CN108342246B - 一种全合成玻璃切削液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全合成玻璃切削液。其主体成分及用量包括：硼酸三乙醇胺酯，癸二酸，PEG‑400，聚丙烯酰胺，聚磷酸铵，starcool TOR，荧光绿，碱性电解水。本发明全合成玻璃切削液，润滑性冷却性能好，工作液循环时全程无泡，玻璃粉沉降速度快，操作人员不过敏，工作液防锈性能优良。本发明全合成玻璃切削液主要是用于光学玻璃、摄像头镜片、LCD玻璃面板、光学仪器等精密玻璃元器件的加工。

Description

一种全合成玻璃切削液及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种全合成玻璃切削液，属于玻璃加工液领域。

背景技术

随着工业的发展，切割、钻孔、磨边是玻璃深加工过程中必不可少的基本工序。玻璃切削液主要是用来切割玻璃，对玻璃进行磨边钻孔等。使用过程中起到润滑的作用，玻璃是一种很脆弱的产品，如果润滑性不好就会导致崩边、破裂等问题。其次，起到清洗的作用，在加工玻璃工件的过程中，会产生玻璃粉以及磨粉等脏污，要能够及时的清洗到，防止附着在玻璃表面影响加工效果。第三是，起到沉降性的作用，在加工玻璃工件的过程中，产生的磨粉要及时沉降到机器底部，防止在使用切削液的过程中磨损玻璃工件，导致玻璃工件划伤、破损等问题。

玻璃切削加工时，传统的方法是采用煤油作为润滑剂和冷却剂，该方法存在的缺点为：煤油闪点比较低且易挥发，易燃易爆；另外煤油对工作人员身体有害，蒸气可引起眼及呼吸道刺激症状。同时油性的玻璃切削液不易于清洗，已经很少有人能使用。目前市面上也出现了不少水基玻璃切削液，但由于润滑性不好，对金刚石切刀锐化冷却不够，玻璃粉沉降速度慢，导致切削良率低。同时防锈性不良，导致切削机台腐蚀；大量游离的醇胺类碱性物质的使用导致操作人员手部产生过敏等一系列不良反应，限制了水基玻璃切削液的发展。

专利(CN 104450105 A)公开了一种低气味低毒玻璃切削液，该玻璃切削液由有机醇胺、有机羧酸、聚醚、二元醇和/或多元醇、螯合剂、分散剂和具有杀菌功能的阳离子表面活性剂溶于水中构成。该切削液虽然润滑性和玻璃粉沉降性较好，但是用到大量的醇胺类物质和杀菌剂，这些物质极易引起操作人员过敏。同时用了大量的高泡有机羧酸，操作时发泡划伤玻璃表面。

专利(CN 104830505 A)公开了一种水基玻璃切削液及其制造方法，由下列按重量百分比计的组分组成：润滑剂6％-8％；润滑防锈剂(1)8％-16％；润滑防锈剂(2)10％；极压剂3％；鳌合剂6％；消泡剂0.2％；去离子水56.8％-66.8％；其中润滑剂是聚乙二醇600单油酸酯；润滑防锈剂(1)是三乙醇胺油酸皂；润滑防锈剂(2)是硼酸和三乙醇胺；极压剂是硫脲；鳌合剂是葡萄糖酸钠；消泡剂是有机硅油。该发明产品大量使用了聚乙二醇600单油酸酯和三乙醇胺油酸皂，虽然具有优良的润滑性，但是上述两种材料极易发泡，该发明加入了有机硅消泡剂，但随着工作液的不断循环和消耗，必须重新补加消泡剂才能抑制工作液的气泡。

专利(CN 105238536 A)公开了一种玻璃加工用水基切削液，切削液包括以下重量份数的原料：蒸馏水100-120份、氯化钠0.3-0.6份、柠檬酸0.3-0.6份、羧甲基纤维素钠1-3份、丙三醇20-30份、甲基戊醇15-20份、二甲基硅油4-8份、硬脂酸钙1-3份、二氧化硅0.4-0.8份、极压剂1-3份和防锈添加剂1-3份。该发明具有较优良的极压润滑性，但是由于大量油性剂和增稠剂羟甲基纤维素钠的加入导致玻璃粉沉降性较差，大大限制其使用范围。

专利(CN 106635342 A)公开了一种油基玻璃切削液，该切削液主要由以下成分组成：石蜡油12-30份，醇10-20份，烷基糖苷5-15份，十二烷基甜菜碱3-9份，乙酸纤维素1-8份，聚天冬氨酸0.5-6份，三乙酸甘油酯0.2-0.8份，己二酸异壬酯0.1-0.7份，椰子油脂肪酸单乙醇酰胺0.01-0.08份。该切削液润滑性较好，但大量使用了石蜡油，导致切削后清洗性较差，同时石蜡油闪电较低，易燃易爆，对操作人员身体有害。另外作为油基切削液，该发明产品玻璃粉沉降性也难以满足现有技术要求。

