CN114410386B - 树脂镜片生产模具清洗用半水性组合物及制备方法和应用 - Google Patents

树脂镜片生产模具清洗用半水性组合物及制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种树脂镜片生产玻璃模具清洗用半水性组合物,包含以下质量含量的组分:异山梨醇醚10~30%,碱1~10%,槐糖脂2~15%,N,N‑二甲基‑9‑癸烯酰胺0.1~1%,增效剂2~15%,余量为水。本发明所提供的树脂镜片生产用模具清洗剂,具有对模具损伤小,对模具边缘残留的胶黏剂、树脂单体以及树脂固形物都有良好的去除效果,有效提高了树脂镜片生产的合格率。

Description

树脂镜片生产模具清洗用半水性组合物及制备方法和应用
技术领域
本发明属于工业清洗领域以及光学树脂材料生产加工领域,具体涉及一种玻璃模具精密清洗剂。更具体地,本发明涉及一种光学树脂材料聚合成型所用精密玻璃模具的精密清洗剂。
背景技术
树脂镜片的生产主要包括四个过程:单体配制、模具合模、单体浇注和聚合固化。根据折射率的不同,选择不同的树脂单体材料以及引发剂、催化剂等功能性原料混合完成单体配制。模具一般为表面钢化处理的玻璃材质,每次由胶带固定模具的相对位置,两片玻璃模具的浇注面和胶带内缘形成浇注空腔,镜片的前后表面由玻璃模具成型。空腔内填充的树脂单体,经过一定温度和时间使液体单体发生聚合反应而固化,最终将模具和胶带分离之后,便生产出所需镜片。
由于在树脂镜片生产过程中,玻璃模具的浇注面洁净度直接决定树脂镜片表面的平整度以及树脂镜片的合格率,因此,玻璃模具的清洗质量一直是树脂镜片生产过程重要的工序。由于树脂镜片生产中合模是通过胶带法实现的,为了应对不同收缩度的单体种类聚合,需要胶带与模具边缘的粘合能够耐受高温而不脱模,因此胶带厂家的胶带多采用厚胶层、强粘接性的压敏胶,因此胶带在模具边缘容易产生胶黏剂残留;同时在将树脂单体浇筑到模具空腔过程中,由于采用人工操作,易造成树脂单体浇注过多或过少,固化后容易在模具边缘形成固化单体残留;玻璃模具表面存在的第三类污染物主要是在玻璃模具浇注面上残留的未反应的树脂单体,这些污染物的彻底清洗是保证树脂镜片生产合格率的重要前提。
现有技术中用于树脂镜片清洗的清洗剂主要有二氯甲烷、强碱性的氢氧化钠水溶液或碱性表面活性剂清洗溶液等,但是二氯甲烷破坏臭氧层已经被禁用,而玻璃模具长期用氢氧化钠水溶液超声清洗,难以清洗越来越细分的镜片材料残留,而且模具表面磨损严重,严重缩短了模具的使用周期。专利201510500127.4披露了一种双组份树脂镜片生产用清洗剂,但是其原料多为不可生物降解物质,会引起一系列的环境问题。而且其披露的原料中含有乙二醇丁醚等清洗剂中常用的组成,已经发现过量吸入会导致红细胞裂解等健康隐患。另外,双组份的清洗剂在现场操作过程中多有不便,操作不慎会引起一系列生产事故。因此,为了提高树脂镜片生产的合格率,以及延长玻璃模具使用周期,开发安全环保的高性能模具清洗剂成为树脂镜片生产企业原料供应商的重要研究方向。
N,N-二甲基-9-癸烯酰胺与树脂单体以及寡聚物具有良好的渗透性,而且端基的酰胺结构可以与聚氨酯、聚酯等极性官能团产生相互作用,从而可以对很多难以清洗的对象都有良好的清洗效果。然而,其水溶性差,附着在清洗对象表面难以被漂洗,从而影响后续镜片生产,降低镜片生产合格率。
