CN1940003A - 水基金刚石抛光液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水基金刚石抛光液，由下列重量份数的组分组成：特制的金刚石微粉：0.001－10、分散剂：0.02－4份、悬浮剂：0.01－5份、悬浮助剂：0.01－1份、pH调节剂：0.1－1.5份、防腐剂：0.1－0.5份、去离子水：60－99份。本发明制备的水基金刚石抛光液产品质量一致，稳定性好。参照ASTMD1309以及涂料沉降值的测定方法，本发明制备的水基金刚石抛光液的沉降值可以是0。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于研磨、抛光加工领域使用的抛光液，更具体的说是涉及一种水基金刚石抛光液及其制备方法。
背景技术
高硬度的金刚石微粉外形为球形或椭球形，用于研磨抛光不会划伤被研磨体，广泛应用于不同的抛光加工领域，特别是精密抛光加工领域。金刚石微粉可以制成膏剂、气雾剂、水性或油性液体的抛光材料，其中水基金刚石抛光液具有环保、无腐蚀性、成本较低、抛光效率高等特点，在各领域得到了越来越多的应用。但是金刚石微粉比重大，在水中易沉降并最终完全沉淀，会导致加工过程中抛光液中的金刚石微粉含量不一致，严重影响抛光质量和抛光效率。为解决这一问题中国专利公开号CN1560161A报道了一种水基纳米金刚石抛光液，该水基金刚石抛光液的悬浮稳定性能较好，金刚石微粉在水中不易沉降，但其所用的金刚石平均粒径限定于20-100nm范围较窄，对于微米级的金刚石微粉则没有涉及。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种纳米和微米级金刚石微粉均可适用的稳定悬浮的水基金刚石抛光液及其制备方法。
本发明的技术方案：一种水基金刚石抛光液，由下列重量份数的组分组成：
特制的金刚石微粉 0.001-10
分散剂 0.02-4份
悬浮剂 0.01-5份
悬浮助剂 0.01-1份
pH调节剂 0.1-1.5份
防腐剂 0.1-0.5份
去离子水 60-99份
所述特制的金刚石微粉经过下列步骤制得：a.将平均粒径为20-2000nm的金刚石微粉缓慢加入到浓度大于96％的浓硫酸中超声或剪切分散均匀；b.将金刚石微粉与浓硫酸的混合物加热到200℃以上并保持至少一小时，然后停止加热，自然冷却至室温，离心分离出混合物中的金刚石微粉；c.用电阻率大于5MΩ.cm的去离子水将上述金刚石微粉洗涤至中性；d.将经过洗涤的金刚石微粉放入温度小于等于105℃的烘箱烘干水分，即制得所述特制的金刚石微粉。
所述分散剂选自烷基聚氧乙烯醚、山梨糖醇烷基化物、烷基芳基磺酸酯、烷基聚醚硫酸酯、烷基钠磺酸盐、铵盐、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯酮、聚丙烯酸衍生物、聚甲基丙烯酸衍生物、六偏磷酸钠、磷酸钠、多聚磷酸钠、硅酸盐中的一种或一种以上的混合物。
所述悬浮剂选自沉淀白炭黑、气相白炭黑、膨润土及其改性物、水溶性纤维素衍生物中的一种或一种以上的混合物。
所述水溶性纤维素衍生物选自烷基纤维素、羟烷基纤维素、羧甲基纤维素中的一种或一种以上的混合物。
所述悬浮助剂选自甲醇、乙醇、碳酸丙烯酯、乙二醇、乙二胺、聚乙二醇、甘油中的一种或一种以上的混合物。
所述防腐剂选自异噻唑啉酮衍生物、胺类化合物、取代芳烃中的一种或一种以上的混合物。
所述水基金刚石抛光液的方法，包括下列步骤(所有物质以重量份数计)：将分散剂0.02-4份、悬浮剂0.01-5份、悬浮助剂0.01-1份、防腐剂0.1-0.5份、去离子水60-99份混合均匀；向混合物中添加特制的金刚石微粉0.001-10份，超声或剪切分散均匀；最后向混合物中添力pH调节剂0.1-1.5份，调整溶液的PH值到3～11，即可制得所述抛光液。
