CN110257147B - 一种水基光学芯取磨边液及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种水基光学芯取磨边液，涉及光学镜片加工技术领域。该水基光学芯取磨边液按照重量份数计，包括基础液40‑50份、抗磨剂4‑8份、月桂酸三乙醇胺硼酸酯8‑12份、三乙醇胺5‑10份、乙二胺四乙酸二钠2‑4份、丙二醇丁醚1‑3份、沉降剂2‑5份、渗透助剂0.5‑1份、偶合剂0.5‑2份、消泡剂0.1‑0.3份、以及水15‑40份。该磨边液润滑性好，结合水性特有的冷却性，对大直径光学玻璃芯取加工时起到很强的润滑冷却作用，提高产品加工效率，减少产品润滑冷却不够出现的烧伤、白点、崩边现象，水性更环保。

Description

一种水基光学芯取磨边液及其制备方法
技术领域
本发明涉及光学镜片加工技术领域，且特别涉及一种光学芯取磨边液及其制备方法。
背景技术
光学镜片的冷加工过程中，芯取加工步骤对光学镜片的质量具有重要影响，该过程为将研磨后的光学镜片两个面的曲率中心与几何中心合致，利用金刚石砂轮磨外圆。传统的油基芯取磨边液由于生物降解性差、环境污染等问题，逐渐向更为安全环保的水基芯取磨边液发展。水基芯取磨边液具有良好的冷却性，能够防止产品烧伤，且易于清洗，具有较好的应用前景。此外，传统的油基芯取磨边液在加工过程中容易因为冷却性能不足而造成镜片发白现象，在光学镜片表面形成多个白点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水基光学芯取磨边液，此磨边液具有良好的润滑和冷却性能。
本发明的另一目的在于提供一种水基光学芯取磨边液的制备方法，步骤简单，可实现大规模生产。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
本发明提出一种水基光学芯取磨边液，按照重量份计，包括如下组分：
基础液40-50份、抗磨剂4-8份、月桂酸三乙醇胺硼酸酯8-12份、三乙醇胺5-10份、乙二胺四乙酸二钠2-4份、丙二醇丁醚1-3份、沉降剂2-5份、渗透助剂0.5-1份、偶合剂0.5-2份、消泡剂0.1-0.3份以及水15-40份。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述基础液选自脂肪族聚氧乙烯醚、聚醚三元醇、丙二醇嵌段聚醚中的一种或多种。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述抗磨剂选自改性磷酸酯、硫酸化油和石油磺酸钡中的一种或多种。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述沉降剂选自阳离子聚丙烯酰胺和聚丙二醇的复合物。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述偶合剂选自乙二醇、聚丙二醇醚、丙三醇、脂肪醇醚中的一种或多种。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述渗透助剂选自改性聚乙烯亚胺。
本发明还提供上述的水基光学芯取磨边液的制备方法，包括如下步骤：
在1/3-2/3的基础液中加入所述抗磨剂、所述月桂酸三乙醇胺硼酸酯、所述三乙醇胺、所述乙二胺四乙酸二钠、所述渗透助剂和所述偶合剂，混合得到第一混合液；
在剩余的所述基础液中加入所述沉降剂，混合得到第二混合液；
将第一混合液和第二混合液混合后，依次加入所述丙二醇丁醚、所述水和所述消泡剂得到所述水基光学芯取磨边液。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述月桂酸三乙醇胺硼酸酯按如下步骤制得：
将月桂酸升温至80～100℃，加入三乙醇胺，通N2保护，加入甲苯，搅拌后升温至140～160℃，反应7～9h，得到月桂酸三乙醇胺；
