CN116836751B - 一种用于蓝宝石切削加工工艺的冷却液 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于蓝宝石切削加工工艺的冷却液，按重量百分比包括以下组分：高分子聚醚混合物20‑40％；防锈剂5‑15％；沉降剂0.1‑2％；偶联剂5‑10％；消泡剂1‑5％；去离子水余量。本发明蓝宝石冷却液通过各组分之间的协同作用，提高了冷却液的结构稳定性。用于蓝宝石加工过程中，具有较好的水溶性，冷却效果好，润湿效果显著，能够减少加工过程中泡沫的沉淀，有效去除加工过程中产生的各种微小颗粒，提高了产品加工的精度。
Description
技术领域
本发明涉及冷却液技术领域，尤其涉及一种用于蓝宝石切削加工工艺的冷却液。
背景技术
光学玻璃属于硬脆非金属材料，通常采用表面镶有金刚石的刀具、磨头进行玻璃制品的切削、磨削加工。切削、磨削加工时，因为工件或刀具、磨头的高速旋转会产生大量的热量，同时还会形成大量玻璃微粉。这种热量和玻璃微粉往往会对加工工具和工件产生各种不利影响。因此，必须在不影响切削质量和生产力的情况下，尽可能排除热量带走玻璃微粉。
通过喷射冷却液可以吸收热量并带走玻璃微粉，冷却液一般需要具备导热系数大、冷却、润滑和良好的沉降性。传统的冷却液大部分含有苯类衍生物、亚硝酸盐或添加大量的三乙醇胺，闪点比较低且易挥发，对操作工人身体有害，润滑冷却效果差，对玻璃粉末的沉降性差，导致加工不精准，不适合精磨加工。
蓝宝石晶体硬度大，强高度，在加工过程中更容易与刀具、磨头产生大量热量，因此蓝宝石加工对冷却液的要求较一般玻璃冷却液高。
发明内容
基于背景技术存在的问题，本发明提供了一种用于蓝宝石切削加工工艺的冷却液，该蓝宝石冷却液组分简单、环保，且具备良好的冷却性和润滑性。
本发明通过以下技术方案实施：
一种用于蓝宝石切削加工工艺的冷却液，按重量百分比包括以下组分：
进一步地，高分子聚醚混合物为聚乙二醇和丙二醇嵌段聚醚混合物，聚乙二醇和丙二醇嵌段聚醚的质量比为(4-6)：1。
进一步地，聚乙二醇的分子量为1800-2200。
进一步地，丙二醇嵌段聚醚为丙二醇嵌段聚醚L-61，平均分子量为2000。
本发明种选用两种聚醚混合物作为冷却液的润滑剂，相较于单一的聚乙二醇，复配后的聚醚混合物运动粘度适中，且与水的互溶性较好，可以提高冷却液的稳定性和润湿能力。
进一步地，防锈剂为十二碳二元酸。
进一步地，沉降剂为阳离子聚季铵盐。
进一步地，偶联剂为钛酸酯偶联剂。
进一步地，消泡剂为聚丙二醇单丁醚。
进一步地，用于蓝宝石切削加工工艺的冷却液的制备方法，其特征在于,包括以下步骤：
(1)将高分子聚醚混合物加入搅拌反应釜中，加入去离子水，搅拌至混合均匀，加入防锈剂，水浴加热至60-80℃，继续搅拌至溶液透明，停止加热；
(2)向步骤(1)中溶液继续加入沉降剂和消泡剂，搅拌至混合均匀，加入偶联剂，继续搅拌混合均匀，即得蓝宝石冷却液。
进一步地，用于蓝宝石切削加工工艺的冷却液的使用方法，其特征在于，蓝宝石冷却使用前稀释1-20倍。
本发明的有益效果：
(1)本发明蓝宝石冷却液通过各组分之间的协同作用，提高了冷却液的结构稳定性。用于蓝宝石加工过程中，具有较好的水溶性，冷却效果好，润湿效果显著，能够减少加工过程中泡沫的沉淀，有效去除加工过程中产生的各种微小颗粒，提高了产品加工的精度。
