一种光学制品磨削液及其制备方法与应用 【技术领域】
本发明涉及一种磨削液，特别涉及一种光学制品磨削液及其制备方法与应用。
背景技术
在玻璃、石英等光学制品的磨削加工中，经常用到水溶性磨削液，由于在磨削过程中产生大量的玻璃粉末，因此对磨削液的冷却性能和清洗性能要求很高。目前，针对磨削加工过程的冷却，玻璃、石英加工行业普遍使用水溶性磨削液，但配方中多以禁用的亚硝酸盐为主要成份，并存在清洗性差，加工精度不准，对操作人员的皮肤和眼睛有刺激，并且易造成“亚硝酸盐”带来的健康问题，同时废液造成了环境污染。为了提高加工过程中的清洗性能，磨削液的流量和压力均较高，而且操作人员直接接触加工部件，因此要求磨削液要无毒无害，气味要小，对皮肤和眼睛的刺激性要低。
【发明内容】
本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种冷却和清洗性能优异、能确保加工精度、无异味、对操作人员的皮肤和眼睛无刺激以及不含环境有害的亚硝酸盐和烷基酚聚氧乙烯醚的光学制品磨削液；同时，产品要具有沉降性好，有利于加工，并具有润滑性好，在磨削和钻削光学制品时，效率高，破边很少，光洁度高，合格率高。
本发明的另一目的在于提供所述光学制品磨削液的制备方法。
本发明的再一目的在于提供所述光学制品磨削液的应用。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种光学制品磨削液，由以下组分按质量份组成：
长链脂肪酸盐润滑剂 1～5份
硼系抗磨剂 10～20份
沉降剂 0.1～3份
醇 10～25份
醇胺 25～40份
表面活性剂 1～8份
水 35～50份；
所述长链脂肪酸盐润滑剂，其制备过程如下：
(1)加热140～160质量份C16～C18不饱和肪脂酸，至50℃时加入40～50质量份顺丁烯二酸酐，顺丁烯二酸酐加入的速度为50～85g/s，温度的升温控制为顺丁烯二酸酐加入完毕时温度为100℃；接着，于100～200℃以40～100rpm的搅拌速度搅拌12～28小时；
(2)再加入与步骤(1)中所用物质相等质量的水，搅匀反应3～8小时；
(3)然后加入与步骤(1)和步骤(2)中所用物质总量相等的三异丙醇胺，得到pH值为8.5～9.5的长链脂肪酸盐润滑剂。
所述硼系抗磨剂，其制备过程如下：8～12质量份硼酸、1～2质量份硼砂和10～15质量份水混匀后再加热到40～80℃，接着加入20～30质量份的醇胺，以40～100rpm的搅拌速度搅拌8～24小时，得到溶液pH值为8.5～9.5，得到硼系抗磨剂。
所述的沉降剂包括：①水溶性聚丙烯酰胺、TXY等高分子化合物；②硫酸锌晶体等带电荷离子型化合物；③聚氧乙烯基多烷基多季铵盐等Gemini阳离子表面活性剂。
所述的醇优选乙二醇、丙二醇、二乙二醇、甘油、甲基丙二醇、二丙二醇或三丙二醇中的至少一种；
所述的醇胺优选单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二甘醇胺、三异丙醇胺、一异丙醇胺、二异丙醇胺或甲基二乙醇胺中的至少一种；
所述表面活性剂优选为低聚双生或多生阳离子表面活性剂(Gemini)；
所述的Gemini表面活性剂包括聚氧乙烯基多烷基多季铵盐、长链烷基双生季铵盐、长链烷基三生季铵盐、司盘双生季铵盐、司盘三生季铵盐、吐温双生季铵盐、吐温三生季铵盐、烷基多苷双生季铵盐、烷基多苷三生季铵盐、天然松香基双生季铵盐和天然松香基三生季铵盐；
