專利名稱：水基金剛石拋光液及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于研磨、拋光加工領(lǐng)域使用的拋光液，更具體的說是涉及一種水基金剛石拋光液及其制備方法。
背景技術(shù)：
高硬度的金剛石微粉外形為球形或橢球形，用于研磨拋光不會劃傷被研磨體，廣泛應(yīng)用于不同的拋光加工領(lǐng)域，特別是精密拋光加工領(lǐng)域。金剛石微粉可以制成膏劑、氣霧劑、水性或油性液體的拋光材料，其中水基金剛石拋光液具有環(huán)保、無腐蝕性、成本較低、拋光效率高等特點(diǎn)，在各領(lǐng)域得到了越來越多的應(yīng)用。但是金剛石微粉比重大，在水中易沉降并最終完全沉淀，會導(dǎo)致加工過程中拋光液中的金剛石微粉含量不一致，嚴(yán)重影響拋光質(zhì)量和拋光效率。為解決這一問題中國專利公開號CN1560161A報(bào)道了一種水基納米金剛石拋光液，該水基金剛石拋光液的懸浮穩(wěn)定性能較好，金剛石微粉在水中不易沉降，但其所用的金剛石平均粒徑限定于20-100nm范圍較窄，對于微米級的金剛石微粉則沒有涉及。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種納米和微米級金剛石微粉均可適用的穩(wěn)定懸浮的水基金剛石拋光液及其制備方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案一種水基金剛石拋光液，由下列重量份數(shù)的組分組成特制的金剛石微粉0.001-10分散劑 0.02-4份懸浮劑 0.01-5份懸浮助劑 0.01-1份pH調(diào)節(jié)劑 0.1-1.5份防腐劑 0.1-0.5份去離子水 60-99份所述特制的金剛石微粉經(jīng)過下列步驟制得a.將平均粒徑為20-2000nm的金剛石微粉緩慢加入到濃度大于96％的濃硫酸中超聲或剪切分散均勻；b.將金剛石微粉與濃硫酸的混合物加熱到200℃以上并保持至少一小時(shí)，然后停止加熱，自然冷卻至室溫，離心分離出混合物中的金剛石微粉；c.用電阻率大于5MΩ.cm的去離子水將上述金剛石微粉洗滌至中性；d.將經(jīng)過洗滌的金剛石微粉放入溫度小于等于105℃的烘箱烘干水分，即制得所述特制的金剛石微粉。
所述分散劑選自烷基聚氧乙烯醚、山梨糖醇烷基化物、烷基芳基磺酸酯、烷基聚醚硫酸酯、烷基鈉磺酸鹽、銨鹽、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、六偏磷酸鈉、磷酸鈉、多聚磷酸鈉、硅酸鹽中的一種或一種以上的混合物。
所述懸浮劑選自沉淀白炭黑、氣相白炭黑、膨潤土及其改性物、水溶性纖維素衍生物中的一種或一種以上的混合物。
所述水溶性纖維素衍生物選自烷基纖維素、羥烷基纖維素、羧甲基纖維素中的一種或一種以上的混合物。
所述懸浮助劑選自甲醇、乙醇、碳酸丙烯酯、乙二醇、乙二胺、聚乙二醇、甘油中的一種或一種以上的混合物。
所述防腐劑選自異噻唑啉酮衍生物、胺類化合物、取代芳烴中的一種或一種以上的混合物。
所述水基金剛石拋光液的方法，包括下列步驟(所有物質(zhì)以重量份數(shù)計(jì))將分散劑0.02-4份、懸浮劑0.01-5份、懸浮助劑0.01-1份、防腐劑0.1-0.5份、去離子水60-99份混合均勻；向混合物中添加特制的金剛石微粉0.001-10份，超聲或剪切分散均勻；最后向混合物中添力pH調(diào)節(jié)劑0.1-1.5份，調(diào)整溶液的PH值到3～11，即可制得所述拋光液。
本發(fā)明的有益效果本發(fā)明通過濃硫酸對金剛石微粉進(jìn)行處理，大大提高金剛石微粉表面極性基團(tuán)的含量，拋光液配方中使用能與這些極性基團(tuán)形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的懸浮劑，使所得拋光液中金剛石微粉能長期穩(wěn)定懸浮。本發(fā)明制備的水基金剛石拋光液產(chǎn)品質(zhì)量一致，穩(wěn)定性好。參照ASTMD1309以及涂料沉降值的測定方法，本發(fā)明制備的水基金剛石拋光液的沉降值可以為0。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的進(jìn)一步詳細(xì)描述一種水基金剛石拋光液，由下列重量份數(shù)的組分組成特制的金剛石微粉0.001-10分散劑 0.02-4份懸浮劑 0.01-5份懸浮助劑0.01-1份pH調(diào)節(jié)劑0.1-1.5份防腐劑 0.1-0.5份去離子水60-99份所述特制的金剛石微粉經(jīng)過下列步驟制得a.將平均粒徑為20-2000nm的金剛石微粉緩慢加入到濃度大于96％的濃硫酸中超聲或剪切分散均勻；b.將金剛石微粉與濃硫酸的混合物加熱到200℃以上并保持至少一小時(shí)，然后停止加熱，自然冷卻至室溫，離心分離出混合物中的金剛石微粉；c.用電阻率大于5MΩ.cm的去離子水將上述金剛石微粉洗滌至中性；d.將經(jīng)過洗滌的金剛石微粉放入溫度小于等于105℃的烘箱烘干水分，即制得所述特制的金剛石微粉。
