破碎法纳米金刚石的制备及其性能研究

发布时间：2017-06-04 12:05

  本文关键词：破碎法纳米金刚石的制备及其性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：纳米金刚石作为一种具有纳米材料和超硬材料双重特性的材料,它因具备超硬特性、高比表面、球形形状等优良特性,目前在机械、研磨、润滑、抛光及生物医疗等方面都有着广泛的应用。本课题通过激光粒度检测,红外光谱分析,zeta电位分析,扫描电镜分析等检测方法,主要研究破碎法纳米金刚石的制备及其表面修饰。对破碎法制备纳米金刚石的研究表明,球磨时间、球磨介质及球磨方式对球磨效果都有一定的影响。实验发现氧化锆球对金刚石的破碎效果比较理想,能达到我们所需要的纳米粒度。球磨时间对破碎粒度也有很大的影响,球磨时间不是越长就越好。从第一个小时到第三个小时之间破碎粒度逐渐下降,当到第四个小时后粒度又开始增大,金刚石发生了严重的团聚现象。之后随着时间的延长,球磨的金刚石粒度在进行着一个破碎-团聚-破碎的动态平衡过程。球磨方式湿磨粒度很均一,但达不到我们需要的粒度。干磨粒度分布比较广泛,能达到需要的纳米粒度。实验结果得到了用锆球干磨3h的D50为595nm的金刚石。采用传统的离心机分级法对用氧化锆球3h磨过后的金刚石进行分级,用2000r/min的速率分级出了500nm以细的金刚石,其中60%的金刚石是144nm以细。对纳米金刚石表面修饰的研究结果表明,羧基化的纳米金刚石和胺基化的纳米金刚石通过超声不同时间、加不同种类表面活性剂后,纳米金刚石的分散稳定性要好于没有修饰过的纳米金刚石。
【关键词】：纳米金刚石 高能球磨法 分级 表面修饰
【学位授予单位】：河南工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ163;TB383.1
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 课题的研究背景及意义9
• 1.2 纳米金刚石的制备方法9-11
• 1.2.1 爆轰合成法9-10
• 1.2.2 碳源高压相变合成法10
• 1.2.3 气相沉积常压合成法10
• 1.2.4 激光冲击合成法10
• 1.2.5 催化还原法10-11
• 1.2.6 高能球磨法11
• 1.3 纳米金刚石表面改性方法的国内外研究现状11-15
• 1.3.1 表面化学修饰11-14
• 1.3.2 表面物理改性14-15
• 1.4 影响纳米金刚石表面改性效果的因素15
• 1.5 本课题的研究目的及主要研究内容15-17
• 1.5.1 本课题的研究目的15
• 1.5.2 本课题的主要研究内容及创新点15-17
• 2 实验方法及样品的制备17-25
• 2.1 实验原材料及实验设备17-18
• 2.1.1 实验原材料17-18
• 2.1.2 实验设备18
• 2.2 试验方法18-22
• 2.2.1 高能球磨法制备纳米金刚石18-19
• 2.2.2 纳米金刚石的分级工艺19-21
• 2.2.3 纳米金刚石的表面修饰工艺21
• 2.2.4 纳米金刚石分散稳定性的研究工艺21-22
• 2.3 试样性能的表征22-25
• 2.3.1 颗粒激光粒度22
• 2.3.2 XRD分析22
• 2.3.3 傅立叶-红外光谱分析22
• 2.3.4 断面形貌分析22
• 2.3.5 zeta电位分析22
• 2.3.6 颗粒分散稳定性分析22-23
• 2.3.7 抛光速率分析23-25
• 3 破碎法纳米金刚石的制备及颗粒粒度研究25-33
• 3.1 不同材质球磨不同时间制备的纳米金刚石粒度分析25-29
• 3.1.1 钢球球磨制备的纳米金刚石颗粒粒径分析25-26
• 3.1.2 氧化锆球球磨制备的纳米金刚石颗粒粒径分析26-27
• 3.1.3 硬质合金球球磨制备的纳米金刚石颗粒粒径分析27-28
• 3.1.4 锰钢球球磨制备的纳米金刚石颗粒粒径分析28-29
• 3.2 采用湿磨方式制备的纳米金刚石颗粒粒度分析29-30
• 3.3 本章小结30-33
• 4 纳米金刚石的分级工艺研究33-45
• 4.1 纳米金刚石传统离心分级方法的工艺研究33-42
• 4.1.1 分级采用初始原料的粒径分析33
• 4.1.2 离心分级前的理论计算33-39
• 4.1.3 一次离心分级后纳米金刚石性能表征39
• 4.1.4 二次离心分级后纳米金刚石性能表征39
• 4.1.5 三次离心分级后纳米金刚石性能表征39-41
• 4.1.6 三次分级后的纳米金刚石XRD图谱分析41
• 4.1.7 三次分级后的纳米金刚石红外光谱分析41-42
• 4.2 纳米金刚石膜分级工艺方法的研究42-43
• 4.2.1 膜分级后纳米金刚石的性能表征42-43
• 4.3 本章小结43-45
• 5 纳米金刚石的表面修饰工艺研究45-52
• 5.1 羧基化的纳米金刚石性能表征45-48
• 5.1.1 氧化法制备的纳米金刚石衍生物表面官能团分析45
• 5.1.2 氧化法制备的纳米金刚石zeta电位分析45-46
• 5.1.3 氧化法制备的纳米金刚石衍生物颗粒表面形貌分析46-47
• 5.1.4 酸化法制备的纳米金刚石衍生物表面官能团分析47
• 5.1.5 酸化法制备的纳米金刚石衍生物颗粒表面形貌分析47-48
• 5.2 胺基化的纳米金刚石表面官能团分析48
• 5.3 表面修饰后纳米金刚石分散稳定性的研究工艺48-51
• 5.3.1 不同超声时间的纳米金刚石水溶液的zeta电位分析49
• 5.3.2 表面活性剂组合使用对纳米金刚石颗粒粒径的影响49-50
• 5.3.3 不同种类表面活性剂对纳米金刚石zeta电位的影响50-51
• 5.4 本章小结51-52
• 6 纳米金刚石抛光性能的检测52-54
• 结论54-56
• 参考文献56-59
• 致谢59-60
• 个人简历、攻读学位期间发表的学术论文和研究成果目录60

【参考文献】

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本文编号：420902