所述水优选为去离子水；
所述光学制品磨削液的制备方法，包括以下步骤：将1～5质量份长链脂肪酸盐润滑剂、10～20质量份硼系抗磨剂、0.1～3质量份沉降剂、10～25质量份醇、25～40质量份醇胺、1～8质量份表面活性剂和35～50质量份水混合，于40～80℃搅拌，得到所述光学制品磨削液。
所述搅拌的条件优选40～100rpm搅拌6～20小时；
所述长链脂肪酸盐润滑剂，其制备过程如下：
(1)加热140～160质量份C16～C18不饱和肪脂酸，至50℃时加入40～50质量份顺丁烯二酸酐，顺丁烯二酸酐加入的速度为50～85g/s，温度的升温控制为顺丁烯二酸酐加入完毕时温度为100℃；接着，于100～200℃以40～100rpm的搅拌速度搅拌12～28小时；
(2)再加入与步骤(1)中所用物质相等质量的水，搅匀反应3～8小时；
(3)然后加入与步骤(1)和步骤(2)中所用物质总量相等的三异丙醇胺，得到pH值为8.5～9.5的长链脂肪酸盐润滑剂。
所述硼系抗磨剂，其制备过程如下：8～12质量份硼酸、1～2质量份硼砂和10～15质量份水混匀后再加热到40～80℃，接着加入20～30质量份的醇胺，以40～100rpm的搅拌速度搅拌8～24小时，得到溶液pH值为8.5～9.5，得到硼系抗磨剂。
所述的沉降剂包括：①水溶性聚丙烯酰胺、TXY等高分子化合物；②硫酸锌晶体等带电荷离子型化合物；③聚氧乙烯基多烷基多季铵盐等Gemini阳离子表面活性剂。
所述的醇优选乙二醇、丙二醇、二乙二醇、甘油、甲基丙二醇、二丙二醇或三丙二醇中的至少一种；
所述的醇胺优选单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二甘醇胺、三异丙醇胺、一异丙醇胺、二异丙醇胺或甲基二乙醇胺中的至少一种；
所述表面活性剂优选为低聚双生或多生阳离子表面活性剂(Gemini)；
所述的Gemini表面活性剂包括聚氧乙烯基多烷基多季铵盐、长链烷基双生季铵盐、长链烷基三生季铵盐、司盘双生季铵盐、司盘三生季铵盐、吐温双生季铵盐、吐温三生季铵盐、烷基多苷双生季铵盐、烷基多苷三生季铵盐、天然松香基双生季铵盐和天然松香基三生季铵盐；
所述水优选为去离子水；
所述光学制品磨削液应用于制备光学制品。
所述的光学制品磨削液的应用是用去离子水把制备的磨削液稀释至质量百分比3～5％，用于光学制品的磨削。
本发明的原理：长链脂肪酸盐润滑剂由于具有双羧基和长碳链，从而具有良好的表面吸附性能和良好的极压边界润滑性能；硼系抗磨剂对磨削用砂轮和工件，能起到良好的“填平”效应，具有明显抛光润滑效果，同时还具有pH值缓冲作用，保证冷却液能满足合适的磨削进度又不会腐蚀玻璃表面；水溶性聚丙烯酰胺等高分子化合物，通过“桥键”作用，将多个微细颗粒聚成大的絮团；硫酸锌等化合物在水中电离后，能中和粉屑离子的表面电荷；聚氧乙烯基多烷基多季铵盐等Gemini阳离子表面活性剂则同时具有“桥键”和中和粒子电荷地作用，同时可以防止冷却液对光学玻璃的侵蚀，降低抛光后水印和霉菌的产生；乙二醇、甘油等醇具有良好的辅助润滑和表面成膜作用。以上原因导致最终的光学玻璃磨削液使用效果良好。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