本发明的有益效果：本发明通过浓硫酸对金刚石微粉进行处理，大大提高金刚石微粉表面极性基团的含量，抛光液配方中使用能与这些极性基团形成网络结构的悬浮剂，使所得抛光液中金刚石微粉能长期稳定悬浮。本发明制备的水基金刚石抛光液产品质量一致，稳定性好。参照ASTMD1309以及涂料沉降值的测定方法，本发明制备的水基金刚石抛光液的沉降值可以为0。
具体实施方式
本发明的进一步详细描述：一种水基金刚石抛光液，由下列重量份数的组分组成：
特制的金刚石微粉 0.001-10
分散剂 0.02-4份
悬浮剂 0.01-5份
悬浮助剂 0.01-1份
pH调节剂 0.1-1.5份
防腐剂 0.1-0.5份
去离子水 60-99份
所述特制的金刚石微粉经过下列步骤制得：a.将平均粒径为20-2000nm的金刚石微粉缓慢加入到浓度大于96％的浓硫酸中超声或剪切分散均匀；b.将金刚石微粉与浓硫酸的混合物加热到200℃以上并保持至少一小时，然后停止加热，自然冷却至室温，离心分离出混合物中的金刚石微粉；c.用电阻率大于5MΩ.cm的去离子水将上述金刚石微粉洗涤至中性；d.将经过洗涤的金刚石微粉放入温度小于等于105℃的烘箱烘干水分，即制得所述特制的金刚石微粉。
所述分散剂选自烷基聚氧乙烯醚、山梨糖醇烷基化物、烷基芳基磺酸酯、烷基聚醚硫酸酯、烷基钠磺酸盐、铵盐、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯酮、聚丙烯酸衍生物、聚甲基丙烯酸衍生物、六偏磷酸钠、磷酸钠、多聚磷酸钠、硅酸盐中的一种或一种以上的混合物。所述悬浮剂选自沉淀白炭黑、气相白炭黑、膨润土及其改性物、水溶性纤维素衍生物中的一种或一种以上的混合物。所述水溶性纤维素衍生物选自烷基纤维素、羟烷基纤维素、羧甲基纤维素中的一种或一种以上的混合物。所述悬浮助剂选自甲醇、乙醇、碳酸丙烯酯、乙二醇、乙二胺、聚乙二醇、甘油中的一种或一种以上的混合物。所述防腐剂选自异噻唑啉酮衍生物、胺类化合物、取代芳烃中的一种或一种以上的混合物。所述PH调节剂可以是酸性调节剂，如有机和无机酸中的一种或一种以上的混合物，可以是碱性调节剂如，碱金属或碱土金属氧化物、碱金属或碱土金属氢氧化物、氨、有机胺中的一种或一种以上的混合物。
所述水基金刚石抛光液的方法，包括下列步骤(所有物质以重量份数计)：将分散剂0.02-4份、悬浮剂0.01-5份、悬浮助剂0.01-1份、防腐剂0.1-0.5份、去离子水60-99份混合均匀；向混合物中添加特制的金刚石微粉0.001-10份，超声或剪切分散均匀；最后向混合物中添加pH调节剂0.1-1.5份，调整溶液的PH值到3～11，即可制得所述抛光液。
本发明方法制备的抛光液的悬浮稳定性，参照ASTM D1309以及涂料沉降值的测定方法，按如下方法测定：在100ml清洁的量筒内，加入100ml配好的抛光液，按照20℃6小时再70℃6小时为一个周期，共经历56个周期，也就是28天以后，读取量筒上部清夜的毫升数，即为沉降值。该值越大，说明悬浮性越差，该值越小，说明悬浮性越好，以下通过实施例进一步说明。
实施例1：将粒径范围1000-2000nm的金刚石微粉加入到98％的浓硫酸中，超声分散，加热到200℃并保温2小时，冷却后离心分离，用去离子水洗至中性，105℃烘干备用。将六偏磷酸钠0.2份、锂基膨润土0.5份、甲醇0.2份、Skane M-8杀菌剂(Rohm&Haas公司产品)0.1份、去离子水97份混匀，加入烘干的金刚石微粉2份，超声分散，用碳酸钠调节pH值为10，得金刚石含量为2％的抛光液。
测定上述抛光液的沉降值为9。
实施例2：将加热温度提高到300℃，其它同实施例1。
测定上述抛光液的沉降值为7。