所述月桂酸三乙醇胺与硼酸在180-220℃反应3-6h，得到月桂酸三乙醇胺硼酸酯。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述抗磨剂选自改性磷酸酯、硫酸化油和石油磺酸钡中的一种或多种，所述改性磷酸酯按照如下步骤制得：
将蓖麻油与二乙醇胺反应，得到具有酰胺基和羟基活性物的烷醇酰胺；所述烷醇酰胺与焦磷酸反应，得到改性磷酸酯。
本发明实施例的水基光学芯取磨边液及其制备方法的有益效果是：
本发明的水基光学芯取磨边液采用合适配比的基础液、水、月桂酸三乙醇胺硼酸酯等，对大直径光学玻璃芯取加工起到了很强的润滑以及冷却作用，提高产品的加工效率。
配方环保，以月桂酸三乙醇胺硼酸酯为防锈剂和抗磨剂，对生产设备不产生腐蚀。月桂酸三磷酸酯和改性磷酸酯复配使用，在金刚石边界形成润滑膜，抗磨性能佳，兼具抗磨官能团和抑菌官能团。且二者粘附在金刚石砂轮表面优先吸附，阻止玻璃屑成分在砂轮表面粘附。
三乙醇胺能够保证加工过程中光学镜片的表面质量，对加工产生的玻璃屑具有良好的去除能力；沉降剂有助于加工产生的玻璃屑沉降，避免堵塞，减少二次摩擦；丙二醇丁醚有助于磨边液在光学镜片波表面的成膜性能，进一步提高润滑性等。通过多种组分协同增效，提高产品加工效率，尤其是通过在水基光学芯取磨边液加入月桂酸三磷酸酯和改性磷酸酯，形成极强的润滑性能，改善现有的光学芯取磨边液因润滑或冷却不够出现的烧伤、白点、崩边现象，通过本发明提供的水基光学芯取磨边液获得的光学镜片几乎无白点或崩边等不良现象，且水性良好的冷却性能避免发生烧伤现象。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为采用本发明实施例1提供的水基光学芯取磨边液获得的光学镜片产品图；
图2为采用本发明对比例3提供的油性光学芯取磨边液获得的光学镜片产品图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的水基光学芯取磨边液及其制备方法进行具体说明。
本发明实施例提供一种水基光学芯取磨边液，按照重量份计，包括如下组分：基础液40-50份、抗磨剂4-8份、月桂酸三乙醇胺硼酸酯8-12份、三乙醇胺5-10份、乙二胺四乙酸二钠2-4份、丙二醇丁醚1-3份、沉降剂2-5份、渗透助剂0.5-1份、偶合剂0.5-2份、消泡剂0.1-0.3份以及水15-40份。
在较佳的实施例中，基础液选自脂肪族聚氧乙烯醚、聚醚三元醇、丙二醇嵌段聚醚中的一种或多种。更为优选地，基础液为脂肪族聚氧乙烯醚，分子式为RO(CH2CH2O)n，其中，R为C7～9，n＝5。以脂肪族聚氧乙烯醚为基础液，可溶于水，改变传统的油性润滑剂，润滑和水冷效果好。
在较佳的实施例中，抗磨剂选自改性磷酸酯、硫酸化油和石油磺酸钡中的一种或多种。更为优选地，抗磨剂选自质量比为2:1的改性磷酸酯和硫酸化油。改性磷酸酯与硫系的硫酸化油复配使用，具有良好的抗磨增强效果，易于在金刚石边界形成稳定的润滑膜，且兼具抗磨官能团和抑菌官能团，提高水基磨边液的产品稳定性。
进一步地，在较佳的实施例中，改性磷酸酯按照如下步骤制得：
将蓖麻油与二乙醇胺反应，得到具有酰胺基和羟基活性物的烷醇酰胺；所述烷醇酰胺与焦磷酸反应，得到改性磷酸酯。
在一个具体的实施例中，改性磷酸酯的制备步骤为：将100g蓖麻油与30mL甲醇、KOH 0.5g混合，加热回流7h，中和、除去甲醇、分离后，得到蓖麻油甲酯。将50g蓖麻油甲酯、17g二乙醇胺和1g氢氧化钾混合，在氮气保护下，真空条件下加热至120℃反应3h得到烷醇酰胺。将烷醇酰胺和甲苯置于四颈瓶中，加入焦磷酸，焦磷酸与烷醇酰胺摩尔比为1:3，在氮气条件下，升温至140℃反应8h后，经纯化得到改性磷酸酯。改性磷酸酯通过引入长链烷基，更容易渗入到光学镜片表面，润滑效果更佳。