因此，开发一款润滑性优良、冷却性好、玻璃粉沉降速度快、清洗性能好、全程无泡、对操作人员不过敏的全合成玻璃切削液成为必要。

发明内容

本发明的目的在于克服现有玻璃切削液的诸多弊端，提供一种全新的全合成玻璃切削液。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种全合成玻璃切削液。其主体成分及用量包括：硼酸三乙醇胺酯5-15份，癸二酸1-3份，PEG-400 2-5份，聚丙烯酰胺0.001-0.003份，聚磷酸铵2-5份，starcool TOR 0.1-0.5份，荧光绿0.001-0.002份，碱性电解水60-90份。

该配方优选为硼酸三乙醇胺酯10份，癸二酸2份，PEG-400 4份，聚丙烯酰胺0.001份，聚磷酸铵3份，starcool TOR 0.2份，荧光绿0.001份，碱性电解水80份。

所述的硼酸三乙醇胺酯为硼酸和单乙醇胺酯化的产物B(OCH₂CH₂NH₂)₃。

所述的阴离子聚丙烯酰胺为分子量为1200万-2000万的阴离子型聚丙烯酰胺。

所述的阴离子聚丙烯酰胺为分子量优选为1300万-1500万的阴离子型聚丙烯酰胺。

所述的聚磷酸铵为聚合度5-20的水溶性聚磷酸铵。

所述的碱性电解水为pH值11.5～12.5强碱性电解水。

本发明所述的一种全合成玻璃切削液的制备方法，包括如下步骤：

(1)将癸二酸加入到所需1/2量的碱性电解水中，充分搅拌溶解癸二酸，得到透明溶液；

(2)将聚丙烯酰胺用剩下的1/2量的碱性电解水充分搅拌溶解，得溶液备用；

(3)将硼酸三乙醇胺酯、PEG-400、聚磷酸铵、starcool TOR和荧光绿加入到步骤(1)中充分搅拌溶解，得透明溶液；

(4)将上述步骤(2)中的物料缓慢投入到步骤(3)中混合均匀，得全合成玻璃切削液。

本发明加入硼酸三乙醇胺酯，特别是优选的硼酸和单乙醇胺酯化的产物B(OCH₂CH₂NH₂)₃，具有优异的极压抗磨效果，同时兼具优异的防锈效果。协同本发明的癸二酸更进一步的提高了防锈和润滑效果。

本发明加入的PEG-400，具有较好的冷却清洗效果，能够快速清除玻璃表面的油污和残留的玻璃粉，协同硼酸三乙醇胺酯，更进一步的提高润滑冷却效果。

本发明加入聚丙烯酰胺，特别是分子量为1200万-2000万的阴离子型聚丙烯酰胺，更优选为1300万-1500万的阴离子型聚丙烯酰胺。能使磨削过程中产生的玻璃粉迅速团聚沉降。产自上海宏泽化工的starcool TOR，协同本发明的聚丙烯酰胺能够快速是团聚的玻璃粉沉降下来。

本领域人员熟知所谓玻璃切削液的化学自锐性是指在使用玻璃切削液的过程中，刀具磨削玻璃后，可以使刀具重新露出锋利的刀边，使刀具在一段时间内不用人工进行修整。如果玻璃切削液的化学自锐性能差，那么在玻璃加工的过程中，就需要操作工人经常去调整刀具，降低加工的效率。本领域如果玻璃切削液化学自锐性不够，一般是可以通过添加硫或者是三乙醇胺来增强其自锐性，但是在添加的过程中，特别容易引起操作人员过敏。本发明首次将聚磷酸铵，特别是聚合度为5-20的水溶性聚磷酸铵引入到玻璃切削液中，发现其能大大提高玻璃切削液的化学自锐性，刀头和磨头使用寿命更长。

本发明引入碱性点电解水，具有优越的冷却、清洗性能，不发泡，又具有一定的防锈性能和杀菌效果。同时替代了行业中常用pH稳定剂游离态的醇胺类物质，大大减少了操作人员对游离醇胺类物质过敏的风险。

本发明所述的组合物，作为工作液在恶劣的强制循环供液中，在不添加任何消泡剂的情况下，全程无泡沫产生。本领域人员知晓，玻璃切削液使用的时候常常会由于起泡导致废液增加、车间环境变得恶劣、生产效率低下，严重的话会导致玻璃加工品质。本发明从源头上解决了切削液由于消泡剂的消耗而导致起泡夹带玻璃粉划伤工件的影响，并且减少了工作液有效成分的流失。