实施例3：用粒径范围500-1000nm的金刚石微粉，其处理方法同实施例1。将十二烷基磺酸钠0。5份、V-15气相白炭黑(Wacker公司产品)0。5份、乙二醇0。01份、Skane M-8杀菌剂0。1份、去离子水96份混匀，加入烘干的金刚石微粉3份，超声分散，用三乙醇胺调节pH值为9，得金刚石含量为3％的抛光液。
测定上述抛光液的沉降值为5。
实施例4：同实施例3，将V-15换为N-20(Wacker公司产品)。
测定上述抛光液的沉降值为4。
实施例5：同实施例4，将金刚石粉用粒径为200-500nm的粉料。
测定上述抛光液的沉降值为0。
实施例6：同实施例3，将金刚石粉用粒径为20-200nm的粉料。
测定上述抛光液的沉降值为0。
实施例7：将粒径范围1000-2000nm的金刚石微粉加入到98％的浓硫酸中，超声分散，加热到250℃并保温3小时，冷却后离心分离，用去离子水洗至中性，105℃烘干备用。将壬基酚聚氧乙烯醚0。5份、M-5气相白炭黑(Carbot公司产品)0。4份、羟乙基纤维素0。2份、乙二醇0。01份、SkaneM-8杀菌剂0。1份、去离子水97份混匀，加入烘干的金刚石微粉2份，超声分散，用二乙醇胺调节pH值为9，得金刚石含量为2％的抛光液。
测定上述抛光液的沉降值为0。
以上所述内容仅为本发明构思下的基本说明，而依据本发明的技术方案所作的任何等效变换，均应属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种水基金刚石抛光液，由下列重量份数的组分组成：
特制的金刚石微粉 0.001-10
分散剂 0.02-4份
悬浮剂 0.01-5份
悬浮助剂 0.01-1份
pH调节剂 0.1-1.5份
防腐剂 0.1-0.5份
去离子水 60-99份
所述特制的金刚石微粉经过下列步骤制得：a.将平均粒径为20-2000nm的金刚石微粉缓慢加入到浓度大于96％的浓硫酸中超声或剪切分散均匀；b.将金刚石微粉与浓硫酸的混合物加热到200℃以上并保持至少一小时，然后停止加热，自然冷却至室温，离心分离出混合物中的金刚石微粉；c.用电阻率大于5MΩ.cm的去离子水将上述金刚石微粉洗涤至中性；d.将经过洗涤的金刚石微粉放入温度小于等于105℃的烘箱烘干水分，即制得所述特制的金刚石微粉。
2.根据权利要求1所述水基金刚石抛光液，其特征是：所述分散剂选自烷基聚氧乙烯醚、山梨糖醇烷基化物、烷基芳基磺酸酯、烷基聚醚硫酸酯、烷基钠磺酸盐、铵盐、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯酮、聚丙烯酸衍生物、聚甲基丙烯酸衍生物、六偏磷酸钠、磷酸钠、多聚磷酸钠、硅酸盐中的一种或一种以上的混合物。
3.根据权利要求1所述水基金刚石抛光液，其特征是：所述悬浮剂选自沉淀白炭黑、气相白炭黑、膨润土及其改性物、水溶性纤维素衍生物中的一种或一种以上的混合物。
4.根据权利要求3所述水基金刚石抛光液，其特征是：所述水溶性纤维素衍生物选自烷基纤维素、羟烷基纤维素、羧甲基纤维素中的一种或一种以上的混合物。
5.根据权利要求1所述水基金刚石抛光液，其特征是：所述悬浮助剂选自甲醇、乙醇、碳酸丙烯酯、乙二醇、乙二胺、聚乙二醇、甘油中的一种或一种以上的混合物。
6.根据权利要求1所述水基金刚石抛光液，其特征是：所述防腐剂选自异噻唑啉酮衍生物、胺类化合物、取代芳烃中的一种或一种以上的混合物。
7.一种制备权利要求1～6任意一项所述水基金刚石抛光液的方法，包括下列步骤(所有物质以重量份数计)：将分散剂0.02-4份、悬浮剂0.01-5份、悬浮助剂0.01-1份、防腐剂0.1-0.5份、去离子水60-99份混合均匀；向混合物中添加特制的金刚石微粉0.001-10份，超声或剪切分散均匀；最后向混合物中添加pH调节剂0.1-1.5份，调整溶液的PH值到3～11，即可制得所述抛光液。
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