发明内容
针对上述问题,本发明提供一种树脂镜片生产玻璃模具清洗用半水性组合物及其制备方法和应用,该组合物以生物基溶剂为渗透溶剂,配合生物基表面活性剂提高清洗性能,可以满足树脂镜片生产过程中高清洁玻璃模具的清洗要求,以及光学树脂镜片镀膜前后的高精密清洗要求,以解决目前广泛使用的重碱清洗剂对玻璃模具的腐蚀破坏,以及解决以二氯甲烷为代表的溶剂清洗剂挥发引起工作场所工人健康问题。
为了达到本发明的技术目的,本发明的技术方案为,
一种树脂镜片生产模具清洗用半水性组合物,包含以下质量含量的组分:
异山梨醇醚10~30%,碱1~10%,槐糖脂2~15%,N,N-二甲基-9-癸烯酰胺0.1~1%,增效剂2~15%,余量为水。
优选的,所述增效剂为N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺中的一种或两种。
优选的,所述碱为NaOH、KOH、碳酸钠或碳酸钾中的一种或几种。
优选的,所述的半水性组合物包含以下质量含量的组份:
异山梨醇醚15%,NaOH 2%,碳酸钾3%,槐糖脂5%,增效剂8%,N,N-二甲基-9-癸烯酰胺0.5%,余量为水。
优选的,所述水为去离子水。
所述的槐糖脂是由假丝酵母菌产生的一种生物代谢性质的生物表面活性剂。
优选的,所述的槐糖脂为假丝酵母菌Candidabombicola发酵得到的混合物,所述混合物中包括酸型槐糖脂和内酯型槐糖脂。
优选的,所述的槐糖脂中酸型槐糖脂的质量分数为50~65%,内酯型槐糖脂的质量分数为30~40%。
以往在高电解质含量或高碱清洗剂体系中,表面活性剂的溶解性都降低,为了提高其溶解性,往往需要二甲苯磺酸钠等水溶性增长剂提高表面活性剂在高盐高碱体系中的溶解性。而槐糖脂具有特殊的双亲水头基分子结构,而这种特殊的结构使其可以耐受高达10%NaOH的碱度而不发生分层,从而可以提高体系的稳定性而不引入难以降解的二甲苯磺酸钠等组分。
优选的,所述的异山梨醇醚为异山梨醇二甲醚、异山梨醇二乙醚、异山梨醇二丙醚或异山梨醇二丁醚中的一种或几种。
所述异山梨醇醚具有如下结构:
其中,R1,R2相互独立地为甲基、乙基、丙基或丁基。
异山梨醇二甲醚广泛用于化妆品、医药和农药领域。用于化妆品领域,异山梨醇二甲醚可以明显增强防晒、祛斑、祛痘、护肤保湿、抗皱、减肥、丰乳霜、生发剂、染发剂等产品的效果,是化妆品行业理想的溶剂、渗透剂和载体。用于农药领域,异山梨醇二甲醚能增强农药在害虫体内、外的渗透,增强药效,降低害虫的抗药性;减少农药的使用次数,降低用量,减少环境污染,特别减少农药对人类的直接危害。在医药领域,异山梨醇二甲醚用于外用药的膏剂、酊剂等。产品的疗效显著提高。以上可以看出,异山梨醇醚是一类生物安全、渗透性能优异的生物基溶剂。
本发明所述的清洗组合物中槐糖脂分子含有亲水性的槐糖和疏水性羟基脂肪酸,在发酵液中,内酯型槐糖脂与酸型槐糖脂之间有一个含量上的比例平衡。内酯型和酸型槐糖脂之间的平衡很大程度上受底物类别的影响,特别是疏水碳源的种类对其影响最大,除此之外,发酵过程中的溶解氧含量、菌株的生存状况也在很大程度上影响着这种平衡。内酯型槐糖脂的结构式为:
酸型槐糖脂的结构式为:/>
