專利名稱：一種親水金剛石懸浮研磨拋光液及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種金剛石懸浮研磨拋光液及其制備方法，尤其涉及一種親水金剛石懸浮研磨拋光液及其制備方法。
背景技術：
聞效率、聞精度和自動化是現代磨削加工技術追求的目標。隨著聞科技廣品的不斷涌現，加工精度和表面完整性愈來愈高，傳統磨削正在向超精密磨削、超精密研磨和拋光等方向發展。金剛石粉作為最硬的超細磨料已經廣泛的用于機械、航天、光學儀器、玻璃、陶瓷、石油、電子、光電、半導體、軍工等工業部門，是研磨拋光人工晶體、寶石、硬質合金、光學晶體、陶瓷、超硬合金等各種硬脆材料的理想材料。高硬度的外形為類球型、精確分級的粒度分布極窄的金剛石粉用于研磨拋光不會劃傷研磨體。金剛石粉可以制成膏劑、氣霧劑、膜狀、油性或水性液體的研磨拋光制品。金剛石膏劑、氣霧劑由于易結殼沉淀、分散困難且浪費嚴重等缺點，其應用具有局限性。水性研磨拋光液具有環保、無腐蝕、成本低、拋光效率高等優點，在各個領域 得到了愈來愈廣泛的應用。但是金剛石粉末的比重為3.52克/立方厘米，極易沉淀，致使整個研磨液體系金剛石粉末分布均勻性差，影響了研磨體的表面質量。
發明內容
有鑒于此，本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種適用于靜態高壓合成的單晶金剛石，在負氧平衡的條件下炸藥爆炸所產生的游離碳原子，在一定條件下形成納米級的金剛石粉，利用炸藥爆炸產生的高溫以及動高壓，使石墨轉化成聚晶金剛石粉的一種或幾種的混合物穩定均勻分散的親水金剛石懸浮研磨拋光液。為此，本發明提供了一種親水金剛石懸浮研磨拋光液，所述親水金剛石懸浮研磨拋光液包括:剛石粉末0.05%-15% (重量比)，助懸劑0.005%-15% (重量比)，表面活性劑0.005%-12% (重量比)，摩擦改進劑0.05%-60% (重量比)，酸堿度調節劑0.0005%_5% (重量比)，余量為分散介質。優選的，所述金剛石粉末是靜態高壓合成的單晶金剛石在負氧平衡的條件下炸藥爆炸所產生的游離碳原子，在一定條件下形成納米級的金剛石粉，利用炸藥爆炸產生的高溫以及動高壓使石墨轉化成聚晶金剛石中的一種或幾種的混合物。優選的，所述金剛石粉末的粒徑中位徑為3nm_80 μ m。優選的，所述金剛石粉末為立方氮化硼、碳化硅、碳化鈦、剛玉、碳化硼、氧化鐵、氧化鉻、氧化鈰、以及其他三元硬質材料中的一種或幾種的混合物。優選的，所述助懸劑為沉淀白炭黑、氣相白炭黑、有機膨潤土及其衍生物、聚丙烯酸及其衍生物、聚乙烯醇中的一種或幾種的混合物。優選的，所述表面活性劑為硬脂酸、十二烷基磺酸鈉、季銨化物、卵磷脂、脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦、聚山梨酯中的一種或幾種的混合物。優選的，所述摩擦改進劑為乙二醇、丙二醇、聚乙二醇、硅油中的一種或幾種的混合物。 優選的，所述酸堿度調節劑為碳酸氫鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈉、氨水、三乙醇胺、鹽酸、硫酸、醋酸、硝酸、硼酸中的一種或幾種的混合物。優選的，所述分散介質是純化水、一元醇、二元醇、多元醇、聚乙二醇、丁酸甲酯、乙酸乙酯、丙酮中的一種或幾種的混合物。優選的，所述純化水的電導率為4-10 μ s/cm。優選的，所述純化水的電阻率大于5.0ΜΩ.cm。本發明提供了一種制備所述親水金剛石懸浮研磨拋光液的方法，包括以下步驟: 將金剛石粉末0.05%-15% (重量比)，表面活性劑0.005%-12% (重量比)，摩擦改進劑
