纳米金刚石颗粒的解聚制造技术

用于解聚纳米金刚石簇的方法，例如，通过使用超声处理来破裂具有碱性pH的水性浆液中的纳米金刚石聚集体。可以使用这些方法生产组合物，诸如水性纳米金刚石分散体和干微粒组合物。物。物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】纳米金刚石颗粒的解聚


[0001]本申请描述了用于解聚纳米金刚石簇的方法，以及使用这些方法生产的组合物。

技术介绍

[0002]纳米金刚石具有许多有用的特性，从润滑到用于聚合物和金属复合材料的纳米填料，再到医疗应用。通过爆轰方法生产的纳米金刚石具有生物相容性、生产成本低且可扩展的特点。最近，制备纳米金刚石的水性分散体的进展促进了它们在生物医学领域和聚合物复合材料中的用途。
[0003]特别地，生物医学和制药领域中的许多现有和潜在应用取决于具有非常小的平均粒径的纳米金刚石。例如，粒径在10
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100纳米范围内的纳米颗粒可以在血液中悬浮并循环，并且很容易被肾脏从血流中去除。小于10纳米的纳米颗粒具有若干种额外的特性，诸如能够穿透血脑屏障或细胞的核孔复合物，这在生物医学应用中是非常理想的。
[0004]遗憾的是，纳米金刚石具有很强的聚集倾向，从而形成包含10、20、或甚至100或更多个初级纳米金刚石颗粒的强结合聚集体。特别地，已知爆轰纳米金刚石颗粒会形成无法通过传统手段(诸如超声处理或研磨)破坏的聚集体。因此，高度理想的是开发解聚纳米金刚石簇并获得单位数纳米金刚石(即直径小于10纳米的单位数纳米金刚石)的方法。
[0005]用于纳米金刚石悬浮液的若干种解聚方法是本领域已知的，包括球磨、破碎研磨和珠辅助声波崩解(BASD)。这些技术中的每一种都可用于获得单位数纳米金刚石悬浮液。遗憾的是，已知的解聚技术中的每一种都具有一个或多个显著的缺点。例如，许多已知的解聚技术将杂质引入纳米金刚石材料中，这在生物医学环境中引起了重大关注。此外，许多已知的解聚方法很复杂，需要昂贵的定制设备，且/或显著增加获得单位数纳米金刚石的成本。
[0006]最近，以引用的方式并入本文的美国专利申请公开号2015/0038593公开了一种干介质辅助破碎研磨方法，所述方法利用结晶研磨介质(诸如氯化钠或蔗糖)来解聚纳米金刚石簇。相对于先前已知的需要使用氧化锆作为研磨介质的湿磨方法，此方法提供了若干个显著的改进。
[0007]遗憾的是，'593公开中公开的方法仍然存在许多缺点，这些缺点限制其在制备用于生物医学应用的解聚的纳米金刚石中的可用性。除了相对昂贵和维护成本高之外，破碎研磨机还使用钢罐、钢轴和钢球，它们是金属污染物的来源，并且在研磨过程中会遭受严重的磨损和腐蚀，尤其是在盐存在的情况下。结果，使用'593公开中所述的方法生产的纳米金刚石经常被金属杂质污染，这些杂质包括铁和钢的其他组分。虽然许多金属杂质可溶于酸中，但它们需要使用额外的纯化步骤，这会降低整体效率并增加成本和过程复杂性。此外，虽然'593公开中所述的方法可以将纳米金刚石聚集体的尺寸减小到平均直径30
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50纳米，但不能获得单位数纳米金刚石，除非在研磨完成后将分散体pH调节到大约11。这需要引入又一方法步骤，并增加更多的成本和复杂性。美国专利申请公开号2018/0134563(其全部公开内容以引用的方式明确并入本文)公开了通过使用超声波破裂氯化钠水性浆液中的纳米
金刚石聚集体来解聚纳米金刚石簇。这种盐辅助超声解聚(SAUD)方法能够通过超饱和盐悬浮液中的超声空化作用将爆轰纳米金刚石(DND)聚集体破裂成单位数颗粒，并且无需昂贵的研磨机和陶瓷微珠。

