氟化纳米金刚石分散液的制作方法技术

本发明专利技术提供一种氟化纳米金刚石分散液的制作方法，其包括以下工序：纯化工序，将氟化纳米金刚石和碳原子数４以下的醇混合，进行超声波处理而制作悬浮液，对所得的悬浮液进行利用离心分离的分级处理而制作氟化纳米金刚石的分散液；干燥工序，从该纯化工序中获得的氟化纳米金刚石的分散液中除去前述醇，从而制作干燥氟化纳米金刚石；再分散工序，将该干燥工序中获得的干燥氟化纳米金刚石和非质子性极性溶剂混合，利用超声波处理而制作氟化纳米金刚石分散液。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及作为精密研磨剂、润滑剂、热交换流动介质等有用的氟化纳米金刚石 分散液的制作方法。
技术介绍
对于通过使用了三硝基甲苯(TNT)、黑索金(RDX)等缺氧型炸药的冲击加压的爆 射法(冲击法)而获得的金刚石，由于其一次粒径为3 20nm、极小，因此被称作纳米金刚 石(ND)(例如非专利文献1、非专利文献2)。由于ND的粒径为纳米级，因此期待研磨剂、润 滑剂、热交换流动介质、与树脂、金属等的复合材料、低介电常数膜、发射材料等电子材料、 DNA载体、病毒捕获用载体等的医疗领域等通常的金刚石用途，此外也可期待在其它广范用 途中的利用。以这种用途为目的在工业上利用ND时，要求提供ND以小于IOOnm的微细颗 粒分散于液体中的分散液。但是，由于在ND微粒表面上熔合有非石墨质、石墨质覆膜等杂 质碳层，另外如被称作团簇金刚石(ClusterDiamond，⑶)那样，ND通常作为粒径为50 7500nm的二次、三次聚集体而被制造，因而有必要进行这些杂质碳层的除去、聚集体的粉 碎。另外，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。因而，作为这 些问题的解决策略，研究了各种利用珠磨湿式粉碎机或超声波均化器等在液体中原样地稳 定分散一次颗粒的ND的方法(例如专利文献1、专利文献2)。另外，还报告为了粉碎ND的二次、三次聚集体(⑶)，使⑶和氟气反应的方法。例如 使⑶在反应温度300 500°C、氟气压0. IMPa、反应时间5 10天下与氟相接触，则可 以在保持金刚石构造的情况下，获得F/C摩尔比为0.2左右(XPS、元素分析)的氟化⑶(非 专利文献3)。通过该氟处理，利用TEM观测到二次粒径约40 μ m的⑶的聚集部分地解开、 成为200nm左右。另外，⑶的摩擦系数通过与聚四氟乙烯(PTFE)的混合粉末的旋转式摩 擦试验，确认显著地发生降低(非专利文献4)。据报道其原因在于，由于利用TEM观察的 ND的晶格花纹变得清楚，因而通过高温下的反应，ND表面的非石墨质碳被除去，进而由于 ND表面的CF基、CF2基、CF3基等的形成，表面能量降低(非专利文献5)。另外，还报告了 以下结果通过反应温度150、310、410、470°C、F2/H2流量比3/1、反应时间48小时下的 氟处理，合成氟含量5 8. 6at. % (利用EDX的分析)的氟化ND，与原来的ND相比较，其 相对于乙醇等极性溶剂的溶解性会提高(非专利文献6、专利文献3)。但是，在该氟化处理 中，由于难以将CD的聚集体全部完全地粉碎，因此当获得分散有由粒径小于IOOnm构成的 纳米级的氟化ND的分散液时，在进行超声波均化器等的分散处理后，有必要进行离心分离 处理、滤器过滤等分级操作。通过该分级操作，由于分散的氟化ND的浓度降低，因此为了获 得以高浓度分散有氟化ND的分散液，有必要进行浓缩等的工序。专利文献1 日本特开2005-1983号公报专利文献2 日本特开2005-97375号公报专利文献3 :US2005/0158549A1号说明书非专利文献1 大泽映二 砥粒加工学会志，47，414(2003) 非专利文献2 花田幸太郎砥粒加工学会志，47，422 (2003)非专利文献3 大井辰巳、米本晓子、川崎晋司、冲野不二雄、东原秀和第26次氟 化学讨论会要旨集(2002年11月)、p. 24-25非专利文献4:米本晓子、大井辰巳、川崎晋司、冲野不二雄、片冈文昭、大泽映二、 东原秀和日本化学会第83次春季年会预备稿集(2003年3月)、p. 101非专利文献 5 :H. Touhara, K. Komatsu, Τ. Ohi, A. Yonemoto, S. Kawasaki, F. Okino and H. Kataura Third French-JapaneseSeminar on Fluorine in Inorganic Chemistry and Electrochemistry(April,2003)非专禾丨J文献 6 :Y. Liu, Ζ. Gu, J. L. Margrave, andV. Khabashesku ；Chem. Mater. 16, 3924(2004).