所述分散劑選自烷基聚氧乙烯醚、山梨糖醇烷基化物、烷基芳基磺酸酯、烷基聚醚硫酸酯、烷基鈉磺酸鹽、銨鹽、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、六偏磷酸鈉、磷酸鈉、多聚磷酸鈉、硅酸鹽中的一種或一種以上的混合物。所述懸浮劑選自沉淀白炭黑、氣相白炭黑、膨潤土及其改性物、水溶性纖維素衍生物中的一種或一種以上的混合物。所述水溶性纖維素衍生物選自烷基纖維素、羥烷基纖維素、羧甲基纖維素中的一種或一種以上的混合物。所述懸浮助劑選自甲醇、乙醇、碳酸丙烯酯、乙二醇、乙二胺、聚乙二醇、甘油中的一種或一種以上的混合物。所述防腐劑選自異噻唑啉酮衍生物、胺類化合物、取代芳烴中的一種或一種以上的混合物。所述PH調(diào)節(jié)劑可以是酸性調(diào)節(jié)劑，如有機(jī)和無機(jī)酸中的一種或一種以上的混合物，可以是堿性調(diào)節(jié)劑如，堿金屬或堿土金屬氧化物、堿金屬或堿土金屬氫氧化物、氨、有機(jī)胺中的一種或一種以上的混合物。
所述水基金剛石拋光液的方法，包括下列步驟(所有物質(zhì)以重量份數(shù)計(jì))將分散劑0.02-4份、懸浮劑0.01-5份、懸浮助劑0.01-1份、防腐劑0.1-0.5份、去離子水60-99份混合均勻；向混合物中添加特制的金剛石微粉0.001-10份，超聲或剪切分散均勻；最后向混合物中添加pH調(diào)節(jié)劑0.1-1.5份，調(diào)整溶液的PH值到3～11，即可制得所述拋光液。
本發(fā)明方法制備的拋光液的懸浮穩(wěn)定性，參照ASTM D1309以及涂料沉降值的測定方法，按如下方法測定在100ml清潔的量筒內(nèi)，加入100ml配好的拋光液，按照20℃6小時(shí)再70℃6小時(shí)為一個(gè)周期，共經(jīng)歷56個(gè)周期，也就是28天以后，讀取量筒上部清夜的毫升數(shù)，即為沉降值。該值越大，說明懸浮性越差，該值越小，說明懸浮性越好，以下通過實(shí)施例進(jìn)一步說明。
實(shí)施例1將粒徑范圍1000-2000nm的金剛石微粉加入到98％的濃硫酸中，超聲分散，加熱到200℃并保溫2小時(shí)，冷卻后離心分離，用去離子水洗至中性，105℃烘干備用。將六偏磷酸鈉0.2份、鋰基膨潤土0.5份、甲醇0.2份、Skane M-8殺菌劑(Rohm&Haas公司產(chǎn)品)0.1份、去離子水97份混勻，加入烘干的金剛石微粉2份，超聲分散，用碳酸鈉調(diào)節(jié)pH值為10，得金剛石含量為2％的拋光液。
測定上述拋光液的沉降值為9。
實(shí)施例2將加熱溫度提高到300℃，其它同實(shí)施例1。
測定上述拋光液的沉降值為7。
實(shí)施例3用粒徑范圍500-1000nm的金剛石微粉，其處理方法同實(shí)施例1。將十二烷基磺酸鈉0。5份、V-15氣相白炭黑(Wacker公司產(chǎn)品)0。5份、乙二醇0。01份、Skane M-8殺菌劑0。1份、去離子水96份混勻，加入烘干的金剛石微粉3份，超聲分散，用三乙醇胺調(diào)節(jié)pH值為9，得金剛石含量為3％的拋光液。
測定上述拋光液的沉降值為5。
實(shí)施例4同實(shí)施例3，將V-15換為N-20(Wacker公司產(chǎn)品)。
測定上述拋光液的沉降值為4。
實(shí)施例5同實(shí)施例4，將金剛石粉用粒徑為200-500nm的粉料。
測定上述拋光液的沉降值為0。
實(shí)施例6同實(shí)施例3，將金剛石粉用粒徑為20-200nm的粉料。
測定上述拋光液的沉降值為0。