在较佳的实施例中，沉降剂选自阳离子聚丙烯酰胺和聚丙二醇的复合物。采用上述沉降剂，有助于优先扩散至玻璃屑表面，对加工产生的玻璃屑絮凝沉降，避免堵塞，减少二次摩擦。
在较佳的实施例中，偶合剂选自乙二醇、聚丙二醇醚、丙三醇、脂肪醇醚中的一种或多种。偶合剂能够提高水基磨边液的稳定性，促进多种组分稳定分散，以更好地发挥多组分协同作用。
在较佳的实施例中，渗透助剂选自改性聚乙烯亚胺。渗透助剂能够加快光学镜片和金刚石砂轮表面润滑膜的快速形成，避免产生划伤、白斑等。
在一个具体的实施例中，改性聚乙烯亚胺的制备步骤如下：将10g马来酸酐和5g氢氧化钠加水溶解，然后加入质量分数为30％的聚乙烯亚胺溶液，置于高压反应釜中，在140℃条件下加热反应2h，得到改性聚乙烯亚胺。得到的改性聚乙烯亚胺具有胺基和羟基官能团，分散性好，助渗透效果更佳，且能够阻止颗粒物质在金刚石砂轮表面的沉积。
在较佳的实施例中，消泡剂选自乳化硅油、聚氧丙烯甘油醚、聚二甲基硅氧烷中的一种或多种。消泡剂能够迅速起到消泡、抑泡作用。
本发明实施例还提供一种上述的水基光学芯取磨边液的制备方法，包括如下步骤：
S1，在1/3-2/3的基础液中加入抗磨剂、月桂酸三乙醇胺硼酸酯、三乙醇胺、乙二胺四乙酸二钠、渗透助剂和偶合剂，混合得到第一混合液；
S2，在剩余的基础液中加入沉降剂，混合得到第二混合液；
S3，将第一混合液和第二混合液混合后，依次加入丙二醇丁醚、水和消泡剂得到水基光学芯取磨边液。
先将抗磨剂、月桂酸三乙醇胺硼酸酯、三乙醇胺、乙二胺四乙酸二钠、渗透助剂和偶合剂与部分基础液混合，再将沉降剂与剩余基础液混合，最后再加入丙二醇丁醚、水和消泡剂，通过特定的组分混合顺序，能够改善各组分的分散效果，提高产品的稳定性。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，月桂酸三乙醇胺硼酸酯按如下步骤制得：
将月桂酸升温至80～100℃，加入三乙醇胺，通N2保护，加入甲苯，搅拌后升温至140～160℃，反应7～9h，得到月桂酸三乙醇胺；
所述月桂酸三乙醇胺与硼酸在180-220℃反应3-6h，得到月桂酸三乙醇胺硼酸酯。
在硼酸酯中引入长碳链和氮元素，长碳链具有防锈作用，降低硼酸酯的使用用量。硼的缺电子和氮的反应活性能够促使在在金刚石砂轮表面形成高强度的吸附膜或化学反应膜，具有优秀的减摩和抗磨效果，且由于氮元素的配位效应，能够提高月桂酸三乙醇胺硼酸酯的水解稳定性。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供一种水基光学芯取磨边液，按照重量份数，包括：
脂肪族聚氧乙烯醚45份、改性磷酸酯4份、硫酸化油2份、月桂酸三乙醇胺硼酸酯10份、三乙醇胺6份、乙二胺四乙酸二钠3份、丙二醇丁醚2份、阳离子聚丙烯酰胺2份、聚丙二醇2份、改性聚乙烯亚胺0.8份、乙二醇1份、消泡剂0.2份以及水30份。
制备步骤如下：
S1，在1/2的脂肪族聚氧乙烯醚中加入改性磷酸酯、硫酸化油、月桂酸三乙醇胺硼酸酯、三乙醇胺、乙二胺四乙酸二钠、改性聚乙烯亚胺和乙二醇，混合得到第一混合液；
S2，在剩余的脂肪族聚氧乙烯醚中加入阳离子聚丙烯酰胺和聚丙二醇，混合得到第二混合液；
S3，将第一混合液和第二混合液混合后，依次加入丙二醇丁醚、水和消泡剂得到水基光学芯取磨边液。
实施例2
本实施例提供一种水基光学芯取磨边液，按照重量份数，包括：
脂肪族聚氧乙烯醚45份、硫酸化油6份、月桂酸三乙醇胺硼酸酯10份、三乙醇胺6份、乙二胺四乙酸二钠3份、丙二醇丁醚2份、阳离子聚丙烯酰胺2份、聚丙二醇2份、改性聚乙烯亚胺0.8份、乙二醇1份、消泡剂0.2份以及水30份。
制备步骤如实施例1所示。
实施例3
本实施例提供一种水基光学芯取磨边液，按照重量份数，包括：