(1)本发明所述磨削液具有优异的冷却性能，边加工边冷却；无气味，完全清亮透明，易于操作者观察；清洗性好，工件无需特别清洗，用纯净水漂洗后即可，无残留物；产品无毒害(不含亚硝酸盐和烷基酚聚氧乙烯醚)，对操作者和环境没有危害；产品沉降性好，有利于加工。
(2)普通磨削液使用后24小时很难清亮透明，本发明所述磨削液使用后约8小时就可清亮。
(3)本发明所述磨削液润滑性好，磨削和钻削光学制品时，效率高，破边很少，光洁度高，合格率由一般的85％上升到96％～99％。同时，本发明所述磨削液确保了加工精度和刀具的使用寿命，有效防止砂轮粘堵现象。
(4)本发明所述磨削液的制备方法简单，成本低，市场推广前景良好。
【具体实施方式】
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1：
(1)制备长链脂肪酸盐润滑剂：加热140Kg C18不饱和肪脂酸(油酸)，至50℃时加入40Kg顺丁烯二酸酐，顺丁烯二酸酐加入的速度为50g/s，顺丁烯二酸酐加入完毕时温度为100℃；接着，于100℃以40rpm的搅拌速度均匀搅拌反应28小时；再加入180Kg去离子水，搅匀反应5小时后加入360Kg三异丙醇胺，得到pH值为8.5的长链脂肪酸盐润滑剂。
(2)制备硼系抗磨剂：8Kg份硼酸、1Kg硼砂和10Kg去离子水混匀后加热到40℃，接着加入20Kg的三乙醇胺，以40rpm的搅拌速度均匀搅拌反应24小时，得到pH值为8.5的硼系抗磨剂。
(3)光学制品磨削液的制备：将35Kg水加于反应釜中，再依次加入10Kg步骤(2)制备的硼系抗磨剂、10Kg乙二醇、1Kg步骤(1)制备的长链脂肪酸盐润滑剂、0.1Kg TXY高分子化合物和和1Kg聚氧乙烯基三烷基三季铵盐，加热到40℃后加入25Kg三乙醇胺，以40rpm的搅拌速度均匀搅拌，反应6小时，得到光学制品磨削液。
所制备光学制品磨削液具有润滑冷却性优异(振子法测试摩擦系数：0.1130)，工作液温度维持在30～40℃，无气味，完全清亮透明，易于操作者观察；清洗性好，用纯净水漂洗后即可，无残留物；产品沉降性好(磨削约7小时完全沉降)，有利于加工。
将所制备光学制品磨削液与普通磨削液分别同时工作，停机后，所制备光学制品磨削液中的磨削约7小时就可沉底并清亮，普通磨削液24小时很难清亮透明。
所制备光学制品磨削液润滑性好，磨削和钻削光学制品时，效率高，破边很少，光洁度高，合格率高97％。
实施例2：
(1)制备长链脂肪酸盐润滑剂：加热160Kg C18不饱和肪脂酸(亚油酸)，至50℃时加入50Kg顺丁烯二酸酐，顺丁烯二酸酐加入的速度为85g/s，顺丁烯二酸酐加入完毕时温度为100℃；接着，于200℃以100rpm的搅拌速度均匀搅拌反应12小时；再加入210Kg去离子水，搅匀反应3小时后加入420Kg三异丙醇胺，得到pH值为8.5的长链脂肪酸盐润滑剂。
(2)制备硼系抗磨剂：12Kg份硼酸、2Kg硼砂和15Kg去离子水混匀后加热到80℃，接着加入30Kg的二乙醇胺，以100rpm的搅拌速度均匀搅拌，反应8小时，得到溶液pH值为9.5的硼系抗磨剂。
(3)光学制品磨削液的制备：将45Kg水加于反应釜中，再依次加入14Kg步骤(2)制备的硼系抗磨剂、10Kg甘油、3.5Kg步骤(1)制备的长链脂肪酸盐润滑剂、2Kg硫酸锌晶体、5Kg司盘三生季铵盐，加热到80℃后加入33Kg二乙醇胺，以100rpm的搅拌速度均匀搅拌，反应10小时，得到光学制品磨削液。
