氟化纳米金刚石和其分散液、及其制作方法技术

本发明专利技术提供一种以氧元素与氟元素的元素比（Ｏ／Ｆ）为０．０６～０．２０为特征的氟化纳米金刚石、该氟化纳米金刚石分散于含醇类的分散介质中而得到的氟化纳米金刚石分散液、以及该氟化纳米金刚石分散液的制作方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种作为精密研磨剂、润滑剂、热交换流动介质等有用的氟化纳米金 刚石和其分散液、及其制作方法。
技术介绍
通过使用了三硝基甲苯(TNT)、黑索今(hexogen) (RDX)等负氧平衡炸药的冲击加 压的爆轰法(冲击法)而得到的金刚石，由于其一次颗粒为4 5nm、非常小，因而被称为 纳米金刚石(ND)。ND由于其纳米级的粒径，期待其除了用于研磨剂、润滑剂、热交换流动 介质、树脂、与金属等的复合材料、低介电常数膜、发射材料等电子材料、DNA载体、病毒捕捉 用载体等医疗领域等通常的金刚石的用途以外，还用于更广泛的用途。将ND以这样的用途 为目的用于工业上时，要求提供ND以不足IOOnm的细小的颗粒分散在液体中而得到的分散 液。但是，类似于在ND微粒表面熔接有非石墨质、石墨质覆膜等杂质炭层、也被称为聚晶金 刚石(cluster diamond) (CD)这样，由于ND通常以粒径50 7500nm的二次、三次聚集体形 式制得，因此，需要进行杂质炭层的除去、聚集体的破碎。另外，将纳米水平等级的颗粒在溶 液中进行分散处理时，由于颗粒越小越容易引起颗粒之间的聚集，且聚集的颗粒发生沉降， 因此要得到稳定的分散液是非常困难的。因此，作为解决这些问题的对策，正在对利用珠磨湿式破碎机或超声波均化器等 将一次颗粒的ND直接稳定地分散于液体中的方法进行各种研究。(参照专利文献1、专利 文献2。)此外，还报道了为了破碎ND的二次、三次聚集体(⑶)而使⑶和氟气反应的方法。 例如，在反应温度300 500°C、氟气压力0. IMPa、反应时间5 10天的条件下使⑶和 氟气接触，在保持金刚石结构不变的状态下，可得到F/C摩尔比为0. 2左右(XPS，元素分 析)的氟化⑶。(参照非专利文献3。)通过TEM观测到，通过该氟处理，二次粒径约40 μ m 的⑶，其聚集部分地崩解，达到200nm左右。此外，通过与聚四氟乙烯(PTFE)的混合粉末的 旋转式摩擦试验，确认到CD的摩擦系数显著降低。(参照非专利文献4。)据报道，其原因 在于，由于利用TEM观察时ND的晶格图案变得清晰，因此通过在高温下的反应除去了 ND表 面的非石墨质碳，进而通过ND表面的CF基、CF2基、CF3基等的形成从而表面能降低。(参 照非专利文献5。)另外，还报道，通过在反应温度150、310、410、470°C，F2/H2流量比3/1， 反应时间48小时条件下的氟处理，来合成含氟量5 8. 6at. % (利用EDX的分析)的氟 化ND，结果，与氟处理前的ND相比在乙醇等极性溶剂中溶解性(分散性)提高了。(参照 专利文献3、非专利文献6。)现有技术文献专利文献专利文献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 「f 乂力一# > “ >卜·、, 9」，株式会社工3 ·歹4 一 工7发行， p. 716-726非专利文献3 大井辰巳，米本晓子，川崎晋司，沖野不二雄，东原秀和第沈次氟 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，沖野不二雄，片冈文昭，大泽映二， 东原秀和日本化学会第83次春季年会予稿集(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-Japanese Seminar on Fluorine in Inorganic Chemistry and Electrochemistry (April,2003)非专禾丨J文献 6 :Y. Liu, Ζ. Gu, J. L. Margrave, and V. Khabashesku ；Chem. Mater. 16, 3924(2004)