脂肪族聚氧乙烯醚45份、改性磷酸酯4份、硫酸化油2份、月桂酸三乙醇胺硼酸酯10份、三乙醇胺6份、乙二胺四乙酸二钠3份、丙二醇丁醚2份、阳离子聚丙烯酰胺2份、聚丙二醇2份、聚乙烯亚胺0.8份、乙二醇1份、消泡剂0.2份以及水30份。
制备步骤如实施例1所示。
实施例4
本实施例提供一种水基光学芯取磨边液，按照重量份数，包括：
脂肪族聚氧乙烯醚40份、改性磷酸酯2份、硫酸化油4份、月桂酸三乙醇胺硼酸酯8份、三乙醇胺8份、乙二胺四乙酸二钠2份、丙二醇丁醚83份、阳离子聚丙烯酰胺1份、聚丙二醇1份、改性聚乙烯亚胺1份、乙二醇1份、消泡剂0.1份以及水40份。
制备步骤如实施例1所示。
实施例5
本实施例提供一种水基光学芯取磨边液，按照重量份数，包括：
脂肪族聚氧乙烯醚45份、改性磷酸酯4份、硫酸化油2份、月桂酸三乙醇胺硼酸酯10份、三乙醇胺6份、乙二胺四乙酸二钠3份、丙二醇丁醚2份、阳离子聚丙烯酰胺2份、聚丙二醇2份、改性聚乙烯亚胺0.8份、乙二醇1份、消泡剂0.2份以及水30份。
制备步骤如下：将上述各组分直接混合得到水基光学芯取磨边液。
对比例1
本对比例提供一种水基光学芯取磨边液，按照重量份数，包括：
脂肪族聚氧乙烯醚45份、改性磷酸酯4份、硫酸化油2份、三乙醇胺硼酸酯10份、三乙醇胺6份、乙二胺四乙酸二钠3份、丙二醇丁醚2份、阳离子聚丙烯酰胺2份、聚丙二醇2份、改性聚乙烯亚胺0.8份、乙二醇1份、消泡剂0.2份以及水30份。
制备步骤如下：
S1，在1/2的脂肪族聚氧乙烯醚中加入改性磷酸酯、硫酸化油、三乙醇胺硼酸酯、三乙醇胺、乙二胺四乙酸二钠、改性聚乙烯亚胺和乙二醇，混合得到第一混合液；
S2，在剩余的脂肪族聚氧乙烯醚中加入阳离子聚丙烯酰胺和聚丙二醇，混合得到第二混合液；
S3，将第一混合液和第二混合液混合后，依次加入丙二醇丁醚、水和消泡剂得到水基光学芯取磨边液。
对比例2
本对比例提供一种水基光学芯取磨边液，按照重量份数，包括：
脂肪族聚氧乙烯醚45份、改性磷酸酯4份、硫酸化油2份、月桂酸三乙醇胺硼酸酯10份、三乙醇胺6份、乙二胺四乙酸二钠3份、改性聚乙烯亚胺0.8份、乙二醇1份、消泡剂0.2份以及水30份。
制备步骤如下：
S1，在1/2的脂肪族聚氧乙烯醚中加入改性磷酸酯、硫酸化油、三乙醇胺硼酸酯、三乙醇胺、乙二胺四乙酸二钠、改性聚乙烯亚胺和乙二醇，混合得到第一混合液；
S2，在剩余的脂肪族聚氧乙烯醚中加入阳离子聚丙烯酰胺和聚丙二醇，混合得到第二混合液；
S3，将第一混合液和第二混合液混合后，依次加入水和消泡剂得到水基光学芯取磨边液。
对比例3
油性光学芯取磨边液：矿物油38％，抗氧化剂1％，三油酸甘油酯38％，防锈剂4％，硫化烯烃8％，清净分散剂2％、乳化剂6％、硬脂酸3％。
试验例1
分别采用实施例1-5和对比例1-3提供的光学芯取磨边液进行光学镜片芯取加工，每种磨边液加工100个产品，统计具有烧伤、崩边和白点现象的产品率，并统计产品合格率。结果如表1所示。
表1
Figure BDA0002096749690000091
Figure BDA0002096749690000101
如图2所示，当采用对比例3提供的磨边液进行加工时，光学镜片上存在多处发白点，而使用本发明实施例1提供的磨边液进行加工时，镜片几乎没有发白点存在。
试验例2
取1g玻璃屑粉末，分散于100g样品中，样品为实施例1-5和对比例1-3提供的光学芯取磨边液，超声处理30min，静置观察沉降情况，同时记录时间，观察玻璃屑粉末的沉降情况，测试结果见表2。
表2
沉降情况
实施例1 6h内沉降完全，上层呈均匀液体
实施例2 6h内沉降完全，上层呈均匀液体
实施例3 6h内沉降完全，上层呈均匀液体
实施例4 9h内沉降完全，上层呈均匀液体
实施例5 12h内沉降完全，上层液体略有分层
对比例1 6h内沉降完全，上层液体略有分层
对比例2 24h内沉降不完全，上层液体浑浊
对比例3 24h内沉降不完全，上层液体浑浊
