一种纳米金刚石抛光液及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种纳米金刚石抛光液及其制备方法，由以下重量百分数的组分组成：改性纳米金刚石0.5‑5％、多元醇表面活性剂4‑10％、分散剂0.1‑2％、缓蚀剂0.02‑1％，余量为pH调节剂和水；所述改性纳米金刚石由纳米金刚石粉末表面接枝羧基而得。本发明专利技术将改性纳米金刚石接枝到多元醇表面活性剂上，使改性纳米金刚石稳定分散，保证抛光精度，显著降低抛光表面被划伤的风险，并且，改性纳米金刚石不易脱离抛光液，避免了颗粒脱落导致切屑速率急速下降，同时也避免抛光表面形成黑点，此外，改性纳米金刚石之间即使发生絮凝也不会沉降，具有可修复的能力，可应用于磁头、人工晶体、宝石等精抛领域中。

A nano-diamond polishing solution and its preparation method

The invention discloses a nano-diamond polishing solution and its preparation method, which comprises the following components: modified nano-diamond 0.5 5%, polyol surfactant 4 10%, dispersant 0.1 2%, corrosion inhibitor 0.02 1%, residual amount of pH regulator and water; and the modified nano-diamond consists of nano-diamond. Carboxyl group was grafted onto the surface of stone powder. The modified nano-diamond is grafted onto polyol surfactant to stabilize and disperse the modified nano-diamond, ensure polishing accuracy, and significantly reduce the risk of scratch on polished surface. Moreover, the modified nano-diamond is not easy to be separated from polishing fluid, thus avoiding the sharp drop of chip rate caused by particle shedding, and avoiding the scratch at the same time. In addition, even if flocculation occurs between modified nano-diamonds, it will not settle. It has the repairable ability and can be used in precision polishing fields such as magnetic head, intraocular lens, gemstone and so on.

【技术实现步骤摘要】
一种纳米金刚石抛光液及其制备方法
本专利技术属于抛光
，具体涉及一种纳米金刚石抛光液及其制备方法。
技术介绍
纳米金刚石粉体具有高硬度、表面基团可修饰、纳米级尺寸、优异的机械化学性能等优点，因此，由纳米金刚石粉体磨料制备的抛光液具有高的抛光效率，可降低抛光表面材料的分量，减少材料的损耗，超细尺寸的纳米金刚石能确保抛光表面粗糙度达到最小值。但是，纳米金刚石颗粒具有很高的比表面能，处于一种热力学不稳定状态，容易发生聚集而产生絮凝和沉降，颗粒粒径越小，越容易聚集，在采用纳米金刚石制备的抛光液中，颗粒聚集一方面降低抛光精度，增大纳米金刚石与抛光表面接触的面积，导致易划伤抛光表面，另一方面，颗粒易在抛光过程中脱离抛光液，导致切屑速率急速下降，脱落的颗粒易在抛光表面形成黑点缺陷，降低抛光质量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：针对上述现有纳米金刚石抛光液由于纳米金刚石分散性与稳定性差，颗粒易聚集，导致抛光精度低、抛光过程中易产生划痕和黑点的问题，本专利技术提供一种纳米金刚石抛光液及其制备方法。