(2)本发明蓝宝石冷却液不含磷、硫及有机碱，完全采用偶联剂搭配高分子、低溶点聚醚作极压，防锈剂不含亚硝酸盐和胺，不会对皮肤产生过敏问题。本发明蓝宝石冷却液成分简单，各组分协同作用，可完全溶于水，呈中性，绿色环保。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步的详述，但本发明的保护范围并不仅限于以下实施例。
在本发明实施例中，所用原料如下：
聚乙二醇为PEG-2000，购自南通仁达化工有限公司；
丙二醇嵌段聚醚为丙二醇嵌段聚醚L-61，平均分子量为2000，购自江苏省海安石油化工厂；
阳离子聚季铵盐型号为XP478，购自希朋环保科技(洛阳)有限公司；
钛酸酯偶联剂为四异丙基二(二辛基亚磷酸酰氧基)钛酸酯。
实施例1
蓝宝石冷却液的配方如下：
聚乙二醇30％、丙二醇嵌段聚醚5％、十二碳二元酸10％、阳离子聚季铵盐1％、钛酸酯偶联剂8％、聚丙二醇单丁醚3％和去离子水43％。
该蓝宝石冷却液的制备工艺如下：
(1)将聚乙二醇和丙二醇嵌段聚醚加入搅拌反应釜中，加入去离子水，搅拌至混合均匀，加入十二碳二元酸，水浴加热至80℃，继续搅拌至溶液透明，停止加热；
(2)向步骤(1)中溶液继续加入阳离子聚季铵盐和聚丙二醇单丁醚，搅拌至混合均匀，加入钛酸酯偶联剂，继续搅拌混合均匀，即得蓝宝石冷却液。
实施例2
蓝宝石冷却液的配方如下：
聚乙二醇29％、丙二醇嵌段聚醚5％、十二碳二元酸10％、阳离子聚季铵盐1％、钛酸酯偶联剂5％、聚丙二醇单丁醚3％和去离子水47％。
该蓝宝石冷却液的制备工艺如下：
(1)将聚乙二醇和丙二醇嵌段聚醚加入搅拌反应釜中，加入去离子水，搅拌至混合均匀，加入十二碳二元酸，水浴加热至80℃，继续搅拌至溶液透明，停止加热；
(2)向步骤(1)中溶液继续加入阳离子聚季铵盐和聚丙二醇单丁醚，搅拌至混合均匀，加入钛酸酯偶联剂，继续搅拌混合均匀，即得蓝宝石冷却液。
实施例3
蓝宝石冷却液的配方如下：
聚乙二醇25％、丙二醇嵌段聚醚5％、十二碳二元酸10％、阳离子聚季铵盐1％、钛酸酯偶联剂10％、聚丙二醇单丁醚3％和去离子水46％。
该蓝宝石冷却液的制备工艺如下：
(1)将聚乙二醇和丙二醇嵌段聚醚加入搅拌反应釜中，加入去离子水，搅拌至混合均匀，加入十二碳二元酸，水浴加热至80℃，继续搅拌至溶液透明，停止加热；
(2)向步骤(1)中溶液继续加入阳离子聚季铵盐和聚丙二醇单丁醚，搅拌至混合均匀，加入钛酸酯偶联剂，继续搅拌混合均匀，即得蓝宝石冷却液。
实施例4
蓝宝石冷却液的配方如下：
聚乙二醇32％、丙二醇嵌段聚醚6％、十二碳二元酸10％、阳离子聚季铵盐1％、钛酸酯偶联剂10％、聚丙二醇单丁醚3％和去离子水38％。
该蓝宝石冷却液的制备工艺如下：
(1)将聚乙二醇和丙二醇嵌段聚醚加入搅拌反应釜中，加入去离子水，搅拌至混合均匀，加入十二碳二元酸，水浴加热至80℃，继续搅拌至溶液透明，停止加热；
(2)向步骤(1)中溶液继续加入阳离子聚季铵盐和聚丙二醇单丁醚，搅拌至混合均匀，加入钛酸酯偶联剂，继续搅拌混合均匀，即得蓝宝石冷却液。
对比例1
蓝宝石冷却液的配方如下：
聚乙二醇35％、十二碳二元酸10％、阳离子聚季铵盐1％、钛酸酯偶联剂8％、聚丙二醇单丁醚3％和去离子水43％。