0.05%-60% (重量比)，分散混合均勻，混合成金剛石溶液，分散方法采用磁力攪拌、機械攪拌、超聲分散中的一種或者幾種；
將助懸劑0.005%-15% (重量比)，和余量分散介質分散混合均勻，混合成助懸劑溶液，分散方法采用磁力攪拌、機械攪拌、超聲分散中的一種或者幾種；
將金剛石溶液、助懸劑溶液，攪拌混合成混合液；
對混合液進行均勻化處理，處理方法采用磁力攪拌、機械攪拌、超聲震蕩、高壓噴射中的一種或者幾種，得到所述親水金剛石懸浮研磨拋光液。優選的，所述親水金剛石懸浮研磨拋光液的PH值為4-10。由以上本發明提供的技術方案可見，本發明具有以下技術效果:
(I)本發明所提供的懸浮研磨拋光液長期保持穩定均勻狀態、不會產生任何沉淀、層析和失效現象。(2)懸浮介質除了能起到懸浮載體的作用外，在研磨拋光的過程中還具有冷卻、潤滑和去屑的功效。
具體實施例方式為了使本技術領域的人員更好地理解本發明方案，下面對本發明作進一步的詳細說明:
本發明提供了一種親水金剛石懸浮研磨拋光液，所述親水金剛石懸浮研磨拋光液包括:金剛石粉末0.05%-15%(重量比)，助懸劑0.005%-15%(重量比)，表面活性劑0.005%-12%(重量比)，摩擦改進劑0.05%-60% (重量比)，酸堿度調節劑0.0005%-5% (重量比)，余量為分散介質。:
優選的，所述金剛石粉末是靜態高壓合成的單晶金剛石在負氧平衡的條件下炸藥爆炸所產生的游離碳原子，在一定條件下形成納米級的金剛石粉，利用炸藥爆炸產生的高溫以及動高壓使石墨轉化成聚晶金剛石中的一種或幾種的混合物。優選的，所述金剛石粉末的粒徑中位徑為3nm_80 μ m。優選的，所述金剛石粉末為立方氮化硼、碳化硅、碳化鈦、剛玉、碳化硼、氧化鐵、氧化鉻、氧化鈰、以及 其他三元硬質材料中的一種或幾種的混合物。優選的，所述助懸劑為沉淀白炭黑、氣相白炭黑、有機膨潤土及其衍生物、聚丙烯酸及其衍生物、聚乙烯醇中的一種或幾種的混合物。優選的，所述表面活性劑為硬脂酸、十二烷基磺酸鈉、季銨化物、卵磷脂、脂肪酸甘油酯，脂肪酸山梨坦、聚山梨酯中的一種或幾種的混合物。
優選的，所述摩擦改進劑為乙二醇、丙二醇、聚乙二醇、硅油中的一種或幾種的混合物。優選的，所述酸堿度調節劑為碳酸氫鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈉、氨水、三乙醇胺、鹽酸、硫酸、醋酸、硝酸、硼酸中的一種或幾種的混合物。優選的，所述分散介質是純化水、一元醇、二元醇、多元醇、聚乙二醇、丁酸甲酯、乙酸乙酯、丙酮中的一種或幾種的混合物。優選的，所述純化水的電導率為4-10 μ s/cm。優選的，所述純化水的電阻率大于5.0M Ω.cm。本發明提供了一種制備所述親水金剛石懸浮研磨拋光液的方法，包括以下步驟: 將金剛石粉末0.05%-15% (重量比)，表面活性劑0.005%-12% (重量比)，摩擦改進劑