所制备光学制品磨削液具有润滑冷却性优异(振子法测试摩擦系数：0.1100)，工作液温度维持在30～40℃，，无气味，完全清亮透明，易于操作者观察；清洗性好，用纯净水漂洗后即可，无残留物；产品沉降性好(磨削约7.5小时完全沉降)，有利于加工。
将所制备光学制品磨削液与普通磨削液分别同时工作，停机后，所制备光学制品磨削液中的磨削约7.5小时就可沉底并清亮，普通磨削液24小时很难清亮透明。
所制备光学制品磨削液润滑性好，磨削和钻削光学制品时，效率高，破边很少，光洁度高，合格率高98％。
实施例3：
(1)制备长链脂肪酸盐润滑剂：加热150Kg C18不饱和肪脂酸(亚油酸)，至50℃时加入43Kg顺丁烯二酸酐，顺丁烯二酸酐加入的速度为60g/s，顺丁烯二酸酐加入完毕时温度为100℃；接着，于150℃以100rpm的搅拌速度均匀搅拌反应20小时；再加入193Kg去离子水，搅匀反应5小时后加入386Kg三异丙醇胺，得到pH值为9.0的长链脂肪酸盐润滑剂。
(2)制备硼系抗磨剂：12Kg份硼酸、2Kg硼砂和15Kg去离子水混匀后加热到80℃，接着加入30Kg的三乙醇胺，以100rpm的搅拌速度均匀搅拌，反应8小时，得到溶液pH值为9.5的硼系抗磨剂。
(3)光学制品磨削液的制备：将40Kg水加于反应釜中，再依次加入16Kg步骤(2)制备的硼系抗磨剂、21Kg甘油、2Kg步骤(1)制备的长链脂肪酸盐润滑剂、1.5Kg聚丙烯酰胺和3Kg吐温三生季铵盐，加热到60℃后加入35Kg三乙醇胺，以80rpm的搅拌速度均匀搅拌，反应20小时，得到光学制品磨削液。
所制备光学制品磨削液具有润滑冷却性优异(振子法测试摩擦系数：0.1097)，工作液温度维持在30～40℃，，无气味，完全清亮透明，易于操作者观察；清洗性好，用纯净水漂洗后即可，无残留物；产品沉降性好(磨削约7小时完全沉降)，有利于加工。
将所制备光学制品磨削液与普通磨削液分别同时工作，停机后，所制备光学制品磨削液中的磨削约7小时就可沉底并清亮，普通磨削液24小时很难清亮透明。
所制备光学制品磨削液润滑性好，磨削和钻削光学制品时，效率高，破边很少，光洁度高，合格率高96％。
实施例4：
(1)制备长链脂肪酸盐润滑剂：同实施例1步骤(1)
(2)制备硼系抗磨剂：同实施例2步骤(2)
(3)光学制品磨削液的制备：将50Kg水加于反应釜中，再依次加入20Kg步骤(2)制备的硼系抗磨剂、25Kg甘油、5Kg步骤(1)制备的长链脂肪酸盐润滑剂、3Kg聚丙烯酰胺和8Kg司盘双生季铵盐，加热到60℃后加入40Kg二乙醇胺，以80rpm的搅拌速度均匀搅拌，反应10小时，得到光学制品磨削液。
所制备光学制品磨削液具有润滑冷却性优异(振子法测试摩擦系数：0.1115)，工作液温度维持在30～40℃，，无气味，完全清亮透明，易于操作者观察；清洗性好，用纯净水漂洗后即可，无残留物；产品沉降性好(磨削约8.5小时完全沉降)，有利于加工。
将所制备光学制品磨削液与普通磨削液分别同时工作，停机后，所制备光学制品磨削液中的磨削约8.5小时就可沉底并清亮，普通磨削液24小时很难清亮透明。
所制备光学制品磨削液润滑性好，磨削和钻削光学制品时，效率高，破边很少，光洁度高，合格率高99％。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。