该蓝宝石冷却液的制备工艺如下：
(1)将聚乙二醇加入搅拌反应釜中，加入去离子水，搅拌至混合均匀，加入十二碳二元酸，水浴加热至80℃，继续搅拌至溶液透明，停止加热；
(2)向步骤(1)中溶液继续加入阳离子聚季铵盐和聚丙二醇单丁醚，搅拌至混合均匀，加入钛酸酯偶联剂，继续搅拌混合均匀，即得蓝宝石冷却液。
对比例2
蓝宝石冷却液的配方如下：
聚乙二醇30％、丙二醇嵌段聚醚5％、十二碳二元酸10％、阳离子聚季铵盐1％、钛酸酯偶联剂2％、聚丙二醇单丁醚3％和去离子水49％。
该蓝宝石冷却液的制备工艺如下：
(1)将聚乙二醇和丙二醇嵌段聚醚加入搅拌反应釜中，加入去离子水，搅拌至混合均匀，加入十二碳二元酸，水浴加热至80℃，继续搅拌至溶液透明，停止加热；
(2)向步骤(1)中溶液继续加入阳离子聚季铵盐和聚丙二醇单丁醚，搅拌至混合均匀，加入钛酸酯偶联剂，继续搅拌混合均匀，即得蓝宝石冷却液。
对比例3
蓝宝石冷却液的配方如下：
聚乙二醇30％、丙二醇嵌段聚醚5％、十二碳二元酸10％、阳离子聚季铵盐1％、钛酸酯偶联剂15％、聚丙二醇单丁醚3％和去离子水36％。
该蓝宝石冷却液的制备工艺如下：
(1)将聚乙二醇和丙二醇嵌段聚醚加入搅拌反应釜中，加入去离子水，搅拌至混合均匀，加入十二碳二元酸，水浴加热至80℃，继续搅拌至溶液透明，停止加热；
(2)向步骤(1)中溶液继续加入阳离子聚季铵盐和聚丙二醇单丁醚，搅拌至混合均匀，加入钛酸酯偶联剂，继续搅拌混合均匀，即得蓝宝石冷却液。
对比例4
在本对比例种，偶联剂选用硅烷偶联剂KH550。
蓝宝石冷却液的配方如下：
聚乙二醇30％、丙二醇嵌段聚醚5％、十二碳二元酸10％、阳离子聚季铵盐1％、硅烷偶联剂8％、聚丙二醇单丁醚3％和去离子水43％。
该蓝宝石冷却液的制备工艺如下：
(1)将聚乙二醇和丙二醇嵌段聚醚加入搅拌反应釜中，加入去离子水，搅拌至混合均匀，加入十二碳二元酸，水浴加热至80℃，继续搅拌至溶液透明，停止加热；
(2)向步骤(1)中溶液继续加入阳离子聚季铵盐和聚丙二醇单丁醚，搅拌至混合均匀，加入硅烷偶联剂，继续搅拌混合均匀，即得蓝宝石冷却液。
试验例一
蓝宝石冷却液性能测试
将实施例1-4和对比例1-4中的冷却液稀释20倍，根据GB/T 6144-2010，对冷却液的润滑性、消泡性、腐蚀性(55±2℃)和防锈性(35±2℃)进行测定，结果如表1所示。
表1
根据GB/T18712-2002对冷却液的沉降性进行测试，测试结果如下：
实施例1-4：上层澄清透明，玻璃粉2秒内全部沉降到底部；
对比例1：上层澄清透明，玻璃粉5秒内全部沉降到底部；
对比例2：上层轻微浑浊，玻璃粉5秒内不完全沉降到底部；
对比例3：上层轻微浑浊，玻璃粉30秒内不完全沉降到底部；
都比例4：上层轻微浑浊，玻璃粉30秒内不完全沉降到底部。
试验例二
将本发明实施例1-4和对比例1-4中的冷却液稀释20倍，用于蓝宝石加工，具体情况如下：
实施例1-4中冷却液用于金刚石切削蓝宝石时，连续切削10小时，去除相同量蓝宝石的切削时间无变化。
对比例1中冷却液用于金刚石切削蓝宝石时，连续切削10小时，去除相同量蓝宝石的切削时间需要延长10％以上。
