CN111518605A - 一种用于蓝宝石加工的全合成切削液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于蓝宝石加工的全合成切削液及其制备方法，所述全合成切削液包括以下重量份的组分：20‑90重量份的水、5‑50重量份的pH缓冲剂、0.1‑10重量份的苯并三氮唑、0.01‑20重量份的增溶剂、1‑40重量份的特种润滑剂、0.01‑2重量份的沉降剂和0.01‑2重量份的醇类润湿分散剂。本发明提供一种用于蓝宝石加工的全合成切削液及其制备方法，所述全合成切削液主要适用于石英和蓝宝石等材质的加工，能满足高润滑性能、皮肤兼容性好、玻璃磨粉沉降快、磨粉沉降后松软不结硬块、且不会腐蚀胶粘剂等各项性能要求。

Description

一种用于蓝宝石加工的全合成切削液及其制备方法

技术领域

本发明涉及切削液领域。更具体地说，本发明涉及一种用于蓝宝石加工的全合成切削液及其制备方法。

背景技术

近年来随着红外技术、微电子和光电子技术的迅猛发展，对光电功能材料的要求也越来越高，传统的光电材料已经很难满足使用要求。在所有的天然材料中，蓝宝石的硬度高，且仅次于金刚石，并且具有良好的透光性、热传导性、电气绝缘性和力学性能，在各行各业中应用广泛，例如：红外军事装置、高强度激光器的窗口材料、发光二极管(LED)的衬底等等。但正是因为其硬度高，并且作为精密材料应用于高科技领域，加工后表面粗糙度的要求严格，所以在加工过程中，需要用到高品质的切削液来满足其加工要求。

国内外现有的蓝宝石加工液以全合成切削液为主，即配方中不含矿物油，但是大多数的切削液产品在保证了蓝宝石加工所需要的润滑水平后，在加工过程中会出现液槽中玻璃磨粉沉降慢的现象，部分甚至会有磨粉堆积后结块非常硬的问题，这会导致加工过程中液的过滤效率低且磨粉处理困难，蓝宝石表面粗糙度合格率低，并且磨粉结块后在机床表面、液槽壁或传送工件的设备上极其难以清除干净。其次，由于高pH值的加工液会造成工人皮肤过敏或腐蚀，因此部分切削液设计为中性配方，相对人体皮肤较温和，但是这种切削液极其容易生菌发臭。此外，在石英和蓝宝石精密加工时常用到固定粘合剂，也称作胶粘剂，这种材料在切削液的碱性环境下极其容易发生腐蚀溶解。

发明内容

本发明针对上述问题，提供一种用于蓝宝石加工的全合成切削液及其制备方法。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种用于蓝宝石加工的全合成切削液，包括以下重量份的组分：

20-90重量份的水、5-50重量份的pH缓冲剂、0.1-10重量份的苯并三氮唑、0.01-20重量份的增溶剂、1-40重量份的特种润滑剂、0.01-2重量份的沉降剂和0.01-2重量份的醇类润湿分散剂。

优选的是，所述的一种用于蓝宝石加工的全合成切削液中，所述pH缓冲剂由单乙醇胺、三乙醇胺和硼酸混合而成。

优选的是，所述的一种用于蓝宝石加工的全合成切削液中，所述pH缓冲剂包括以下重量份的组分：0.1-50重量份的单乙醇胺、0.1-90重量份的三乙醇胺和2-50重量份的硼酸。