本发明选择槐糖脂用于清洗玻璃模具表面残留的胶黏剂、树脂单体和寡聚物,这些需要清洗的污染物具有不饱和双键、酯键以及短链烷烃结构,而所选择的槐糖脂结构中的双键、长链烷基和糖结构上的乙酰基结构,这些相似的结构完美集成在槐糖脂分子结构中,可以通过分子诱导作用力、疏水相互作用力以及双键耦合作用,使得槐糖脂可以顺利进入这些污染物分子结构中,借助于其两亲特征,可以减弱有机污染物分子之间的内聚力,从而瓦解污染物。
本发明所述的半水性清洗组合物中,异山梨醇醚提供优异的渗透性能与溶解性能,相对于传统的醇醚溶剂,其溶剂化能力显著提高,从而使得去油和去除胶黏剂清洗性能得以提高,同时与传统的醇醚溶剂相比,由于异山梨醇醚的超声极化能力突出,从而提高了清洗剂对玻璃模具表面污染物的超声波传到和对玻璃模具表面冲击能力,从而显著提高清洗过程中的清洗效果。另一方面,槐糖脂具有优异的乳化性能和清洗除胶性能,配合异山梨醇醚的溶剂特性,显著提高了清洗剂的清洗性能。
生物基非离子表面活性剂N,N-二甲基-9-癸烯酰胺具有如下化学结构:
从结构上可以看出,此化合物与树脂单体以及寡聚物具有良好的渗透性,而且端基的酰胺结构可以与聚氨酯、聚酯等极性官能团产生相互作用,从而可以对玻璃模具表面残留的胶黏剂、树脂单体和寡聚物都有良好的清洗效果。
本发明还提供上述半水性组合物的制备方法,包括如下步骤:
依次向水中加入碱、槐糖脂、增效剂、N,N-二甲基-9-癸烯酰胺,完全溶解并混合均匀后,加入异山梨醇醚,混匀后即得。
优选的,混合均匀的方法为持续搅拌。
优选的,所述制备方法于室温条件下进行。
本发明还提供上述半水性组合物在光学清洗中的应用。
所述应用包括如下步骤:将半水性组合物稀释2~10倍得到稀释液,将所述稀释液加热到40~60℃后,浸入待清洗的树脂镜片生产用模具,超声波清洗2~8分钟,超声波频率为28~42kHz,然后用50~65℃软水漂洗5~15分钟,然后在95~100℃的洁净空气气氛下干燥,以完全去除树脂镜片生产用玻璃模具表面的胶黏剂残留、树脂单体残留、油灰以及树脂固化料块等,以及完全去除树脂镜片表面的灰尘、油污和粘性树脂残留等。
本发明解决了以往树脂镜片生产模具清洗使用二氯甲烷、乙二醇丁醚容易挥发、刺激性气味大、对操作工人身体健康造成影响等缺点,氢氧化钠水溶液强碱性清洗不彻底,强碱性条件下超声清洗容易损伤模具、传统表面活性剂组合物含有如壬基酚聚氧乙烯醚等难以生物降解的组分等问题,以新型生物基高沸点溶剂异山梨醇醚为清洗溶剂,配合生物基表面活性剂槐糖脂和生物基非离子表面活性剂N,N-二甲基-9-癸烯酰胺,以及增效剂N,N-二甲基甲酰胺/N,N-二甲基乙酰胺,在碱的作用下,高效率去除模具表面的主要污染物,提高模具表面的光洁度,从而提高镜片生产合格率,同时延长模具使用寿命。
本发明所述的半水性清洗组合物以异山梨醇醚、生物基表面活性剂槐糖脂、生物基非离子表面活性剂N,N-二甲基-9-癸烯酰胺、增效剂以及碱为主要组分,不含不可生物降解的二甲苯磺酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚类表面活性剂,也不含乙二醇丁醚等有毒有害有机溶剂,还具有以下优点:
(1)高渗透性,显著提高清洗剂的除油灰和固体杂质性能;
(2)高增溶性,显著提高清洗剂对粘性树脂原料的溶解去除;
(3)低腐蚀性,显著降低清洗剂对树脂镜片生产模具和镜片的腐蚀性;