试验例3
1.对样品的防锈蚀性能分别进行单片试验，试验相对湿度约为95％，温度为(60±2)℃。试片尺寸50mm×50mm，厚度3～5mm，试片经打磨抛光处理后用汽油、酒精洗净后吹干待用，在已经处理好的试片上分别滴5滴磨边液，各液滴之间保持一定的距离，然后把试片放入润湿槽中的瓷板上，盖好盖子，在保持其他试验条件不变的情况下，24h后观察试片的防锈缓蚀率；然后以24h为起点进行连续试验，分别在24，28，36，48，60，72h时观察试片锈蚀情况。
2.防腐杀菌性能试验利用Mikrocount Combi细菌测试片分别蘸取磨边液样品，放置于30～35℃环境下进行菌丝培养，培养时间为72h，然后取1环菌台放入10mL双蒸水中通过振荡处理后制片，菌丝显微检测采用CTR5000显微镜，用20倍目镜和100倍物镜放大2000倍后观察比较样品的菌丝显微情况。
试验结果见表3。
表3
Figure BDA0002096749690000111
a防锈试验：A级：5滴全无锈；B级：1滴有轻微锈迹；C级：2～3滴有轻微锈迹；D级：4～5滴有明显锈迹。
b：Ⅰ级：几乎无菌丝；Ⅱ级：少量菌丝；Ⅲ级：菌丝面积达到半数；Ⅳ级：几乎全部覆盖菌丝。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (7)

1.一种水基光学芯取磨边液，其特征在于，按照重量份计，包括如下组分：
基础液40-50份、抗磨剂4-8份、月桂酸三乙醇胺硼酸酯8-12份、三乙醇胺5-10份、乙二胺四乙酸二钠2-4份、丙二醇丁醚1-3份、沉降剂2-5份、渗透助剂0.5-1份、偶合剂0.5-2份、消泡剂0.1-0.3份、以及水15-40份；所述沉降剂选自阳离子聚丙烯酰胺和聚丙二醇的复合物。
2.根据权利要求1所述的水基光学芯取磨边液，其特征在于，所述基础液选自脂肪族聚氧乙烯醚、聚醚三元醇、丙二醇嵌段聚醚中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的水基光学芯取磨边液，其特征在于，所述抗磨剂选自改性磷酸酯、硫酸化油和石油磺酸钡中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的水基光学芯取磨边液，其特征在于，所述偶合剂选自乙二醇、聚丙二醇醚、丙三醇、脂肪醇醚中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的水基光学芯取磨边液，其特征在于，所述渗透助剂选自改性聚乙烯亚胺。
6.一种如权利要求1-5任意一项所述的水基光学芯取磨边液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
在1/3-2/3的基础液中加入所述抗磨剂、所述月桂酸三乙醇胺硼酸酯、所述三乙醇胺、所述乙二胺四乙酸二钠、所述渗透助剂和所述偶合剂，混合得到第一混合液；
在剩余的所述基础液中加入所述沉降剂，混合得到第二混合液；
将第一混合液和第二混合液混合后，依次加入所述丙二醇丁醚、所述水和所述消泡剂得到所述水基光学芯取磨边液；所述月桂酸三乙醇胺硼酸酯按如下步骤制得：
将月桂酸升温至80～100℃，加入三乙醇胺，通N2保护，加入甲苯，搅拌后升温至140～160℃，反应7～9h，得到月桂酸三乙醇胺；
所述月桂酸三乙醇胺与硼酸在180-220℃反应3-6h，得到月桂酸三乙醇胺硼酸酯。
7.根据权利要求6所述的水基光学芯取磨边液的制备方法，其特征在于，所述抗磨剂选自改性磷酸酯、硫酸化油和石油磺酸钡中的一种或多种，所述改性磷酸酯按照如下步骤制得：
将蓖麻油与二乙醇胺反应，得到具有酰胺基和羟基活性物的烷醇酰胺；所述烷醇酰胺与焦磷酸反应，得到改性磷酸酯。
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