實(shí)施例7將粒徑范圍1000-2000nm的金剛石微粉加入到98％的濃硫酸中，超聲分散，加熱到250℃并保溫3小時(shí)，冷卻后離心分離，用去離子水洗至中性，105℃烘干備用。將壬基酚聚氧乙烯醚0。5份、M-5氣相白炭黑(Carbot公司產(chǎn)品)0。4份、羥乙基纖維素0。2份、乙二醇0。01份、SkaneM-8殺菌劑0。1份、去離子水97份混勻，加入烘干的金剛石微粉2份，超聲分散，用二乙醇胺調(diào)節(jié)pH值為9，得金剛石含量為2％的拋光液。
測定上述拋光液的沉降值為0。
以上所述內(nèi)容僅為本發(fā)明構(gòu)思下的基本說明，而依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案所作的任何等效變換，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種水基金剛石拋光液，由下列重量份數(shù)的組分組成特制的金剛石微粉0.001-10分散劑 0.02-4份懸浮劑 0.01-5份懸浮助劑0.01-1份pH調(diào)節(jié)劑0.1-1.5份防腐劑 0.1-0.5份去離子水60-99份所述特制的金剛石微粉經(jīng)過下列步驟制得a.將平均粒徑為20-2000nm的金剛石微粉緩慢加入到濃度大于96％的濃硫酸中超聲或剪切分散均勻；b.將金剛石微粉與濃硫酸的混合物加熱到200℃以上并保持至少一小時(shí)，然后停止加熱，自然冷卻至室溫，離心分離出混合物中的金剛石微粉；c.用電阻率大于5MΩ.cm的去離子水將上述金剛石微粉洗滌至中性；d.將經(jīng)過洗滌的金剛石微粉放入溫度小于等于105℃的烘箱烘干水分，即制得所述特制的金剛石微粉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述水基金剛石拋光液，其特征是所述分散劑選自烷基聚氧乙烯醚、山梨糖醇烷基化物、烷基芳基磺酸酯、烷基聚醚硫酸酯、烷基鈉磺酸鹽、銨鹽、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、六偏磷酸鈉、磷酸鈉、多聚磷酸鈉、硅酸鹽中的一種或一種以上的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述水基金剛石拋光液，其特征是所述懸浮劑選自沉淀白炭黑、氣相白炭黑、膨潤土及其改性物、水溶性纖維素衍生物中的一種或一種以上的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述水基金剛石拋光液，其特征是所述水溶性纖維素衍生物選自烷基纖維素、羥烷基纖維素、羧甲基纖維素中的一種或一種以上的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述水基金剛石拋光液，其特征是所述懸浮助劑選自甲醇、乙醇、碳酸丙烯酯、乙二醇、乙二胺、聚乙二醇、甘油中的一種或一種以上的混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述水基金剛石拋光液，其特征是所述防腐劑選自異噻唑啉酮衍生物、胺類化合物、取代芳烴中的一種或一種以上的混合物。
7.一種制備權(quán)利要求1～6任意一項(xiàng)所述水基金剛石拋光液的方法，包括下列步驟(所有物質(zhì)以重量份數(shù)計(jì))將分散劑0.02-4份、懸浮劑0.01-5份、懸浮助劑0.01-1份、防腐劑0.1-0.5份、去離子水60-99份混合均勻；向混合物中添加特制的金剛石微粉0.001-10份，超聲或剪切分散均勻；最后向混合物中添加pH調(diào)節(jié)劑0.1-1.5份，調(diào)整溶液的PH值到3～11，即可制得所述拋光液。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種水基金剛石拋光液，由下列重量份數(shù)的組分組成特制的金剛石微粉0.001－10、分散劑0.02－4份、懸浮劑0.01－5份、懸浮助劑0.01－1份、pH調(diào)節(jié)劑0.1－1.5份、防腐劑0.1－0.5份、去離子水60－99份。本發(fā)明制備的水基金剛石拋光液產(chǎn)品質(zhì)量一致，穩(wěn)定性好。參照ASTMD1309以及涂料沉降值的測定方法，本發(fā)明制備的水基金剛石拋光液的沉降值可以是0。
文檔編號C09K3/14GK1940003SQ20051003002
公開日2007年4月4日 申請日期2005年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月27日
發(fā)明者章利球 申請人:耐博檢測技術(shù)(上海)有限公司