(4)易漂洗性,显著降低清洗剂在树脂镜片生产模具和镜片残留,减少漂洗用水,提高工艺经济性。
(5)所有组分均可生物降解,无环境残留。
本发明提供了一种环境友好型的半水性清洗组合物,可以满足树脂镜片生产过程中高洁净度玻璃模具清洗要求,同时可以提高树脂镜片镀膜前后表面洁净度。与市场同类产品相比,显著提高了清洗性能,提高了树脂镜片生产合格率。
本发明适应的树脂镜片范围包括烯丙基系、丙烯酸系、MR系列、聚氨酯系列原料制备的高折射率、中折射率和低折射率不同种类镜片。
本发明与传统的清洗剂相比,本清洗剂组合物具有清洗性能突出,使用损耗少,所有组分均可生物降解,其组分不会污染环境。
具体实施方式
下面结合具体实例对本发明利用生物表面活性剂和生物基溶剂组合物作为环境友好型半水性清洗剂进一步详细描述,但该实施例不用于限制本发明的保护范围。
为了验证本发明的清洗剂清洗效果,同时保证一定的数据样本数量以及统计结果的可靠性,清洗效果评价在树脂镜片生产现场进行,每批次测试100Cps玻璃模具,通过质检人员目测评价,有发现任何胶黏剂残留、单体残留或固体残留,本片模具即记为不合格,统计合格模具数量占总数量的比例极为清洗合格率。同时以对比例1和对比例2为对照例,对比以上样品的清洗效果。
对比例1
按以下质量分数称取各原料:槐糖脂2%、氢氧化钠2%、碳酸钾5%,乙二醇丁醚5%,N,N-二甲基-9-癸烯酰胺1%,N,N-二甲基甲酰胺5%,余量为去离子水。所制得的半水性清洗剂为不含异山梨醇醚生物基溶剂(以乙二醇丁醚为溶剂)的组合物。
对比例2
按以下质量分数称取各原料:槐糖脂2%、氢氧化钠2%、碳酸钾5%,异山梨醇二甲醚5%,癸酸酰胺1%,N,N-二甲基甲酰胺5%,余量为去离子水。所制得的半水性清洗剂为不含N,N-二甲基-9-癸烯酰胺的组合物。
实施例1
按以下质量分数称取各原料:槐糖脂2%、氢氧化钠2%、碳酸钾5%,异山梨醇二甲醚5%,N,N-二甲基-9-癸烯酰胺0.1%,N,N-二甲基甲酰胺5%,余量为去离子水。其中槐糖脂为假丝酵母发酵得到的混合物,含有酸型槐糖脂50wt%、内酯型槐糖脂40wt%。
首先按照各物质的质量含量,将水加入反应釜中,室温搅拌条件下依次加入氢氧化钠、碳酸钾,搅拌溶解2h后,再依次加入槐糖脂和N,N-二甲基甲酰胺,搅拌溶解1h,再加入N,N-二甲基-9-癸烯酰胺,搅拌溶剂0.5h,最后加入异山梨醇二甲醚溶剂,继续搅拌溶解0.5h,即得用于环保型半水性清洗组合物。
将实施例1制得的清洗剂(稀释2倍),对比例1(稀释2倍)和对比例2(稀释2倍)分别加入到超声波频率为28Hz的超声波清洗槽,加热至60℃,选择折射率为1.49镜片生产用的玻璃模具100CPS放置在模具蓝中,50℃超声波清洗2min,然后在装有去离子水的超声波清洗机中漂洗15分钟,然后送入热风干燥箱中95℃干燥2分钟,检验模具清洗合格率,重复三次。
各次清洗的合格率如表1所示:
表1实施例1制得的清洗剂与对比例的效果对比表
实施例2
按以下质量分数称取各原料:槐糖脂10%、氢氧化钠5%、碳酸钾1%,异山梨醇二丁醚20%,N,N-二甲基-9-癸烯酰胺0.1%,N,N-二甲基乙酰胺2%,余量为去离子水。其中槐糖脂为假丝酵母发酵得到的混合物,含有酸型槐糖脂50wt%、内酯型槐糖脂40wt%。