0.05%-60% (重量比)，分散混合均勻，混合成金剛石溶液，分散方法采用磁力攪拌、機械攪拌、超聲分散中的一種或者幾種；
將助懸劑0.005%-15% (重量比)，和余量分散介質分散混合均勻，混合成助懸劑溶液，分散方法采用磁力攪拌、機械攪拌、超聲分散中的一種或者幾種；
將金剛石溶液、助懸劑溶液，攪拌混合成混合液；
對混合液進行均勻化處理，處理方法采用磁力攪拌、機械攪拌、超聲震蕩、高壓噴射中的一種或者幾種，得到所述親水金剛石懸浮研磨拋光液。優選的，所述親水金剛石懸浮研磨拋光液的PH值為4-10。本發明提供的·親水金剛石懸浮研磨拋光液的懸浮穩定性，參照ASTM D1309以及涂料沉降值的測定方法，按照如下方法測定:取IOOml量筒用純化水洗凈、烘干；在烘干的量筒內加入IOOml配好的親水金剛石懸浮研磨拋光液；靜置720小時后，讀取量筒上部清液的毫升數，即為沉降值。沉降值越大，說明懸浮性越差，沉降值越小，說明懸浮性越好。本發明所提供的親水金剛石懸浮研磨拋光液從制備、儲存到運輸都可以在室溫下進行，沒有三廢產生，可以保質18個月以上。金剛石粉末必需完全分散開，金剛石粉末粒度中位徑為3nm-3 μ m的沉降值小于3，金剛石粉末粒度中位徑為3 μ m-10 μ m的沉降值小于5，金剛石粉末粒度中位徑為10μπι-30μπι的沉降值小于7，金剛石粉末粒度中位徑為30 μ m-80 μ m的沉降值小于10。下面將通過實施例來更詳細地描述本發明:
實施例1:取粒度分布在2-4 μ m，D50為2.95 μ m±5%單晶金剛石粉末1.5克，十二烷基磺酸鈉8克，聚乙二醇15克，用磁力攪拌器攪拌30分鐘，超聲波超聲分散30分鐘，混合成金剛石溶液。將聚丙烯酸2克，10克乙二醇和62.5克純化水分散混合均勻，用磁力攪拌器攪拌30分鐘、超聲波超聲分散30分鐘，混合成助懸劑溶液。將金剛石溶液和助懸劑溶液用磁力攪拌器攪拌30分鐘混合均勻后，用超聲波超聲分散30分鐘。對混合液進行均勻化處理后加入I克1%碳酸氫鈉溶液，調節PH值范圍在6-7之間，高速攪拌器攪拌10分鐘即可得到金剛石粉末含量1.5%的親水金剛石懸浮研磨拋光液，對所得到的親水金剛石懸浮研磨拋光液進行測試，沉降值為3，見表I。實施例2:取粒度分布在2-4 μ m, D50為2.95 μ m±5%多晶金剛石粉末1.0克，十二烷基磺酸鈉8克，乙二醇15克，用磁力攪拌器攪拌30分鐘、超聲波超聲分散30分鐘，混合成金剛石溶液。將聚丙烯酸2克，10克乙二醇和63.0克純化水分散混合均勻，用磁力攪拌器攪拌30分鐘、超聲波超聲分散30分鐘，混合成助懸劑溶液。將金剛石溶液和助懸劑溶液，用磁力攪拌器攪拌30分鐘混合均勻后，用超聲波超聲分散30分鐘。對混合液進行均勻化處理后加入I克1%碳酸氫鈉溶液，調節PH值范圍在6-7之間，高速攪拌器攪拌10分鐘即可得到金剛石粉含量1.0%的親水金剛石懸浮研磨拋光液，對所得到的親水金剛石懸浮研磨拋光液進行測試，沉降值為3，見表I。實施例3:取粒度分布在O-lOnm，D50為3_6nm納米金剛石粉末0.5克，十二烷基磺酸鈉8克，乙二醇20克，用磁力攪拌器攪拌30分鐘、超聲波超聲分散30分鐘，混合成金剛石溶液。