[发明专利]一种纳米金刚石水溶胶的制备方法

说明书

本发明公开了一种纳米金刚石水溶胶的制备方法。这种纳米金刚石水溶胶的制备方法，包括以下步骤：1)将纳米金刚石原粉置于电磁场中处理，得到表面改性的纳米金刚石粉；2)将表面改性的纳米金刚石粉与水混合，进行超声处理，得到纳米金刚石水溶胶。本发明提供的这种纳米金刚石水溶胶的制备方法，有助于解决纳米金刚石在水中分散的易团聚，难以长期稳定以及工序操作繁琐的问题，在保证分散性优良的同时减少了工艺步骤，提高了制备效率。

技术领域

本发明属于纳米金刚石加工技术领域，具体涉及一种纳米金刚石水溶胶的制备方法。

背景技术

纳米金刚石兼具有纳米材料和超硬材料的复合特性，因其优异的性能，已被广泛应用于生物医学、石油化工、材料抛光、复合镀层等领域，并且具有极为广阔的应用前景。

纳米金刚石应用主要受限于其自身的分散程度。由于纳米粉体固有的尺寸效应、表面效应以及近距离效应，加剧了其分散工艺的复杂性。纯度70％～97％的纳米金刚石单颗粒径最粗仅60nm，平均粒径为10～12nm，然而一般采购而来的商业用金刚石平均粒径达到2μm以上，最粗可以达到10μm，并且伴有较大团聚。团聚体存在于纳米金刚石粉体中的原因有可能是，爆轰时的超高温高压所形成的碳颗粒在冷却过程中相互凝结形成了大粒径的硬团聚体，也有可能是爆轰后的脱水产物在纳米粉体干燥的过程中，由于毛细血管吸力使得颗粒相互靠近，从而形成硬团聚。

为了解决纳米金刚石硬团聚这一影响纳米金刚石水溶胶应用的首要问题，目前技术中，通常采用化学法或者机械处理方法对纳米金刚石的表面基团进行改性，在化学试剂以及物理振动协同作用下，通过改变纳米金刚石颗粒表面基团的亲水或疏水特性，来实现纳米金刚石在水中的分散。CN104261404A公开了超分散纳米金刚石水溶胶的制备，其主要成分包括：纳米金刚石、浓酸、去离子水以及相应的球磨珠；其主要方法为，首先对纳米金刚石原粉酸化处理，在加入一定量的球磨珠和去离子水混合一起湿法球磨，最后在对所获得的纳米金刚石悬浮液与球磨珠一起超声分散，并离心除杂。该技术方案虽然获得较小粒径的纳米金刚石悬浮液，但是球磨珠的加入会引进难以去除的杂质，且对原料与浓酸的配比、反应釜设备温度的要求高。又如CN1380363A公开了一种纳米金刚石表面处理的方法，将纳米金刚石分散在硅烷表面改性试剂的有机溶剂中，具体的工艺步骤如下：将纳米金刚石超声分散在含有硅烷表面改性试剂的常用无水有机溶剂中，搅拌反应24～48小时后离心分离出纳米金刚石粒子，一次使用常用的无水有机溶剂，在恒温中50～60℃真空干燥24～48小时，可以得到所需的表面具有不同活性基团的纳米金刚石粒子。虽然该技术方案实现纳米金刚石溶胶的制备，但是问题也是十分明显，无水有机溶剂的选择以及固液比难以控制，整体操作步骤复杂，化学试剂使用较为繁琐。