键。共价键可通过共聚合方法产生，如后文中所讨论的。用于研磨应用的官能化金刚石，例如但不限于包含其表面被配置在其上的分子所覆盖的官能化的金刚石的研磨复合材料。这些分子能够与基体中的树脂粘合体共聚。如本专利技术所概括的，官能化金刚石可包含酚基。酚基通过如前所述的那些键结合于金刚石表面。这些酚基可与酚甲醛树脂共聚。另外，如本专利技术所概括的官能化金刚石可含有乙烯基。乙烯基通过有如上述的那些键结合于金刚石表面。这些乙烯基在共聚期间可与乙烯基树脂缩合。在本专利技术的范围之内，另一种可选择的官能化金刚石在金刚石表面上含有醇基或羟基。醇基通过如上所述的那些键结合于金刚石表面，并可与线性或支化的多酸和多元醇聚合生成聚酯树脂。另一种可选择的官能化金刚石可含有酰胺基。酰胺基通过如上所-->述的那些键结合于金刚石表面。该酰胺键可与甲醛和脲或聚酰胺之一聚合。如本专利技术所概括的另一种可选择的金刚石在金刚石表面可含有醛基。这些醛基可与酚醛树脂共聚。在本专利技术的范围内，另一种可选择的金刚石在金刚石表面上含有环氧基。这些环氧基可与环氧树脂和聚醚树脂共聚。由于金刚石表面附近一般存在高度的空间位阻，所以这些官能团通过可变长度的烃链结合于金刚石表面。这种空间位阻可令人讨厌地减少可与树脂结合基体分子形成的键数。如本专利技术所概括的官能化金刚石包含通过如上述的那些键共价结合于金刚石表面的有机部分。该有机官能化部分选自：乙烯基，酰胺基，醇基，酚基，羟基，醛基以及环氧基和它们的组合。如本专利技术所概括的，官能化金刚石的制备可用几种方法进行。如本专利技术所概括的，一个典型的官能化金刚石制备方法包括在金刚石表面提供具有接近单分子层浓度的羧基(-COOH)的官能化金刚石颗粒，或是说羧基的浓度范围为约0.1×1015cm-2-约3×1015cm-2。这些官能化金刚石可通过在强氧化酸(其中“强”是如下面实施例中公开的酸的特征)本文档来自技高网...

【技术保护点】
含有有机部分的金刚石，该有机部分选自至少下列基团之一：乙烯基，酰胺基，醇基，酸基，酚基，醛基，环氧基和它们的组合。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2000-5-23 09/576,794;US 2000-3-13 60/188,8741.含有有机部分的金刚石，该有机部分选自至少下列基团之一：乙烯基，酰胺基，醇基，酸基，酚基，醛基，环氧基和它们的组合。2.被有机部分官能化的金刚石，金刚石被有机部分官能化是通过下列的反应，其中x是0-约20的一个整数：3.被有机部分官能化的金刚石，金刚石被有机部分官能化是通过选自如下的任何一个反应，其中x是0-约20的一个整数：；；；；；；；和；；和4.被有机部分官能化的金刚石，金刚石被有机部分官能化是通过选自下述任何一个反应，其中x是0-约20的一个整数：；；；；；；；；5.含有在树脂结合基体中至少一种官能化金刚石的研磨复合材料，该官能化金刚石含有有机部分，该有机部分选自至少一种如下的基团：乙烯基，酰胺基，醇基，酸基，酚基，醛基和环氧基，以及它们的组合。6.一种研磨复合材料，其在树脂结合基体中含有至少一种官能化的金刚石，该金刚石被有机部分通过下列反应官能化，式中x为0-约20的一个整数：7.一种研磨复合材料，其在树脂结合基体中含有至少一种官能化的金刚石，该金刚石通过选自如下的任何一个反应被有机部分官能化，其中x为0-约20的一个整数：；；；；；；；和；；和8.一种研磨复合材料，其在树脂结合基体中含有至少一种官能化的金刚石，该金刚石通过选自如下的任何一个反应被有机部分官能化，其中x为0-约20的一个整数：；；；；；；；；9.一种研磨用工具，该工具在树脂结合基体中含有至少一种官能化的金刚石，该官能化的金刚石包含有机部分，该有机部分选自乙烯基，酰胺基，醇基，酸基，酚基，醛基和环氧基的至少一种，以及它们的组合。10.一种研磨用工具，...

【专利技术属性】
技术研发人员：MP德埃维林，JM小米查勒，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]