本发明为一种全合成玻璃切削液，与现有市售玻璃切削液相比具有如下显著优点：

1.在不添加消泡剂的情况下，工作液全程无泡沫产生。

2.没有划伤，切削速度快，玻璃粉沉降速度快。

3.有效提高刀具和磨头的使用寿命，降低了生产成本。

具体实施方式

实施例1

该玻璃切削液包括按质量百分比计的组分如下：

硼酸三乙醇胺酯10份，癸二酸2份，PEG-400 4份，聚丙烯酰胺0.001份，聚磷酸铵3份，starcool TOR 0.2份，荧光绿0.001份，碱性电解水80份。

本实施例采用分子量为1300万-1500万的阴离子型聚丙烯酰胺，聚磷酸铵为聚合度5-8的水溶性聚磷酸铵。

上述实施例的制备方法：

1)将癸二酸2kg加入到所需1/2量的碱性电解水40kg中，充分搅拌溶解癸二酸，得到透明溶液。

2)将聚丙烯酰胺1g用剩下的1/2量的碱性电解水40kg充分搅拌溶解，得溶液备用。

3)将硼酸三乙醇胺酯10kg、PEG-400 4kg、聚磷酸铵和starcool TOR 0.2kg、荧光绿1g加入到步骤1)中充分搅拌溶解，得透明溶液。

4)将上述步骤2)中的物料缓慢投入到步骤3)中混合均匀，得全合成玻璃切削液。

上述实施例的使用方法：

按以下比例配置：去离子水：全合成玻璃切削液＝90％：5％。将切削液和去离子水混合并使搅拌器在1000rpm的转速下搅拌5分钟，得到悬浮稳定的工作液供切削设备使用。

实施例2

该玻璃切削液包括按质量百分比计的组分如下：

硼酸三乙醇胺酯5份，癸二酸3份，PEG-400 5份，聚丙烯酰胺0.003份，聚磷酸铵3份，starcool TOR 0.2份，荧光绿0.001份，碱性电解水84份。

本实施例采用分子量为1200万-1800万的非离子型聚丙烯酰胺，聚磷酸铵为聚合度10-15的水溶性聚磷酸铵。

上述实施例的制备方法：

1)将癸二酸3kg加入到所需1/2量的碱性电解水42kg中，充分搅拌溶解癸二酸，得到透明溶液。

2)将聚丙烯酰胺3g用剩下的1/2量的碱性电解水42kg充分搅拌溶解，得溶液备用。

3)将硼酸三乙醇胺酯5kg、PEG-400 5kg、聚磷酸铵3kg和starcool TOR 0.2kg、荧光绿1g加入到步骤1)中充分搅拌溶解，得透明溶液。

4)将上述步骤2)中的物料缓慢投入到步骤3)中混合均匀，得全合成玻璃切削液。

上述实施例的使用方法：

按以下比例配置：去离子水：全合成玻璃切削液＝96％：4％。将切削液和去离子水混合并使搅拌器在1000rpm的转速下搅拌5分钟，得到悬浮稳定的工作液供切削设备使用。

实施例3

该玻璃切削液包括按质量百分比计的组分如下：

硼酸三乙醇胺酯15份，癸二酸1份，PEG-400 2份，聚丙烯酰胺0.002份，聚磷酸铵4份，starcool TOR 0.5份，荧光绿0.002份，碱性电解水78份。

本实施例采用分子量为1200万-2000万的阳离子型聚丙烯酰胺，聚磷酸铵为聚合度5-20的水溶性聚磷酸铵。

上述实施例的制备方法：

1)将癸二酸1kg加入到所需1/2量的碱性电解水39kg中，充分搅拌溶解癸二酸，得到透明溶液。

2)将聚丙烯酰胺2g用剩下的1/2量的碱性电解水39kg充分搅拌溶解，得溶液备用。

3)将硼酸三乙醇胺酯15kg、PEG-400 2kg、聚磷酸铵4kg和starcool TOR 0.5kg、荧光绿2g加入到步骤1)中充分搅拌溶解，得透明溶液。

4)将上述步骤2)中的物料缓慢投入到步骤3)中混合均匀，得全合成玻璃切削液。

上述实施例的使用方法：

按以下比例配置：去离子水：全合成玻璃切削液＝92％：3％。将切削液和去离子水混合并使搅拌器在1000rpm的转速下搅拌5分钟，得到悬浮稳定的工作液供切削设备使用。

实施例4

该玻璃切削液包括按质量百分比计的组分如下：

硼酸三乙醇胺酯7份，癸二酸2份，PEG-400 4份，聚丙烯酰胺0.002份，聚磷酸铵5份，starcool TOR 0.2份，荧光绿0.002份，碱性电解水82份。