將聚丙烯酸2克，5克丙二醇和63.5克純化水分散混合均勻，用磁力攪拌器攪拌30分鐘、超聲波超聲分散30分鐘,混合成助懸劑溶液。將金剛石溶液、助懸劑溶液，用磁力攪拌器攪拌30分鐘混合均勻后，用超聲波超聲分散30分鐘。對混合液進行均勻化處理后加入I克1%碳酸氫鈉溶液，調節pH值范圍在6-7之間，高速攪拌器攪拌10分鐘即可得到金剛石粉含量0.5%的親水金剛石懸浮研磨拋光液，對所得到的親水金剛石懸浮研磨拋光液進行測試，沉降值為1，見表I。實施例4:取粒度分布在20-40 μ m, D50為30 μ m±5%單晶金剛石粉末3克，十二烷基磺酸鈉8克，聚乙二醇15克，用磁力攪拌器攪拌30分鐘、超聲波超聲分散30分鐘，混合成金剛石溶液。將聚丙烯酸2克，10克乙二醇和61.5克純化水分散混合均勻，用磁力攪拌器攪拌30分鐘、超聲波超聲分散30分鐘，混合成助懸劑溶液。將金剛石溶液和助懸劑溶液，用磁力攪拌器攪拌30分鐘混合均勻后，用超聲波超聲分散30分鐘。對混合液進行均勻化處理后加入I克1%碳酸氫鈉溶液，調節PH值范圍在6-7之間，高速攪拌器攪拌10分鐘即可得到金剛石粉含量3%的親水金剛石懸浮研磨拋光液，對所得到的親水金剛石懸浮研磨拋光液進行測試，沉降值為5，見表I。實施例5:取粒度分布在0-0.5 μ m，D50為(λ 25 μ m±5%單晶金剛石粉末(λ 5克，十二烷基磺酸鈉6克，聚乙二醇17克，用磁力攪拌器攪拌30分鐘、超聲波超聲分散30分鐘，混合成金剛石溶液。將聚丙烯酸2克，10克乙二醇和63.5克純化水分散混合均勻，用磁力攪拌器攪拌30分鐘、超聲波超聲分散30分鐘，混合成助懸劑溶液。將金剛石溶液和助懸劑溶液，用磁力攪拌器攪 拌30分鐘混合均勻后，用超聲波超聲分散30分鐘。對混合液進行均勻化處理后加入I克1%碳酸氫鈉溶液，調節PH值范圍在6-7之間，高速攪拌器攪拌10分鐘即可得到金剛石粉含量0.5%的親水金剛石懸浮研磨拋光液，對所得到的親水金剛石懸浮研磨拋光液進行測試，沉降值為2，見表I。實施例6:取粒度分布在0-2 μ m, D50為1.00 μ m±5%聚晶金剛石粉末1.5克，十二烷基磺酸鈉8克，聚乙二醇15克，用磁力攪拌器攪拌30分鐘、超聲波超聲分散30分鐘，混合成金剛石溶液。將聚丙烯酸2克，聚乙烯醇2克，8克乙二醇和62.5克純化水分散混合均勻，用磁力攪拌器攪拌30分鐘、超聲波超聲分散30分鐘，混合成助懸劑溶液。將金剛石溶液和助懸劑溶液，用磁力攪拌器攪拌30分鐘混合均勻后，用超聲波超聲分散30分鐘。對混合液進行均勻化處理后加入I克1%碳酸氫鈉溶液，調節PH值范圍在6-7之間，高速攪拌器攪拌10分鐘即可得到金剛石粉含量1.5%的親水金剛石懸浮研磨拋光液，對所得到的親水金剛石懸浮研磨拋光液進行測試，沉降值為2，見表I。表I
權利要求
1.一種親水金剛石懸浮研磨拋光液，其特征在于所述親水金剛石懸浮研磨拋光液包括金剛石粉末O. 05%-15%(重量比)，助懸劑O. 005%-15%(重量比)，表面活性劑O. 005%-12%(重量比)，摩擦改進劑O. 05%-60% (重量比)，酸堿度調節劑O. 0005%-5% (重量比)，余量為分散介質。