技术实现思路
氟化ND良好地分散于以乙醇、异丙醇等醇类为代表的极性溶剂中，特别是对二甲 基亚砜、丙酮、N，N-二甲基乙酰胺等非质子性极性溶剂显示非常高的分散性。但是，氟化 ND由于含有很多粒径IOOnm以上的聚集体(以下表述为聚集体)、杂质碳等，因此为了获得 在这些溶剂中仅分散由粒径小于IOOnm构成的纳米级别的氟化ND(以下表述为本性氟化 ND)的分散液，除了使用了超声波均化器等的分散处理之外，还必须进行使用了离心分离机 等的分级处理。但是，选择非质子性极性溶剂作为分散介质时，由于氟化ND的聚集体对非 质子性极性溶剂也显示非常高的分散性，因而在利用离心分离机的分级处理中，非常难以 对聚集体和本性氟化ND进行分级。增加离心分离机的转速来除去聚集体也是不可能的，但 此时由于本性氟化ND也随聚集体一起被除去，因此所得分散液的浓度降低，无法获得分散 有以上氟化ND的分散液。为了获得分散有以上氟化ND的分散液，有必要另外进行 浓缩等的操作。但是，对分散液进行浓缩时，有氟化ND的分散性降低、平均粒径增大的可能 性。作为离心分离以外的分级操作，还考虑到通过使用滤纸、滤器的过滤进行分级的方法。 但是，虽然对数IOml左右的少量能够进行分级，但在工业上对IL以上的大容量进行处理 时，滤纸或滤器很快就会堵塞，因此非常难以分级，无法获得本性氟化ND以以上浓度分 散的非质子性极性溶剂的分散液。本专利技术的目的在于，提供以非质子性极性溶剂作为分散介质、本性氟化ND以 以上的浓度分散、至少在120小时以上的长时间内稳定地分散的分散液。本专利技术人等为了实现上述目的而进行了深入研究，结果发现，干燥氟化ND具有非 常高的分散性，其中所述干燥氟化ND如下获得首先混合氟化ND和碳原子数4以下的醇， 进行超声波处理而获得悬浮液，对所得悬浮液进行利用离心分离的分级处理，从而制作分 散液，将该分散液中的醇分除去而获得。而且，通过在非质子性极性溶剂中分散该干燥氟化 ND，可以在不增大平均粒径的情况下在0. 01 15%的范围内自由地调整本性氟化ND的分 散浓度，提供在至少120小时以上的长时间内稳定的分散液，进而完成了本专利技术。即，本专利技术提供氟化ND分散液的制作方法，其包括以下工序纯化工序，将氟化ND 和碳原子数4以下的醇混合，进行超声波处理而制作悬浮液，对所得悬浮液进行利用离心 分离的分级处理而制作氟化ND的分散液；干燥工序，从该纯化工序中获得的氟化ND的分散液中除去前述醇，从而制作干燥氟化ND ；再分散工序，将该干燥工序中获得的干燥氟化ND和非质子性极性溶剂混合，利用超声波处理而制作氟化ND分散液。具体实施例方式通过本专利技术的分散液制作方法，能够制作仅本性氟化ND分散于非质子性极性溶 剂的分散液。另外，通过本专利技术的干燥工序获得的干燥氟化ND也能够分散于非质子性极性 溶剂以外的溶剂中，能够选择对应分散液的使用目的的分散本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氟化纳米金刚石分散液的制作方法，其包括以下工序：纯化工序，将氟化纳米金刚石和碳原子数４以下的醇混合，进行超声波处理而制作悬浮液，对所得悬浮液进行利用离心分离的分级处理而制作氟化纳米金刚石的分散液；干燥工序，从该纯化工序中获得的氟化纳米金刚石的分散液中除去所述醇，从而制作干燥氟化纳米金刚石；再分散工序，将该干燥工序中获得的干燥氟化纳米金刚石和非质子性极性溶剂混合，利用超声波处理而制作氟化纳米金刚石分散液。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：八尾章史，
申请(专利权)人：中央硝子株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]