水基纳米金刚石抛光液

本品水基纳米金刚石抛光液具备良好的悬浮稳定性， 在常温下保质期为18～24个月，该抛光液种的纳米金刚石粒子不沉降，化学物质不会失效。下面专家来科普本品水基纳米金刚石抛光液的专业配方知识。

制作方法
      (1)先对去离子水进行处理：取适量的去离子水与分散剂或/和超分散剂经超声或搅拌成均匀的去离子水混合溶液备用。

(2)将质量比为1:(0.001～0.5)的纳米金刚石和改性剂通过改性设备实现纳米金刚石的破碎与表面改性。

(3)采用过滤膜或离心的方法除去(2)中的杂质和粗颗粒(如必要，可将其干燥),余料为母液或母料。

(4)将母液或母料加入到备用的去离子水混合溶液中，根据抛光工件 对抛光液的要求，加入pH调节剂，调节pH值，搅拌或超声，初步使体系pH值达到抛光液所需的范围 (pH=2～12)；pH值调节剂的种类根据抛光工件对抛光液的要求确定。

(5)加入润湿剂和化学添加剂，超声或剪切分散均匀。

(6)再加入pH调节剂，精确调节pH值，搅拌或超声，使体系达到抛光液所需的pH值范围(pH=2～12)，即可制得所需的纳米金刚石抛光液。

原料配伍 
      本品各组分质量份配比范围为：纳米金刚石0.2～10、改性剂0.1～3、分散剂或/和超分散剂0.02～5、润湿剂0.02～1、化学添加 剂0.1～1、去离子水88.2～98.5。

所述的纳米金刚石采用负氧平衡炸药爆轰合成的纳米金刚石作原料，纳米金刚石的平均直径为20～100nm,  粒度分布范围为10～200nm。

所述改性剂是：EDTA 、 柠檬酸、十二烷基硫酸钠、烷基酚聚氧乙烯 醚、单宁酸、十八烷基硫酸钠、六偏磷酸钠、多聚磷酸钠、磷酸钠、聚乙 二醇、钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、锆铝酸盐偶联剂、油酸、油酸钠、甘 油及Solsperse 系列超分散剂中的一种或几种，纳米金刚石与改性剂的质量比为1:(0.001～0.5)。

所述分散剂可以是聚乙烯醇、羧甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、聚乙 二醇、壬基酚聚氧乙烯醚、聚乙烯吡咯烷酮及脱糖缩合木质素磺酸钠中的 一种或多种的组合；超分散剂是指一类水溶性的超分散剂，如聚羧基硅氧 烷聚乙二醇两段共聚物；润湿剂可以是表面活性剂：壬基酚聚氧乙烯醚、 没食子酸、二羟乙基乙二胺、聚氧乙烯烷基酚醚、环氧丙烷和环氧乙烷的  嵌段聚醚中的一种或多种。

所述化学添加剂可以是二氧化硅溶胶、二羟乙基乙二胺、BTA、氨水、过氧化氢、氢氧化钾中的一种或几种。

所述去离子水电阻率大于5MQ cm,  最好大于10MQ ·cm,  甚至大 于15MQ·cm。

上述制备工艺中，纳米金刚石表面的机械化学改性过程是必须的。改性过程中，纳米金刚石团聚体得到了破碎，露出新鲜表面，由于新鲜表面 上含有大量的悬挂键，加上改性过程中产生的局部高温，对纳米金刚石与改性剂之间的作用提供了可能。为了减少因改性过程的增杂现象对抛光过 程产生的负面影响，改性设备宜采用具有增杂较少的气流粉碎、高压液流 粉碎、球磨、搅拌磨中的一种或几种。

pH调节剂根据抛光工件对抛光液的要求确定，可以是氨水、氢氧化钠、氢氧化钾、乙醇胺、三乙醇胺、二羟乙基乙二胺、盐酸、硫酸、磷酸 及硝酸中的一种或多种。如果抛光工件对抛光液的要求需往碱性方向调节，则加入上述碱性物质中和一种或多种，如抛光液需往酸性方向调节， 需加入上述酸中的一种或多种。

调节抛光液的pH 值有两个目的， 一是有利于纳米金刚石的分散稳 定，二是满足抛光液对工件化学机械抛光的目的。pH 调节剂的选择须在 不影响抛光工件的性能的前提下进行。

产品应用 
      本品主要用作水基纳米金刚石抛光液。

产品特性  
      本工艺制备的纳米金刚石抛光液具备良好的悬浮稳定性， 可在常温下，保质18～24个月，其中的纳米金刚石粒子不发生沉降，所 加化学物质不发生失效现象。经原子力显微镜观察，未发现粒度超过200nm的颗粒。激光粒度仪3000HS 分析表明，其粒度基本呈正态分布。 用原子力显微镜对抛光后工件的表面粗糙度分析表明，平均粗糙度(Ra)小于0.4nm。

本文转载自《抛光剂——配方与生产》编著    李东光

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