本专利技术采用的技术方案如下：一种纳米金刚石抛光液，由以下重量百分数的组分组成：改性纳米金刚石0.5-5％、多元醇表面活性剂4-10％、分散剂0.1-2％、缓蚀剂0.02-1％，余量为pH调节剂和水；所述改性纳米金刚石由纳米金刚石粉末表面接枝羧基而得。本专利技术添加的多元醇表面活性剂是指含有多个羟基作为亲水基团，可同脂肪酸衍生的疏水基团相结合构成的一类非离子表面活性剂，其具有良好的乳化性、分散性、润滑性和增溶性，改性纳米金刚石由纳米金刚石粉末表面接枝羧基而得，羧基可与多元醇表面活性剂的羟基反应，从而使改性纳米金刚石接枝到多元醇表面活性剂上，利用多元醇表面活性剂良好的分散性能，同时添加分散剂可使改性纳米金刚石稳定分散，有效避免颗粒聚集长大，保证抛光精度的同时，显著降低抛光表面被划伤的风险，并且，由于改性纳米金刚石与多元醇表面活性剂之间通过化学键结合，抛光过程中，改性纳米金刚石不易脱离抛光液，避免了颗粒脱落导致切屑速率急速下降，同时也避免抛光表面形成黑点，显著提高抛光质量。此外，即使抛光液中的改性纳米金刚石之间发生絮凝也因为多元醇表面活性剂良好的分散能力而悬浮在抛光液中，不会沉降，并且，发生絮凝后，通过简单的搅拌、震动或超声等方式即可使改性纳米金刚石重新分散开来，具有可修复的能力，相对于传统纳米金刚石抛光液一旦发生絮凝和沉降即失效而言，本专利技术得到的可修复的纳米金刚石抛光液具有重要意义。进一步地，改性纳米金刚石的制备方法为：将纳米金刚石粉末置于混酸中浸泡48-72h，然后超声36-72h，过滤，流水洗净，干燥，得到表面接枝羧基的改性纳米金刚石，其中混酸为质量分数为80-90％的硫酸和质量分数为70-80％的硝酸按照1：1的体积比混合。进一步地，多元醇表面活性剂为单硬脂酸甘油酯、季戊四醇酯或失水山梨醇酯。进一步地，分散剂包括聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯毗咯酮、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠中的一种或多种。进一步地，缓蚀剂包括琉基苯并噻唑、苯并三唑、脂肪胺聚氧乙烯醚、硬脂酸环己胺中的一种或多种。进一步地，pH调节剂为氨水、碳酸钠、羟乙基乙二胺中的一种或多种。进一步地，pH调节剂的用量以纳米金刚石抛光液的pH值达到8.5～10.0为准。一种纳米金刚石抛光液的制备方法，包括以下步骤：(1)将表面接枝羧基的改性纳米金刚石与多元醇表面活性剂混合，加入催化剂并加热，则羧基与多元醇表面活性剂的羟基反应，使改性纳米金刚石接枝到多元醇表面活性剂上；(2)将接枝改性纳米金刚石的多元醇表面活性剂加入水中，然后加入分散剂、缓蚀剂并超声分散；(3)pH调节剂调节pH值即得。进一步地，催化剂为质量分数为80-90％的硫酸。综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：1.本专利技术通过将改性纳米金刚石接枝到多元醇表面活性剂上，利用多元醇表面活性剂良好的分散性能，使改性纳米金刚石稳定分散，有效避免颗粒聚集长大，保证抛光精度的同时，显著降低抛光表面被划伤的风险，并且，由于改性纳米金刚石与多元醇表面活性剂之间通过化学键结合，抛光过程中，改性纳米金刚石不易脱离抛光液，避免了颗粒脱落导致切屑速率急速下降，同时也避免抛光表面形成黑点，显著提高抛光质量；2.本专利技术改性纳米金刚石之间即使发生絮凝也不会沉降，并且，发生絮凝后，通过简单的搅拌、震动或超声等方式即可使改性纳米金刚石重新分散开来，具有可修复的能力，相对于传统纳米金刚石抛光液一旦发生絮凝和沉降即失效而言，本专利技术得到的可修复的纳米金刚石抛光液具有重要意义；3.传统纳米金刚石抛光液由于容易絮凝和沉降，颗粒粒径通常较大，抛光精度低，目前仅作为粗抛使用，本专利技术利用多元醇表面活性剂保证改性纳米金刚石稳定分散，因此，颗粒粒径可相对于现有技术进一步降低，显著提高抛光精度，降低抛光表面被划伤的风险，从而可应用于磁头、人工晶体、宝石等精抛领域中。