CN111518603A - 一种水性全合成蓝宝石玻璃切割液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水性全合成蓝宝石玻璃切割液，包括按重量百分比计的嵌段聚醚20‑30％、偶联剂13‑18％、破乳剂10‑15％、pH值稳定剂5‑10％、助溶剂5‑10％、消泡剂0.8‑1.2％、沉降剂0.4‑0.6％，余量为去离子水；配方中各原料协同作用，得到的切割液润滑性能佳、使用寿命长，清洗和排放方便、成本低，长期保存不易变质，对人和环境友好；蓝宝石玻璃的切割时粉末沉降快，冷却效率高，产品良性率高，节省了大量的加工成本。本发明还公开了一种上述水性全合成蓝宝石玻璃切割液的制备方法，工艺简单，对设备和操作条件要求较低，生产成本低，适于大规模生产应用。

Description

一种水性全合成蓝宝石玻璃切割液及其制备方法

技术领域

本发明涉及蓝宝石玻璃加工技术领域，尤其涉及一种水性全合成蓝宝石玻璃切割液及其制备方法。

背景技术

蓝宝石玻璃具有耐高温、导热好、硬度高、化学稳定性好等优势，其硬度比不锈钢、镁合金等材料硬度还要强，因此常被用来代替其它光学材料制作光学元件、高档手机、手表、红外及远红外军用装备等方面，市场前景广阔。为满足这些高精度行业需求，快速高效地加工出高质量的蓝宝石器件便变得越来越重要。但蓝宝石玻璃本身硬度大、强度高的特点，会使加工过程中刀具更容易磨损，导致加工效率降低甚至产生产品崩边，故蓝宝石玻璃加工对切割液的要求较一般玻璃切削液高。

目前市场上加工蓝宝石玻璃的切割液主要有两种，一是采用石蜡基础油为主材，以极压剂、含硫剂、含磷极压剂配伍起来的油性切割液。这种切割液有着明显的缺点：线切割下来的玻璃粉末悬浮在油性体系中，导致加工液粘度不断增大，造成以下问题：①冷却效果降低；②润滑性降低，加工不良率增加；③切割液寿命降低，平均寿命仅4个小时左右；同时由于是油性体系，后续的清洗成本也是极高。二是采用环烷基础油为主材，以乳化剂、极压剂、防锈剂配伍的切割液。这种切割液在使用时根据加工要求以一定比例兑水使用，这种体系相对油性体系的优点是冷却性能好，清洗成本低；但也有着一个明显的缺点：由于乳化剂的存在，切割下来的玻璃粉末不能得到有效沉降，进而导致冷却效果降低、寿命降低、加工良率降低的问题。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种水性全合成蓝宝石玻璃切割液，配方中各原料的协同作用，使得到的切割液润滑性能佳、使用寿命长，清洗和排放成本低，长期保存不易变质，对人和环境友好；蓝宝石玻璃的切割时粉末沉降快，冷却效率高，产品良性率高，节省了大量的加工成本，促进了行业的发展。

本发明的目的之二在于提供一种上述水性全合成蓝宝石玻璃切割液的制备方法，工艺简单，对设备和操作条件要求较低，生产成本低，具有可重复性，适于大规模的生产应用。

本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

一种水性全合成蓝宝石玻璃切割液，包括按重量百分比计的如下原料：嵌段聚醚20-30％、偶联剂13-18％、破乳剂10-15％、pH值稳定剂5-10％、助溶剂5-10％、消泡剂0.8-1.2％、沉降剂0.4-0.6％，余量为去离子水。

优选地，所述水性全合成蓝宝石玻璃切割液包括按重量百分比计的如下原料：嵌段聚醚24％、偶联剂15％、破乳剂12％、pH值稳定剂8％、助溶剂6％、消泡剂1％、沉降剂0.5％、去离子水33.5％。