技术实现思路
专利技术要解决的问题如上述
技术介绍
所述的那样，已报道氟化ND在极性溶剂中的分散性比氟化前的 ND提高。但是，本专利技术人等在专利文献3和非专利文献6中所记载的条件下合成氟化ND， 结果确认到，与这些报告不同的是，在410°C以上的反应温度下合成的氟化ND向乙醇等醇 类中混合、搅拌时，基本不分散，分散性与氟化前的ND相比降低了。用非专利文献3中所使 用的氟化方法合成氟化ND时，也确认到，在400°C以上的反应温度下合成的氟化ND向醇中 混合、搅拌时，氟化ND沉淀，无法得到分散于醇中的分散液，分散性与氟化前的ND相比降低 了。另一方面，在不足200°C的氟化温度下合成的氟化ND，在乙醇等醇类中虽然分散，但氟 化ND以聚集体的状态分散，所得到的分散液的平均粒径为数百nm以上、非常大，因此无法 发挥作为纳米水平等级的材料的特征。鉴于以上所述，本专利技术的目的在于提供一种即使使用乙醇等醇类作为分散介质、 经过至少120小时以上的长时间也不会生成沉淀、并且平均粒径不会增大至大于20nm、能 够稳定地分散于分散介质中的氟化ND和该氟化ND的分散液。用于解决问题的方案本专利技术人等反复进行深入研究，结果发现，通过将在氟化ND的表面结合的氟元素 和氧元素的元素比调整在一定的范围内，从而与以往的氟化ND相比，氟化ND在乙醇等醇类 中的分散性提高，能够提供平均粒径不会增大、经过至少120小时以上的长时间仍稳定的 氟化ND的分散液，而且可将氟化ND的分散浓度在0. 01 15质量％的范围内进行自由调 整，从而完成了本专利技术。S卩，本专利技术提供一种氟化纳米金刚石，其特征在于，其是用于分散到含醇类的分散 介质中而制作氟化纳米金刚石分散液的氟化纳米金刚石，氧元素与氟元素的元素比(0/F) 为 0. 06 0. 20。另外，本专利技术提供一种氟化纳米金刚石分散液，其是将该氟化纳米金刚石分散于 含醇类的分散介质中而得到的。进而，本专利技术提供一种氟化纳米金刚石分散液的制作方法，其特征在于，通过以下 工序而制作使纳米金刚石与氟化剂反应而制作氟化纳米金刚石的氟化工序；对该氟化工 序中得到的氟化纳米金刚石进行氧化处理从而将氧元素与氟元素的元素比(0/F)调整到 0. 06 0. 20的氧化工序；将该氧化工序中得到的氟化纳米金刚石和含醇类的分散介质混 合而制作悬浮液的悬浮工序；对该悬浮工序中得到的悬浮液进行分级的分级工序。具体实施例方式以下，对本专利技术进行详细地说明。本专利技术的氟化ND是通过使ND与氟化剂反应进行氟化(氟化工序)而生成的，其 特征在于氧元素与氟元素的元素比0/F为0. 06以上、0. 20以下。作为氟化剂可以选择氟气、或者将氟气用氮气或氢气等稀释后的气体、三氟化氮、 四氟化二氮、三氟化氯、三氟化溴、五氟化碘、四氟化碳、金属氟化物等。氟化ND可以通过与 氟化剂的直接反应、或者通过由氟化剂产生的氟等离子体的反应等生成。通常而言，金刚石 的氟化反应只在金刚石一次颗粒的最表面发生，生成表面被氟原子覆盖的氟化金刚石。在 所得到的氟化金刚石的表面，没有被氟原子覆盖的表面的一部分被氧原子、羟基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氟化纳米金刚石，其特征在于，其是用于分散到含醇类的分散介质中而制作氟化纳米金刚石分散液的氟化纳米金刚石，其中，氧元素与氟元素的元素比Ｏ／Ｆ为０．０６～０．２０。

【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