2.根據權利要求I所述的親水金剛石懸浮研磨拋光液，其特征在于所述金剛石粉末是靜態高壓合成的單晶金剛石在負氧平衡的條件下炸藥爆炸所產生的游離碳原子，在一定條件下形成納米級的金剛石粉，利用炸藥爆炸產生的高溫以及動高壓使石墨轉化成聚晶金剛石中的一種或幾種的混合物。
3.根據權利要求I所述的親水金剛石懸浮研磨拋光液，其特征在于所述金剛石粉末的粒徑中位徑為3nm_80 μ m。
4.根據權利要求I所述的親水金剛石懸浮研磨拋光液，其特征在于所述金剛石粉末為立方氮化硼、碳化硅、碳化鈦、剛玉、碳化硼、氧化鐵、氧化鉻、氧化鈰、以及其他三元硬質材料中的一種或幾種的混合物。
5.根據權利要求I所述的親水金剛石懸浮研磨拋光液，其特征在于所述助懸劑為沉淀白炭黑、氣相白炭黑、有機膨潤土及其衍生物、聚丙烯酸及其衍生物、聚乙烯醇中的一種或幾種的混合物。
6.根據權利要求I所述的一種親水金剛石懸浮研磨拋光液，其特征在于所述表面活性劑為硬脂酸、十二烷基磺酸鈉、季銨化物、卵磷脂、脂肪酸甘油酯，脂肪酸山梨坦，聚山梨酯中的一種或幾種的混合物。
7.根據權利要求I所述的親水金剛石懸浮研磨拋光液，其特征在于所述摩擦改進劑為乙二醇、丙二醇、聚乙二醇、硅油中的一種或幾種的混合物。
8.根據權利要求I所述的一種親水金剛石懸浮研磨拋光液，其特征在于所述酸堿度調節劑為碳酸氫鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈉、氨水、三乙醇胺、鹽酸、硫酸、醋酸、硝酸、硼酸中的一種或幾種的混合物。
9.根據權利要求I所述的親水金剛石懸浮研磨拋光液，其特征在于所述分散介質是純化水、一元醇、二元醇、多元醇、聚乙二醇、丁酸甲酯、乙酸乙酯、丙酮中的一種或幾種的混合物。
10.一種制備權利要求1-9任意一項所述的親水金剛石懸浮研磨拋光液的方法，其特征在于包括以下步驟 將金剛石粉末O. 05%-15% (重量比)，表面活性劑O. 005%-12% (重量比)，摩擦改進劑·O. 05%-60% (重量比)，分散混合均勻，混合成金剛石溶液，分散方法采用磁力攪拌、機械攪拌、超聲分散中的一種或者幾種； 將助懸劑O. 005%-15% (重量比)，和余量分散介質分散混合均勻，混合成助懸劑溶液，分散方法采用磁力攪拌、機械攪拌、超聲分散中的一種或者幾種； 將金剛石溶液、助懸劑溶液，攪拌混合成混合液； 對混合液進行均勻化處理，處理方法采用磁力攪拌、機械攪拌、超聲震蕩、高壓噴射中的一種或者幾種，得到所述親水金剛石懸浮研磨拋光液。
全文摘要
本發明公開了一種親水金剛石懸浮研磨拋光液及其制備方法。一種親水金剛石懸浮研磨拋光液，所述親水金剛石懸浮研磨拋光液包括金剛石粉末0.05%-15%(重量比)，助懸劑0.005%-15%(重量比)，表面活性劑0.005%-12%(重量比)，摩擦改進劑0.05%-60%(重量比)，酸堿度調節劑0.0005%-5%(重量比)，余量為分散介質。本發明所提供的親水金剛石懸浮研磨拋光液長期保持穩定均勻狀態、不會產生任何沉淀、層析和失效現象；懸浮介質除了能起到懸浮載體的作用外，在研磨拋光的過程中還具有冷卻、潤滑和去屑的功效。
文檔編號C09G1/02GK103254799SQ20131020626
公開日2013年8月21日 申請日期2013年5月29日 優先權日2013年5月29日
發明者陳玉祥 申請人:陳玉祥