优选地，所述嵌段聚醚为巴斯夫嵌段聚醚PE6200。

所述偶联剂为异己二醇。

所述破乳剂为聚醚L64。

所述pH值稳定剂为三乙醇胺。

所述助溶剂为异丙醇。

所述消泡剂为2,5,8,11-四甲基-6-十二碳炔-5,8-二醇。

进一步地，所述沉降剂为季胺化合物；优选地，所述季胺化合物为巴克曼Busan77。

实现本发明的第二个目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种所述水性全合成蓝宝石玻璃切割液的制备方法，包括以下步骤：

将嵌段聚醚与去离子水混合均匀后，依次加入偶联剂、破乳剂、pH值稳定剂、助溶剂、消泡剂和沉降剂，每加一种原料需搅拌至混合均匀后再加入下一种原料，所有原料加入完成后搅拌均匀即得水性全合成蓝宝石玻璃切割液。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

1.本发明的蓝宝石玻璃切割液采用水基取代油基，并以巴斯夫嵌段聚醚PE6200为主材，具有优异的润滑与低泡性能，与切割液中的其他组分有很好的相容性。其中，异己二醇作为偶联剂，能将PE6200与水很好地偶合，形成稳定的透明液体；聚醚L64(海安)和消泡剂均属于非离子型表面活性剂，消泡、润湿作用显著，可以有效降低体系表面张力，与巴斯夫嵌段聚醚PE6200的相容性好，可以形成稳定的体系；助溶剂异丙醇本身具有良好的亲水性，可实现切割液与水以任意比例稀释；三乙醇胺则可以调节切割液至弱碱性体系，有助于延长切割液的使用寿命。上述巴斯夫嵌段聚醚PE6200、聚醚L64、三乙醇胺、消泡剂均有一定的润滑、润湿、抑泡的性能，配方中各原料的协同作用，使得到的切割液润滑性能佳，冷却效率高，切割液的使用寿命长，蓝宝石玻璃的切割良性率高。

2.本发明采用巴克曼Busan77作为沉降剂，具有优异的絮凝沉降性、抗杂油及破乳性，可使线切割下来的蓝宝石玻璃粉末得到有效沉降，确保工件的加工良率和切割液的使用寿命。同时，该沉降剂还是一种广谱性微生物杀菌剂，可确保切割液60天内不变质、不发臭，而且对人友好，不会有过敏或刺激性。

3.本发明切割液中的聚醚L64在切割液中主要起到了破乳化的作用，与沉降剂配合作用，避免了乳化剂的存在导致的线切割下来的玻璃粉末不能得到有效沉降得问题；同时聚醚L64还具有抗静电作用，避免了线切割加工中因静电导致钢丝断裂。

4.本发明切割液中的助溶剂异丙醇还具有良好的脱油脱脂性能，有助于工件的清洗；同时，偶联剂异己二醇也具有优异的溶解力，可使切割液不易粘附在工件上，两者相互配合，协同作用，能显著降低清洗和排放成本，节省了大量的加工成本。

5.本发明水性全合成蓝宝石玻璃切割液的制备方法，工艺简单，对设备和操作条件要求较低，生产成本低，具有可重复性，适于大规模的生产应用。

具体实施方式

下面，结合具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

一种水性全合成蓝宝石玻璃切割液，包括按重量百分比计的如下原料：

嵌段聚醚20-30％、偶联剂13-18％、破乳剂10-15％、pH值稳定剂5-10％、助溶剂5-10％、消泡剂0.8-1.2％、沉降剂0.4-0.6％，余量为去离子水。

优选地，上述嵌段聚醚为巴斯夫嵌段聚醚PE6200，具有优异的润滑与低泡性能，在体系中起到润滑、乳化、分散、抑泡等作用；在酸、碱、盐溶液中稳定性好，可在硬水中应用，在高浓度Ca²⁺、Mg²⁺体系中依然表现出色；与阴离子、阳离子和其他非离子表面活性剂有很好的相容性，可以形成稳定的体系。

上述偶联剂为异己二醇，即2-甲基-2,4-戌二醇，具有良好的偶联功能，能将PE6200与水很好地偶合，形成稳定的透明液体；同时，异己二醇还具有优异的溶解力，使切割液不易粘附在工件上，有助于工件的清洗。

