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纳米金刚石抛光液的制备与应用

金刚石抛光剂报道:非离子表面活性剂是通过范德瓦尔斯力被吸附于缝隙壁上,非离子表面活性剂的存在不能使之产生电排斥力,但能产生熵斥力及渗透水化力,使粒子团中微裂缝隙间的绞结强度下降,有利于粒子团破裂。

     阳离子表面活性剂可以通过静电吸引力吸附于缝隙壁上,但吸附状态不同于阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂。

     第三,阻止固体微粒的重新聚集。  

     固体微粒一旦分散在液体中,得到的是一个均匀的分散体系,但稳定与否则取决于各自分散的固体颗粒能否重新聚集形成凝聚物。由于表面活性剂吸附在固体微粒的表面上,增加了防止微粒重新聚集的能障,并且所添加的表面活性剂降低了固-液界面的界面张力,因此,增加了分散体系的热力学稳定性。

3、研究的成果

     欧美俄等国开展纳米金刚石研究较早,在纳米金刚石抛光液的制备方面也走在了前列。美国、英国、德国、日本等国家具备了纳米金刚石抛光液的生产能力,美国Engis公司是著名的抛光产品供应企业,美国All公司可以提供水性以及油性抛光液,日本企业可以提供抛光液、抛光膏等各类抛光产品。国内在抛光液制备领域的研究刚起步,技术水平与国外相比还有一定的差距。

     Chiganova用饱和AlCl3水溶液加热处理纳米金刚石粉,制得的悬浮液中纳米金刚石的二次粒度为上百个纳米。

     Agibalova L.V等在水中通过超声能量分散纳米金刚石粉,所得悬浮液中团聚体的粒度在300nm左右。

     陈万鹏等曾尝试用水+磷酸钠、乙醇、明胶水溶液+碳酸钠等介质对纳米金刚石进行分散研究。

     许向阳等在机械力作用的同时,加入无机电解质、表面活性剂等物质使纳米金刚石粉可以稳定分散于水介质中。

     于雁武等对纳米金刚石在水中分散做了有益尝试。金刚石平抛光剂

 

     E.D.Eidelman等制备了一种黑色、高粘度、稳定的纳米金刚石悬浮液,浓度为0.2%。他们研究了悬浮液中粒子的结构、光吸收性能以及悬浮液的粘度。 金刚石抛光剂

     徐康等提出了一个石墨化-氧化法对纳米金刚石进行解团聚,取得了有益的效果。他们用碘氢酸处理经过石墨化-氧化的产物,使90%以纳米金刚石团聚体尺寸减少到30nm以下。

     许向阳对纳米金刚石在水介质中的稳定分散工艺及其机理进行了探索,认为采用机械化学处理对全金刚石进行表面改性,利用高剪切搅拌、高能超声振动磨等机械力与聚合物表面活性剂的协同效应,在有效地粉碎纳米金刚石团聚体的同时,对纳米金刚石表面尤其是粉碎过程中新生的表面进行改性,调节颗粒表面亲水疏水性能,实现纳米金刚石在介质中的稳定分散。

     张栋使用硅烷偶联剂KH-570和高聚物JQ-3表面改性过的纳米金刚石,以超声作为分散手段,将其分散在乙醇中,得到了平均粒径51.7nm的胶体溶液。两种高聚物分散剂复配使用,可以提高纳米金刚石在乙醇中的分散性和稳定性,为油性抛光液的制备奠定了基础。

     许向阳等和胡志孟等分别研究了纳米金刚石团聚体在白油介质中的解聚与分散方法。他们认为聚氧乙烯类非离子表面活性剂能够有效地把纳米金刚石分散于油中,分散剂的端基能牢固锚固在金刚石表面的活性基,如羟基和羧基或含氮活性物质上,使纳米金刚石表面亲油,而聚氧乙烯基是一个庞大的亲水基团,它像一个巨大的屏障膜,使纳米金刚石颗粒难重新团聚,从而实现了纳米金刚石在油性介质中的稳定分散。他们的结论是纳米金刚石可用作超精加工中的抛光材料,能大大降低表面粗糙度;纳米金刚石用作抛光材料,关键技术是使用分散剂,这种分散剂能使纳米金刚石在油中能很好分散并悬浮;在磁头抛光中,这种分散剂最好具有抗静电作用以消除加工中的静电荷。 金刚石抛光剂

     A.P.Voznyakovskii等采用将纳米金刚石表面甲硅基化的方法对纳米金刚石进行表面疏水化处理,清除纳米金刚石表面吸附的水分子,增强其表面疏水性。该研究采用含过量三甲基甲硅基混合物,含不足量的甲硅基混合物以及含乙烯组分的甲硅基混合物等3种体系在甲苯中对纳米金刚石表面进行改性。结果表明,采用三甲基或二甲基乙烯基甲硅基基团,伪纳米金刚石在甲苯体系中分散性能较好(平均粒径为14.5~18nm)。

     A.P.Voznyakovskii等还对几种非水介质如丙酮、苯、丙醇中纳米金刚石的分散性进行了研究。他们认为,介质极性对悬浮液中纳米金刚石颗粒的稳定性及其粒度分布均有重要影响。对于不同介质,极性越低,则置于其中的纳米金刚石颗粒分散性越低。同时,在介质调整组合时,往较小极性的介质中(如丙酮)添加较大极性物质,将导致纳米金刚石在悬浮液中的分散性得到改善。可见,在非水介质尤其是非极性介质中的分散是实际应用中的一个难点,如何对纳米金刚石改性和调整介质组成,实现粉体在这些体系中的稳定分散值得深入研究。Voznyakovskii等研究了在苯介质中采用二甲基硅氧烷和聚异戊二烯等聚合物对纳米金刚石进行表面改性的效果,所得体系中纳米金刚石颗粒平均尺寸为300nm左右,可稳定存放10天。

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