本实施例采用分子量为1200万-1500万的阴离子型聚丙烯酰胺，聚磷酸铵为聚合度5-8的水溶性聚磷酸铵。

上述实施例的制备方法：

1)将癸二酸2kg加入到所需1/2量的碱性电解水41kg中，充分搅拌溶解癸二酸，得到透明溶液。

2)将聚丙烯酰胺2g用剩下的1/2量的碱性电解水41kg充分搅拌溶解，得溶液备用。

3)将硼酸三乙醇胺酯7kg、PEG-400 4kg、聚磷酸铵5kg和starcool TOR 0.2kg、荧光绿2g加入到步骤1)中充分搅拌溶解，得透明溶液。

4)将上述步骤2)中的物料缓慢投入到步骤3)中混合均匀，得全合成玻璃切削液。

上述实施例的使用方法：

按以下比例配置：去离子水：全合成玻璃切削液＝96％：5％。将切削液和去离子水混合并使搅拌器在1000rpm的转速下搅拌5分钟，得到悬浮稳定的工作液供切削设备使用。

实施例5

该玻璃切削液包括按质量百分比计的组分如下：

硼酸三乙醇胺酯5份，癸二酸3份，PEG-400 3份，聚丙烯酰胺0.002份，聚磷酸铵3份，starcool TOR 0.5份，荧光绿0.002份，碱性电解水86份。本实施例采用分子量为1400万-2000万的非离子型聚丙烯酰胺，聚磷酸铵为聚合度12-17的水溶性聚磷酸铵。

上述实施例的制备方法：

1)将癸二酸3kg加入到所需1/2量的碱性电解水43kg中，充分搅拌溶解癸二酸，得到透明溶液。

2)将聚丙烯酰胺2g用剩下的1/2量的碱性电解水43kg充分搅拌溶解，得溶液备用。

3)将硼酸三乙醇胺酯5kg、PEG-400 3kg、聚磷酸铵3kg和starcool TOR 0.5kg、荧光绿2g加入到步骤1)中充分搅拌溶解，得透明溶液。

4)将上述步骤2)中的物料缓慢投入到步骤3)中混合均匀，得全合成玻璃切削液。

上述实施例的使用方法：

按以下比例配置：去离子水：全合成玻璃切削液＝95％：5％。将切削液和去离子水混合并使搅拌器在1000rpm的转速下搅拌5分钟，得到悬浮稳定的工作液供切削设备使用。

表一为本发明实施例1至实施例5的玻璃切削液的5％稀释液的性能测试方法及测试结果：

表一

表二为本发明实施例1至实施例5的玻璃切削液的5％稀释液的与清水的切削效果对比：

表二

通过表一、表二表明本发明切削液从多方面基础性能优于市售产品。

将本发明切削液推广给光学玻璃、摄像头镜片、LCD玻璃面板、光学仪器等精密玻璃元器件的加工企业使用。一致反馈本发明产品清洗性能优越，刀具磨具使用周期长，切削玻璃粉沉降速度快，玻璃工件表面无划伤，产品良率高，操作切削机台无腐蚀现象，现场操作人员无过敏反应。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种全合成玻璃切削液，其主体成分以重量份计包括：硼酸三乙醇胺酯B(OCH₂CH₂NH₂)₃5-15份，癸二酸1-3份，PEG-400 2-5份，聚丙烯酰胺0.001-0.003份，聚磷酸铵2-5份，starcool TOR 0.1-0.5份，荧光绿0.001-0.002份，碱性电解水60-90份，所述的聚磷酸铵为聚合度5-20的水溶性聚磷酸铵。

2.根据权利要求1所述的全合成玻璃切削液，其特征在于，硼酸三乙醇胺酯10份，癸二酸2份，PEG-400 4份，聚丙烯酰胺0.001份，聚磷酸铵3份，starcool TOR 0.2份，荧光绿0.001份，碱性电解水80份。

3.根据权利要求1所述的全合成玻璃切削液，其特征在于，所述的聚丙烯酰胺为分子量1200万-2000万的阴离子型聚丙烯酰胺。

4.根据权利要求1所述的全合成玻璃切削液，其特征在于，所述的聚丙烯酰胺为分子量1300万-1500万的阴离子型聚丙烯酰胺。

5.根据权利要求1所述的全合成玻璃切削液，其特征在于，所述的碱性电解水为pH值11.5~12.5强碱性电解水。

6.一种全合成玻璃切削液的制备方法，其特征在于：

（1）将癸二酸加入到所需1/2量的碱性电解水中，充分搅拌溶解癸二酸，得到透明溶液；

（2）将聚丙烯酰胺用剩下的1/2量的碱性电解水充分搅拌溶解，得溶液备用；

（3）将硼酸三乙醇胺酯、PEG-400、聚磷酸铵、starcool TOR和荧光绿加入到步骤（1）中充分搅拌溶解，得透明溶液；

（4）将上述步骤（2）中的物料缓慢投入到步骤（3）中混合均匀，得全合成玻璃切削液。