优选的是，所述的一种用于蓝宝石加工的全合成切削液中，所述pH缓冲剂的制备方法如下：

将上述重量份的单乙醇胺、三乙醇胺和硼酸依次加入到反应釜中，并于55-80℃的条件下搅拌2小时。

优选的是，所述的一种用于蓝宝石加工的全合成切削液中，所述特种润滑剂由水性高分子聚醚和甘油混合而成。

优选的是，所述的一种用于蓝宝石加工的全合成切削液中，所述特种润滑剂包括以下重量份的组分：0.01-90重量份的水性高分子聚醚和0.01-90重量份甘油。

优选的是，所述的一种用于蓝宝石加工的全合成切削液中，所述特种润滑剂的制备方法如下：

将上述重量份的水性高分子聚醚和甘油加入到反应釜中，并于常温下搅拌30分钟。

本发明还提供一种上述用于蓝宝石加工的全合成切削液的制备方法，包括以下步骤：

S1、将上述重量份的水、pH缓冲剂、苯并三氮唑和增溶剂依次加入到反应釜内，并于40℃的条件下搅拌1小时后，反应釜停止工作；

S2、然后将上述重量份的特种润滑剂、沉降剂和醇类润湿分散剂依次加入到反应釜内，继续搅拌1小时，即得到所述全合成切削液。

本发明通过聚醚类原料复配合成一种特种润滑剂来满足石英和蓝宝石加工的润滑性能和玻璃磨粉沉降性能，该特种润滑剂的使用还可以有助于防止沉降后的玻璃磨粉结硬块，最后形成柔软的粉泥易于清除；另外，本发明通过选用特殊的有机酸、无机酸和胺类按照一定的比例进行复配合成一种特殊的pH缓冲剂，该缓冲剂能保护机床不发生锈蚀，还具有良好的皮肤兼容性和一定的抑菌性能，避免切削液使用过程中发臭，延长切削液的使用周期。

本发明的全合成切削液产品主要适用于石英和蓝宝石等材质的加工，能满足高润滑性能、皮肤兼容性好、玻璃磨粉沉降快、磨粉沉降后松软不结硬块、且不会腐蚀胶粘剂等各项性能要求，在使用过程中不仅能延长磨削所使用的金刚石砂轮寿命，还能加速磨粉沉降，提高过滤效率，磨粉处理更方便容易。此外，本发明产品还具有良好的冷却性能、分散性能，加工后容易清洗，并且抗菌性能好，使用周期长，从而能显著提高生产效率和降低生产成本；

具体的，本发明的全合成切削液与其他现有产品相比，具有优势如下：

(1)优异的润滑性能，能大幅降低金刚石磨损，从而提高蓝宝石加工合格率；

(2)优异的玻璃粉沉降性能和抗玻璃粉板结性能，在使用过程中能够减少玻璃磨粉在机床壁或液槽中板结的现象发生；

(3)良好的pH稳定性，不易生菌。并且液体温和，皮肤兼容性好。

(4)对胶粘剂有保护作用，在同样的条件下，本发明对胶粘剂几乎无腐蚀。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明所述的全合成切削液与外购的宝石切削液进行攻丝扭矩润滑性实验的测试结果的对比图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。

<实施例1>

一种用于蓝宝石加工的全合成切削液，包括以下重量份的组分：

69.1重量份的水、18重量份的pH缓冲剂、0.5重量份的苯并三氮唑、4重量份的增溶剂、8重量份的特种润滑剂、0.2重量份的沉降剂和0.2重量份的醇类润湿分散剂。

其中，所述pH缓冲剂包括以下重量份的组分：20重量份的单乙醇胺、30重量份的三乙醇胺和50重量份的硼酸，所述pH缓冲剂的制备方法如下：

将上述重量份的单乙醇胺、三乙醇胺和硼酸依次加入到反应釜中，并于55℃的条件下搅拌2小时。

其中，所述特种润滑剂由水性高分子聚醚和甘油混合而成，所述特种润滑剂包括以下重量份的组分：80重量份的水性高分子聚醚和20重量份甘油。

其中，所述特种润滑剂的制备方法如下：

将上述重量份的水性高分子聚醚和甘油加入到反应釜中，并于常温下搅拌30分钟。

上述用于蓝宝石加工的全合成切削液的制备方法，包括以下步骤：

S1、将上述重量份的水、pH缓冲剂、苯并三氮唑和增溶剂依次加入到反应釜内，并于40℃的条件下搅拌1小时后，反应釜停止工作；

S2、然后将上述重量份的特种润滑剂、沉降剂和醇类润湿分散剂依次加入到反应釜内，继续搅拌1小时，即得到所述全合成切削液。

<实施例2>

一种用于蓝宝石加工的全合成切削液，包括以下重量份的组分：

51.5重量份的水、25重量份的pH缓冲剂、0.9重量份的苯并三氮唑、7重量份的增溶剂、15重量份的特种润滑剂、0.4重量份的沉降剂和0.2重量份的醇类润湿分散剂。