附图说明图1为采用对比例1制备的纳米金刚石抛光液对蓝宝石抛光后的表面形貌；图2为采用实施例1制备的纳米金刚石抛光液对蓝宝石抛光后的表面形貌；图3为采用实施例2制备的纳米金刚石抛光液对蓝宝石抛光后的表面形貌；图4为采用实施例3制备的纳米金刚石抛光液对蓝宝石抛光后的表面形貌。具体实施方式本说明书中公开的所有特征，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。实施例1一种纳米金刚石抛光液的制备方法，包括以下步骤：(1)将纳米金刚石粉末置于混酸中浸泡48h，然后超声48h，过滤，流水洗净，干燥，得到表面接枝羧基的改性纳米金刚石，其中混酸为质量分数为80％的硫酸和质量分数为75％的硝酸按照1：1的体积比混合；将1wt％表面接枝羧基的改性纳米金刚石与5wt％单硬脂酸甘油酯混合，加入质量分数为80％的硫酸并加热，则羧基与单硬脂酸甘油酯的羟基反应，使改性纳米金刚石接枝到单硬脂酸甘油酯上；(2)将接枝改性纳米金刚石的单硬脂酸甘油酯加入水中，然后加入0.3wt％聚乙烯醇、0.02wt％苯并三唑并超声分散；(3)采用氨水调节pH值即得，获得的纳米金刚石抛光液的pH值为8.9，存放12个月未发生絮凝和沉降。实施例2一种纳米金刚石抛光液的制备方法，包括以下步骤：(1)将纳米金刚石粉末置于混酸中浸泡72h，然后超声36h，过滤，流水洗净，干燥，得到表面接枝羧基的改性纳米金刚石，其中混酸为质量分数为80％的硫酸和质量分数为75％的硝酸按照1：1的体积比混合；将3wt％表面接枝羧基的改性纳米金刚石与7wt％季戊四醇酯混合，加入质量分数为80％的硫酸并加热，则羧基与季戊四醇酯的羟基反应，使改性纳米金刚石接枝到季戊四醇酯上；(2)将接枝改性纳米金刚石的季戊四醇酯加入水中，然后加入0.4wt％聚丙烯酸、0.6wt％聚丙烯酸钠、0.02wt％琉基苯并噻唑并超声分散；(3)采用氨水和碳酸钠调节pH值即得，获得的纳米金刚石抛光液的pH值为9.2，存放12个月未发生絮凝和沉降。实施例3一种纳米金刚石抛光液的制备方法，包括以下步骤：(1)将纳米金刚石粉末置于混酸中浸泡72h，然后超声48h，过滤，流水洗净，干燥，得到表面接枝羧基的改性纳米金刚石，其中混酸为质量分数为80％的硫酸和质量分数为75％的硝酸按照1：1的体积比混合；将5wt％表面接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米金刚石抛光液，其特征在于，由以下重量百分数的组分组成：改性纳米金刚石0.5‑5％、多元醇表面活性剂4‑10％、分散剂0.1‑2％、缓蚀剂0.02‑1％，余量为pH调节剂和水；所述改性纳米金刚石由纳米金刚石粉末表面接枝羧基而得。

【技术特征摘要】
1.一种纳米金刚石抛光液，其特征在于，由以下重量百分数的组分组成：改性纳米金刚石0.5-5％、多元醇表面活性剂4-10％、分散剂0.1-2％、缓蚀剂0.02-1％，余量为pH调节剂和水；所述改性纳米金刚石由纳米金刚石粉末表面接枝羧基而得。2.根据权利要求1所述的一种纳米金刚石抛光液，其特征在于，所述改性纳米金刚石的制备方法为：将纳米金刚石粉末置于混酸中浸泡48-72h，然后超声36-72h，过滤，流水洗净，干燥，得到表面接枝羧基的改性纳米金刚石，其中混酸为质量分数为80-90％的硫酸和质量分数为70-80％的硝酸按照1：1的体积比混合。3.根据权利要求1所述的一种纳米金刚石抛光液，其特征在于，所述多元醇表面活性剂为单硬脂酸甘油酯、季戊四醇酯或失水山梨醇酯。4.根据权利要求1所述的一种纳米金刚石抛光液，其特征在于，所述分散剂包括聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯毗咯酮、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠中的一种或多种。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘欢锐，邓文才，何昱江，
申请(专利权)人：成都天成鑫钻纳米科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51