技术实现思路

[0008]本专利技术的方面涉及解聚纳米金刚石簇的各种方法。在一些实施方案中，所述方法包括(a)将在包含溶剂的液体介质中的聚集的纳米金刚石簇与臭氧氧化的纳米金刚石簇合并，其中所述簇和溶剂存在于pH在约8与约11之间(诸如在约9与约10之间)的浆液中；和(b)将混合物超声处理足够长的时间以生产中值粒径小于聚集的纳米金刚石簇的中值粒径的纳米金刚石颗粒。
[0009]在其他方面，本专利技术涉及使用本文所述的方法制备的纳米金刚石颗粒。再其他方面涉及包含所述纳米金刚石颗粒的组合物。
[0010]其他目标和特征将在下文中部分地显而易见并被部分地指出。
附图说明
[0011]图1：通过喇叭超声处理(horn sonication)解聚DND
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O3和DND
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O2，(i)将pH调节到9.5，然后进行喇叭超声处理280分钟。(ii)以12000rpm超速离心10分钟。(1)DND
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O3(2)S
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DND
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O3(3)P
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DND
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O3。
[0012]图2：在氩气气氛中在950℃下石墨化5小时的DND表面的XRD图谱，其示出了金刚石结构的(111)、(220)和(311)峰。
[0013]图3：(1)原样使用的DND；(2)石墨化的DND；(3)DND
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O3；(4)DND
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O2的FTIR。
[0014]图4：a)在喇叭超声处理的持续时间内稀释的DND
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O3水性浆液的Z平均直径，b)在喇叭超声处理的持续时间内在以4500rpm离心5分钟后稀释的(1)DND
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O3和(2)DND
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O2的Z平均直径，c)在将离心管倒置进行喇叭超声处理280分钟后(1)DND
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O3和(2)DND
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O2浆液的照片，d)(1)S
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DND
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O3和(2)S
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DND
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O2的粒径分布。
[0015]图5：干燥的DND粉末在水中的再分散性(0.02重量％)，无需任何额外处理：(1)S
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DND
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O3，(2)S
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DND
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O2。
[0016]图6：由干燥的粉末重新分散的S
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DND
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O3浆液的粒径分布和照片。
[0017]图7：a)(1)DND
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O3、(2)S
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DND
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O3和(3)P
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DND
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O3的FTIR，b)(1)DND
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O3、(2)S
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DND
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O3和(3)P
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DND
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O3的拉曼光谱。
具体实施方式
[0018]本文提供了解聚(disaggregating(deaggregating))纳米金刚石簇的方法。解聚纳米金刚石簇的各种方法包括(a)将在包含溶剂(例如水)的液体介质中的聚集的纳米金刚石簇与臭氧氧化的纳米金刚石簇合并，其中所述簇和溶剂存在于pH在约8与约11之间(诸如在约9与约10之间)的浆液中；和(b)将混合物超声处理足够长的时间以生产中值粒径小于聚集的纳米金刚石簇的中值粒径的纳米金刚石颗粒。
[0019]各种方法包括通过喇叭超声处理在碱性水中解聚臭氧氧化的纳米金刚石簇。例如，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种解聚纳米金刚石簇的方法，所述方法包括：将在包含溶剂的液体介质中的聚集的纳米金刚石簇与臭氧氧化的纳米金刚石簇合并，其中所述簇和溶剂存在于pH在约8与约11之间的浆液中；和将所述混合物超声处理足够长的时间以生产中值粒径小于所述聚集的纳米金刚石簇的中值粒径的纳米金刚石颗粒。2.如权利要求1所述的方法，其还包括在约100℃与约250℃之间或约150℃与约200℃之间的温度下在臭氧存在的情况下氧化所述聚集的纳米金刚石簇。3.如权利要求1或2所述的方法，其中所述方法在任何研磨介质或解聚剂不存在的情况下进行。4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述簇和溶剂存在于pH在约9与约10之间的浆液中。5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述纳米金刚石颗粒的平均粒径小于10纳米。6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述纳米金刚石颗粒的中值粒径小于约50nm、小于约40nm、小于约30nm、小于约25nm、小于约20nm、小于约15nm、小于10nm，例如小于约9nm、小于约8nm、小于约7nm、小于约6nm或小于约5nm。7.如权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述纳米金刚石颗粒的中值粒径为至少约2nm。8.如权利要求1至7中任一项所述的方法，其中至少约60％、至少约70％、至少约80％、至少约90％、至少约95％、至少约98％或至少约99％的所述纳米金刚石颗粒的粒径小于约20nm或在约2nm与约20nm之间。9.如权利要求1至8中任一项所述的方法，其中至少约60％、至少约70％、至少约80％、至少约90％、至少约95％、至少约98％或至少约99％的所述纳米金刚石颗粒的粒径小于约10nm或在2nm与约10nm之间。10.如权利要求1至9中任一项所述的方法，其中所述混合物以至少约20kHz、至少约30kHz、约40kHz或约50kHz的超声频率进行超声处理。11.如权利要求1至10中任一项所述的方法，其中所述混合物以...

【专利技术属性】
技术研发人员：瓦迪姆，
申请(专利权)人：株式会社大赛璐，
类型：发明
国别省市：