对比例2中冷却液用于金刚石切削蓝宝石时，连续切削10小时，去除相同量蓝宝石的切削时间需要延长15％以上，且加工过程中产生的蓝宝石粉末悬浮在冷却液中，加工8小时后，冷却液呈轻微浑浊，并随着时间增长，溶液浑浊度加重，去除相同量蓝宝的切削时间液相应增加。
对比例3中冷却液用于金刚石切削蓝宝石时，连续切削10小时，去除相同量蓝宝石的切削时间需要延长20％以上，且加工过程中产生的蓝宝石粉末悬浮在冷却液中，加工6小时后，冷却液呈轻微浑浊，并随着时间增长，溶液浑浊度加重，去除相同量蓝宝的切削时间液相应增加。
对比例4中冷却液用于金刚石切削蓝宝石时，连续切削10小时，去除相同量蓝宝石的切削时间需要延长15％以上，且加工过程中产生的蓝宝石粉末悬浮在冷却液中，加工6小时后，冷却液呈轻微浑浊，并随着时间增长，溶液浑浊度加重，去除相同量蓝宝的切削时间液相应增加。
通过以上试验例的结果可以看出，本发明中的蓝宝石冷却液具有良好的润滑性、消泡性、腐蚀性和防锈性，用于蓝宝加工，冷却效果好，润湿效果显著，效去除加工过程中产生的各种微小颗粒，提高了产品加工的精度。
对比例1中采用单一聚乙二醇作为冷却液的润滑剂，冷却液的润湿性有所下降，相应润滑性也明显下降，同时，由于未添加丙二醇嵌段聚醚，冷却液的沉降性略受影响，用于蓝宝石加工对刀具、磨头产生不利影响。
对比例2和对比例3中调整了偶联剂用量，对比例2中降低了钛酸酯偶联剂用量，冷却液的稳定性变差，冷却液的润滑性降低，同时沉降性也降低趋势，用于蓝宝石加工对刀具、磨头产生不利影响。对比例3中增加了钛酸酯偶联剂用量，沉降性显著降低，用于蓝宝石加工对刀具、磨头产生不利影响。
对比例4中选用硅烷偶联剂，冷却液的润滑性和沉降性明显不如添加钛酸酯偶联剂的，用于蓝宝石加工对刀具、磨头产生不利影响。
最后应说明的是：以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，并不用以限制本发明创造，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (3)
1.一种用于蓝宝石切削加工工艺的冷却液，其特征在于，按重量百分比包括以下组分：
高分子聚醚混合物 20-40%；
防锈剂 5-15%；
沉降剂 0.1-2%；
偶联剂 5-10%；
消泡剂 1-5%；
去离子水 余量；
高分子聚醚混合物为聚乙二醇和丙二醇嵌段聚醚混合物，聚乙二醇和丙二醇嵌段聚醚的质量比为（4-6）：1；
聚乙二醇的分子量为1800-2200；
丙二醇嵌段聚醚为丙二醇嵌段聚醚L-61，平均分子量为2000；
偶联剂为钛酸酯偶联剂；
防锈剂为十二碳二元酸；
沉降剂为阳离子聚季铵盐；
消泡剂为聚丙二醇单丁醚。
2.根据权利要求1所述的用于蓝宝石切削加工工艺的冷却液的制备方法，其特征在于,包括以下步骤：
（1）将高分子聚醚混合物加入搅拌反应釜中，加入去离子水，搅拌至混合均匀，加入防锈剂，水浴加热至60-80℃，继续搅拌至溶液透明，停止加热；
（2）向步骤（1）中溶液继续加入沉降剂和消泡剂，搅拌至混合均匀，加入偶联剂，继续搅拌混合均匀，即得蓝宝石冷却液。
3.根据权利要求1所述的用于蓝宝石切削加工工艺的冷却液的使用方法，其特征在于，蓝宝石冷却液使用前稀释1-20倍。
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