上述破乳剂为聚醚L64，购于江苏省海安石油化工厂，成份为聚氧乙烯、聚氧丙烯嵌段聚合物，属于非离子型表面活性剂，具有浊点高、相溶性好、润滑性强、消泡抑泡等特点。聚醚L64在切割液中起到了破乳化的作用，而且具有抗静电作用，避免线切割加工中因静电导致钢丝断裂。

上述pH值稳定剂为三乙醇胺，在体系中起到了润滑、润湿、分散等作用，可以提高切割液PH值至弱碱性体系，有助于延长切割液的使用寿命。

上述助溶剂为异丙醇溶剂，本身具有良好的亲水性，可实现切割液与水以任意比例稀释，同时具有良好的脱油脱脂性能，有助于工件的清洗。

上述消泡剂为2,5,8,11-四甲基-6-十二碳炔-5,8-二醇，是一种非离子型表面活性剂，可以有效降低体系表面张力，特别是在细缝渗透方面性能优异，保证在刀具和蓝宝石材料间形成连续有效的润滑膜层，防止干磨，在体系中还表现出优异的稳泡、抑泡等作用。

上述沉降剂为季胺化合物，优选为巴克曼Busan77，常用作金属加工液添加剂。本发明将其应用于蓝宝石切割液，具有优异的絮凝沉降性、抗杂油及破乳性性能，使线切割下来的蓝宝石玻璃粉末得到有效沉降，确保工件的加工良率和切割液的使用寿命。此外，巴克曼Busan77还是一种广谱性微生物杀菌剂，杀菌性能好，可确保切割液60天内不变质、不发臭，而且对人友好，不会有过敏或刺激性。

本发明的水性全合成蓝宝石玻璃切割液外观为透明淡黄液体，5％水溶液的PH值为8-9，密度(20℃)为1.05-1.1g/ml，原液折射率为45-48，兑水使用折射率为8-10。

一种水性全合成蓝宝石玻璃切割液的制备方法，包括以下步骤：

将嵌段聚醚与去离子水混合均匀后，依次加入偶联剂、破乳剂、pH值稳定剂、助溶剂、消泡剂和沉降剂，每加一种原料需搅拌至混合均匀后再加入下一种原料，所有原料加入完成后搅拌均匀即得水性全合成蓝宝石玻璃切割液。

实施例1

一种水性全合成蓝宝石玻璃切割液，包括按重量百分比计的如下原料：

巴斯夫嵌段聚醚PE6200 20％、异己二醇13％、聚醚L64(海安)15％、三乙醇胺5％、异丙醇5％、2,5,8,11-四甲基-6-十二碳炔-5,8-二醇0.8％、巴克曼Busan77 0.4％、去离子水40.8％。

本实施例的水性全合成蓝宝石玻璃切割液通过以下方法制备：

1)将40.8份去离子水与20份巴斯夫嵌段聚醚PE6200混合，搅拌5分钟，此时液体呈浑浊状；

2)向1)的混合液中加入13份异己二醇，搅拌5分钟，此时液体呈透明状，并伴有明显气泡；

3)向2)的混合液加入15份聚醚L64，搅拌5分钟，此时液体呈透明状，气泡明显减少；

4)向3)的混合液加入5份三乙醇胺，搅拌5分钟，此时液体呈淡黄透明状，并伴有少量氨的气味，PH值为8.7；

5)向4)的混合液加入5份异丙醇，搅拌5分钟，此时液体呈淡黄透明状，形成稳定体系；

6)向5)的混合液加入0.8份2,5,8,11-四甲基-6-十二碳炔-5,8-二醇并搅拌，取10ml样品在试管中充分摇晃后，泡沫高度小于60ml，且在8秒内完全消除；

7)向6)的混合液加入0.4份巴克曼Busan77并搅拌，实施完成。

实施例2

一种水性全合成蓝宝石玻璃切割液，包括按重量百分比计的如下原料：

巴斯夫嵌段聚醚PE6200 24％、异己二醇15％、聚醚L64(海安)12％、三乙醇胺8％、异丙醇6％、2,5,8,11-四甲基-6-十二碳炔-5,8-二醇1％、巴克曼Busan77 0.5％、去离子水33.5％。