首先按照各物质的质量含量,将水加入反应釜中,室温搅拌条件下依次加入氢氧化钠、碳酸钾,搅拌溶解2h后,再依次加入槐糖脂和N,N-二甲基乙酰胺,搅拌溶解1h,再加入N,N-二甲基-9-癸烯酰胺,搅拌溶剂0.5h,最后加入异山梨醇二丁醚溶剂,继续搅拌溶解0.5h,即得用于环保型半水性清洗组合物。
将实施例2制得的清洗剂(稀释5倍),对比例1(稀释5倍)和对比例2(稀释5倍)分别加入到超声波频率为28Hz的超声波清洗槽,加热至60℃,选择折射率为1.60镜片生产用的玻璃模具100CPS放置在模具蓝中,60℃超声波清洗3分钟,然后在装有去离子水的超声波清洗机中漂洗15分钟,然后送入热风干燥箱中95℃干燥2分钟,检验模具清洗合格率,重复三次。
各次清洗的合格率如表2所示:
表2实施例2制得的清洗剂与对比例的效果对比表
实施例3
按以下质量分数称取各原料:槐糖脂15%、氢氧化钠0.5%、碳酸钾0.5%,异山梨醇二甲醚/异山梨醇二乙醚等质量混合溶剂10%,N,N-二甲基-9-癸烯酰胺0.5%,N,N-二甲基乙酰胺15%,余量为去离子水。其中槐糖脂为假丝酵母发酵得到的混合物,含有酸型槐糖脂50wt%、内酯型槐糖脂40wt%。
首先按照各物质的质量含量,将水加入反应釜中,室温搅拌条件下依次加入氢氧化钠、碳酸钾,搅拌溶解1h后,再依次加入槐糖脂和N,N,-二甲基乙酰胺,于室温搅拌溶解1.5h,再加入N,N-二甲基-9-癸烯酰胺,搅拌溶剂0.5h,最后加入异山梨醇醚溶剂,继续搅拌溶解1h,即得用于环保型半水性清洗组合物。
将实施例3制得的清洗剂(稀释5倍),对比例1(稀释5倍)和对比例2(稀释5倍)分别加入到超声波频率为28Hz的超声波清洗槽,加热至60℃,选择折射率为1.60镜片生产用的玻璃模具100CPS放置在模具蓝中,60℃超声波清洗3分钟,然后在装有去离子水的超声波清洗机中漂洗15分钟,然后送入热风干燥箱中95℃干燥2分钟,检验模具清洗合格率,重复三次。
各次清洗的合格率如表3所示:
表3实施例3制得的清洗剂与对比例的效果对比表
实施例4
按以下质量分数称取各原料:槐糖脂2%、氢氧化钠5%、氢氧化钾5%,异山梨醇二丙醚30%,N,N-二甲基-9-癸烯酰胺1%,N,N-二甲基乙酰胺和N,N-二甲基甲酰胺等质量混合溶剂10%,余量为去离子水。其中槐糖脂为假丝酵母发酵得到的混合物,含有酸型槐糖脂50wt%、内酯型槐糖脂40wt%。
首先按照各物质的质量含量,将水加入反应釜中,室温搅拌条件下依次加入氢氧化钠、氢氧化钾,搅拌溶解1h后,再依次加入槐糖脂和N,N,-二甲基乙酰胺,于室温搅拌溶解1.5h,再加入N,N-二甲基-9-癸烯酰胺,搅拌溶剂0.5h,最后加入异山梨醇醚溶剂,继续搅拌溶解1h,即得用于环保型半水性清洗组合物。
将实施例4制得的清洗剂(稀释10倍),对比例1(稀释10倍)和对比例2(稀释10倍)分别加入到超声波频率为28Hz的超声波清洗槽,加热至40℃,选择折射率为1.60镜片生产用的玻璃模具100CPS放置在模具蓝中,选择折射率为1.67的玻璃模具100CPS放置在模具蓝中,40℃超声波清洗8分钟,然后在装有去离子水的超声波清洗机中漂洗15分钟,然后送入热风干燥箱中100℃干燥2分钟,检验模具清洗合格率,重复三次。
各次清洗的合格率如表4所示:
表4实施例4制得的清洗剂与对比例的效果对比表
实施例5