其中，所述pH缓冲剂包括以下重量份的组分：10重量份的单乙醇胺、70重量份的三乙醇胺和20重量份的硼酸，所述pH缓冲剂的制备方法如下：

将上述重量份的单乙醇胺、三乙醇胺和硼酸依次加入到反应釜中，并于68℃的条件下搅拌2小时。

其中，所述特种润滑剂由水性高分子聚醚和甘油混合而成，所述特种润滑剂包括以下重量份的组分：60重量份的水性高分子聚醚和40重量份甘油。

其中，所述特种润滑剂的制备方法如下：

将上述重量份的水性高分子聚醚和甘油加入到反应釜中，并于常温下搅拌30分钟。

上述用于蓝宝石加工的全合成切削液的制备方法，包括以下步骤：

S1、将上述重量份的水、pH缓冲剂、苯并三氮唑和增溶剂依次加入到反应釜内，并于40℃的条件下搅拌1小时后，反应釜停止工作；

S2、然后将上述重量份的特种润滑剂、沉降剂和醇类润湿分散剂依次加入到反应釜内，继续搅拌1小时，即得到所述全合成切削液。

<实施例3>

一种用于蓝宝石加工的全合成切削液，包括以下重量份的组分：

39.6重量份的水、30重量份的pH缓冲剂、0.6重量份的苯并三氮唑、9重量份的增溶剂、20重量份的特种润滑剂、0.4重量份的沉降剂和0.4重量份的醇类润湿分散剂。

其中，所述pH缓冲剂包括以下重量份的组分：30重量份的单乙醇胺、40重量份的三乙醇胺和30重量份的硼酸，所述pH缓冲剂的制备方法如下：

将上述重量份的单乙醇胺、三乙醇胺和硼酸依次加入到反应釜中，并于80℃的条件下搅拌2小时。

其中，所述特种润滑剂由水性高分子聚醚和甘油混合而成，所述特种润滑剂包括以下重量份的组分：50重量份的水性高分子聚醚和50重量份甘油。

其中，所述特种润滑剂的制备方法如下：

将上述重量份的水性高分子聚醚和甘油加入到反应釜中，并于常温下搅拌30分钟。

上述用于蓝宝石加工的全合成切削液的制备方法，包括以下步骤：

S1、将上述重量份的水、pH缓冲剂、苯并三氮唑和增溶剂依次加入到反应釜内，并于40℃的条件下搅拌1小时后，反应釜停止工作；

S2、然后将上述重量份的特种润滑剂、沉降剂和醇类润湿分散剂依次加入到反应釜内，继续搅拌1小时，即得到所述全合成切削液。

<对比例>

为了证明本发明的切削液的优越性能，下面进行以下试验说明：

样品信息：

样品A：美国某品牌的蓝宝石切削液

样品B：国产某品牌蓝宝石切削液

样品C：按照本发明实施案例2制得的全合成切削液

1)攻丝扭矩润滑性对比实验

选用行业类具有代表性的攻丝扭矩机(TappingTorqueTest)，分别使用样品A、样品B和样品C进行润滑性测试，得到测试结果如图1所示，由于相对相率越高，切削液的润滑性越好，所以实验结果表明，本发明具有优异的润滑性能。

2)玻璃粉沉降实验

分别配制三个样品的稀释液:

溶液1:200mL 10％(w/w)的样品A的稀释液；

溶液2:200mL 10％(w/w)的样品C的稀释液；

溶液3:200mL 10％(w/w)的样品B的稀释液；

并分别倒入3个250mL量筒中。在常温下，分别向3个溶液中各倒入3克标准玻璃粉，用秒表测定玻璃粉全部沉底的时间，并观察玻璃粉全部沉底静置3天后的粉的板结情况。结果如表1所示：

表1玻璃粉沉降实验结果

溶液	溶液1	溶液2	溶液3
				时间	3分20秒	1分05秒	2分58秒
是否板结	柔软粉泥	柔软松散粉泥	明显板结

上述实验结果表明，本发明产品的玻璃粉沉降时间约为其他两产品的三分之一，沉降性能优异；并且玻璃粉沉底3天后仍然为柔软松散的粉泥，抗板结性能良好。

3)pH值缓冲性能对比实验

分别配制三个样品的稀释液:

溶液4:350mL 5％(w/w)的样品A的稀释液；

溶液5:350mL 5％(w/w)的样品C的稀释液；

溶液6:350mL 5％(w/w)的样品B的稀释液；

并分别倒入到3个500mL广口瓶中，在室温条件下用空气泵分别输入一定流量的空气，分别取新配液、放置8小时、24小时、7天后各个溶液的样品测20℃时pH值如表2所示：

表2 pH值缓冲性能对比

上述实验结果表明：本发明产品的pH值随着液的老化变化不大，碱储备稳定。而其他两样品的pH值随液体老化的变化较大，生菌的风险高，并且pH值太高对皮肤刺激性大。

4)胶粘剂半浸泡实验

分别配制三个样品的稀释液并分别倒入3个200mL烧杯中:

溶液7:100mL5％(w/w)的样品A的稀释液；

溶液8:100mL5％(w/w)的样品C的稀释液；

溶液9:100mL5％(w/w)的样品B的稀释液；

在各个烧杯中插入一片胶粘剂样品，半浸泡24小时后观察胶粘剂的完整性。

表3胶粘剂半浸泡实验结果

溶液	溶液7	溶液8	溶液9
				胶粘剂状态	部分明显溶解	几乎无变化	部分轻微溶解

上述实验结果表明：本发明产品具有胶粘剂保护作用。而其他两个样品对胶粘剂均有腐蚀。

综合上述攻丝扭矩润滑性对比实验、玻璃粉沉降实验、pH值缓冲性能对比实验和胶粘剂半浸泡实验的实验结果，本发明的全合成切削液产品主要适用于石英和蓝宝石等材质的加工，能满足高润滑性能、皮肤兼容性好、玻璃磨粉沉降快、磨粉沉降后松软不结硬块、且不会腐蚀胶粘剂等各项性能要求，在使用过程中不仅能延长磨削所使用的金刚石砂轮寿命，还能加速磨粉沉降，提高过滤效率，磨粉处理更方便容易。此外，本发明产品还具有良好的冷却性能、分散性能，加工后容易清洗，并且抗菌性能好，使用周期长，从而能显著提高生产效率和降低生产成本。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。

Claims (8)

1.一种用于蓝宝石加工的全合成切削液，其特征在于，包括以下重量份的组分：

20-90重量份的水、5-50重量份的pH缓冲剂、0.1-10重量份的苯并三氮唑、0.01-20重量份的增溶剂、1-40重量份的特种润滑剂、0.01-2重量份的沉降剂和0.01-2重量份的醇类润湿分散剂。

2.如权利要求1所述的一种用于蓝宝石加工的全合成切削液，其特征在于，所述pH缓冲剂由单乙醇胺、三乙醇胺和硼酸混合而成。

3.如权利要求2所述的一种用于蓝宝石加工的全合成切削液，其特征在于，所述pH缓冲剂包括以下重量份的组分：0.1-50重量份的单乙醇胺、0.1-90重量份的三乙醇胺和2-50重量份的硼酸。

4.如权利要求3所述的一种用于蓝宝石加工的全合成切削液，其特征在于，所述pH缓冲剂的制备方法如下：

将上述重量份的单乙醇胺、三乙醇胺和硼酸依次加入到反应釜中，并于55-80℃的条件下搅拌2小时。

5.如权利要求1所述的一种用于蓝宝石加工的全合成切削液，其特征在于，所述特种润滑剂由水性高分子聚醚和甘油混合而成。

6.如权利要求5所述的一种用于蓝宝石加工的全合成切削液，其特征在于，所述特种润滑剂包括以下重量份的组分：0.01-90重量份的水性高分子聚醚和0.01-90重量份甘油。

7.如权利要求6所述的一种用于蓝宝石加工的全合成切削液，其特征在于，所述特种润滑剂的制备方法如下：

将上述重量份的水性高分子聚醚和甘油加入到反应釜中，并于常温下搅拌30分钟。

8.一种如权利要求1-7任一项所述的一种用于蓝宝石加工的全合成切削液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将上述重量份的水、pH缓冲剂、苯并三氮唑和增溶剂依次加入到反应釜内，并于40℃的条件下搅拌1小时后，反应釜停止工作；

S2、然后将上述重量份的特种润滑剂、沉降剂和醇类润湿分散剂依次加入到反应釜内，继续搅拌1小时，即得到所述全合成切削液。

Images