本实施例的水性全合成蓝宝石玻璃切割液的制备方法除原料用量外，与实施例1相同，此处不再详述。

实施例3

一种水性全合成蓝宝石玻璃切割液，包括按重量百分比计的如下原料：

巴斯夫嵌段聚醚PE6200、异己二醇18％、聚醚L64(海安)10％、三乙醇胺10％、异丙醇10％、2,5,8,11-四甲基-6-十二碳炔-5,8-二醇1.2％、巴克曼Busan77 0.6％、去离子水20.2％。

本实施例的水性全合成蓝宝石玻璃切割液的制备方法除原料用量外，与实施例1相同，此处不再详述。

测试例1

按照常规方法对实施例2的水性全合成蓝宝石玻璃切割液的技术指标进行检测，具体如表1所示。

表1实施例2水性全合成蓝宝石玻璃切割液的技术指标检测表

由表1可知，本申请蓝宝石玻璃切割液的各项指标均符合GB9491标准。适用于常见的各种水质，防锈、缓蚀性能好，可以延长刀具的使用寿命。通过上述消泡性实验可以看出，本发明的切割液不易起泡，起泡后可迅速消泡；上述四球试验验证了本发明的切割液具有优异的润滑性能，负荷承载能力高，有利于提高蓝宝石玻璃切割时的良品率，经小批量上机测试得到的蓝宝石玻璃切割良性率达100％，且清洗性能优异。

粉末沉降性能检测：采用摇瓶测试法，将蓝宝石玻璃磨粉后，称取1g加入到200ml的具塞量筒中，再向量筒中加入70ml实施例2的水性全合成蓝宝石玻璃切割液，塞上塞子后上下摇晃量筒，使液体与粉末混合，轻轻放置在桌面，静置观察发现，30s后量筒中上层液体即变得透明澄清，沉降性能较好。

上述实施方式仅为本发明专利的优选实施方式，不能以此来限定本发明专利保护的范围，本领域的技术人员在本发明专利的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明专利所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种水性全合成蓝宝石玻璃切割液，其特征在于，包括按重量百分比计的如下原料：嵌段聚醚20-30％、偶联剂13-18％、破乳剂10-15％、pH值稳定剂5-10％、助溶剂5-10％、消泡剂0.8-1.2％、沉降剂0.4-0.6％，余量为去离子水。

2.根据权利要求1所述的水性全合成蓝宝石玻璃切割液，其特征在于，包括按重量百分比计的如下原料：嵌段聚醚24％、偶联剂15％、破乳剂12％、pH值稳定剂8％、助溶剂6％、消泡剂1％、沉降剂0.5％、去离子水33.5％。

3.根据权利要求1所述的水性全合成蓝宝石玻璃切割液，其特征在于，所述嵌段聚醚为巴斯夫嵌段聚醚PE6200。

4.根据权利要求1所述的水性全合成蓝宝石玻璃切割液，其特征在于，所述偶联剂为异己二醇。

5.根据权利要求1所述的水性全合成蓝宝石玻璃切割液，其特征在于，所述破乳剂为聚醚L64。

6.根据权利要求1所述的水性全合成蓝宝石玻璃切割液，其特征在于，所述pH值稳定剂为三乙醇胺。

7.根据权利要求1所述的水性全合成蓝宝石玻璃切割液，其特征在于，所述助溶剂为异丙醇。

8.根据权利要求1所述的水性全合成蓝宝石玻璃切割液，其特征在于，所述消泡剂为2,5,8,11-四甲基-6-十二碳炔-5,8-二醇。

9.根据权利要求1所述的水性全合成蓝宝石玻璃切割液，其特征在于，所述沉降剂为季胺化合物；所述季胺化合物为巴克曼Busan77。

10.一种如权利要求1-9任一项所述的水性全合成蓝宝石玻璃切割液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将嵌段聚醚与去离子水混合均匀后，依次加入偶联剂、破乳剂、pH值稳定剂、助溶剂、消泡剂和沉降剂，每加一种原料需搅拌至混合均匀后再加入下一种原料，所有原料加入完成后搅拌均匀即得水性全合成蓝宝石玻璃切割液。