按以下质量分数称取各原料:槐糖脂5%、氢氧化钠2%、碳酸钾3%,异山梨醇二丙醚15%,N,N-二甲基-9-癸烯酰胺0.5%,N,N-二甲基乙酰胺和N,N-二甲基甲酰胺等质量混合溶剂8%,余量为去离子水。其中槐糖脂为假丝酵母发酵得到的混合物,含有酸型槐糖脂65wt%、内酯型槐糖脂30wt%。
首先按照各物质的质量含量,将水加入反应釜中,室温搅拌条件下依次加入氢氧化钠、氢氧化钾,搅拌溶解1h后,再依次加入槐糖脂、N,N,-二甲基乙酰胺和N,N-二甲基甲酰胺等质量混合溶剂,于室温搅拌溶解1.5h,最后加入异山梨醇醚溶剂,继续搅拌溶解1h,即得用于环保型半水性清洗组合物。
将实施例5制得的清洗剂(稀释4倍),对比例1(稀释4倍)和对比例2(稀释4倍)分别加入到超声波频率为42Hz的超声波清洗槽,加热至65℃,选择MR-7和MR-8镜片生产用的玻璃模具100CPS放置在模具蓝中,65℃超声波清洗3min,然后在装有去离子水的超声波清洗机中漂洗5分钟,然后送入热风干燥箱中95℃干燥2分钟,检验模具清洗合格率,重复三次。
各次清洗的合格率如表5所示:
表5实施例5制得的清洗剂与对比例的效果对比表

Claims (9)

1.一种树脂镜片生产模具清洗用半水性组合物,其特征在于,包含以下质量含量的组分:
异山梨醇醚10~30%,碱1~10%,槐糖脂2~15%,N,N-二甲基-9-癸烯酰胺0.1~1%,增效剂2~15%,余量为水;
所述增效剂为N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺中的一种或两种。
2.根据权利要求1所述的半水性组合物,其特征在于,所述碱为NaOH、KOH、碳酸钠或碳酸钾中的一种或几种。
3.根据权利要求1-2任一所述的半水性组合物,其特征在于,所述的半水性组合物包含以下质量含量的组份:
异山梨醇醚15%,NaOH 2%,碳酸钾3%,槐糖脂5%,增效剂8%,N,N-二甲基-9-癸烯酰胺0.5%,余量为水。
4. 根据权利要求1所述的半水性组合物,其特征在于,所述的槐糖脂为假丝酵母菌Candida bombicola发酵得到的混合物,所述混合物中包括酸型槐糖脂和内酯型槐糖脂。
5.根据权利要求4所述的半水性组合物,其特征在于,所述的槐糖脂中酸型槐糖脂的质量分数为50~65%,内酯型槐糖脂的质量分数为30~40%。
6.根据权利要求1所述的半水性组合物,其特征在于,所述的异山梨醇醚为异山梨醇二甲醚、异山梨醇二乙醚、异山梨醇二丙醚或异山梨醇二丁醚中的一种或几种。
7.权利要求1-6任一所述半水性组合物的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
依次向水中加入碱、槐糖脂、增效剂、N,N-二甲基-9-癸烯酰胺,完全溶解并混合均匀后,加入异山梨醇醚,混匀后即得。
8.权利要求1-6任一所述半水性组合物在光学清洗中的应用。
9.根据权利要求8所述的应用,其特征在于,包括如下步骤:
将半水性组合物稀释2~10倍得到稀释液,将所述稀释液加热到40~60℃后,浸入待清洗的树脂镜片生产用模具,超声波清洗2~8分钟,超声波频率为28~42kHz,然后用50~65℃软水漂洗5~15分钟,然后在95~100℃的洁净空气气氛下干燥。
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