СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩАЯ ЖИДКОСТЬ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ОПТИЧЕСКИХ СТЕКОЛ
CUTTING COOLANT FOR OPTICAL GLASS PROCESSING

Изобретение относится к смазочно-охлаждающим жидкостям (СОЖ), которые могут быть использованы в стекольной промышленности при грубом шлифовании оптических стекол.
Известно применение для грубой шлифовки оптических деталей раствора глицерина (ГОСТ 6823-77, 1-й сорт) в воде. Недостатком применения глицерина является большой расход 20%-ного его водного раствора, и абразивная стойкость инструмента при шлифовке деталей не повышается.
Известно применение СОЖ для алмазной обработки оптического стекла, который содержит продукт (полимерные производные циклического пиридина) полимеризации диметилдиаллиламмоний хлорида формулы:
Наиболее близким по технической сущности к заявленному материалу является СОЖ для алмазной обработки оптических стекол [А.с. 1247417 СССР], содержащий воду, полимерные добавки - продукт взаимодействия полиэтиленполиаминов (ПЭПА) с акриловой кислотой или 2,3-эпоксипропаном (глицидол), взятых в мольном соотношении 1÷10:1 при следующем содержании компонентов, мас.%: продукт взаимодействия ПЭПА с акриловой кислотой или глицидолом 1÷10:1, остальное - вода.
Недостатком применения СОЖ является использование дефицитного сырья и материалов, относительно низкая абразивная стойкость инструмента и плохая шероховатость поверхности.
Недостатком применения известной СОЖ является, что продукт содержит до 4% N,N-диаллил-N,N-диметиламмоний хлорид - вредное вещество, которое отрицательно влияет на работающих предприятия, а также вредное соединение - хлористый аллил.
Задачей изобретения является получение СОЖ на основе доступных сырьевых ресурсов, а также повышение абразивной стойкости инструмента.
Технический результат при осуществлении заявляемого изобретения выражается в повышении абразивной стойкости инструмента и применении доступных компонентов, расширении сырьевой базы, снижении токсичности продуктов.
Вышеуказанный технический результат получения СОЖ достигается особенностью, заключающейся в том, что в качестве добавки используют продукты реакции имидазолинов с эпихлоргидрином (ЭПХГ) в мольном соотношении имидазолин: ЭПХГ=1:1,5÷2,0, или имидазолинов с ЭПХГ и окисями этилена или пропилена или глицидолом в мольном соотношении имидазолин: ЭПХГ: окись этилена или пропилена или глицидола=1:1:1÷2 при 20-80°С или имидазолинов с окисями этилена или пропилена или глицидолом в мольном соотношении имидазолин: окись этилена или пропилена: или глицидол =1:1÷3 при температуре сначала 20±5°С в течение 1-1,5 ч, затем при температуре 30-50°С в течение 3-4 ч.
Таблица
Добавка
Содержание, масс.%
Удельная норма расхода СОЖ, кг/м<sup>2</sup>
Марка стекол
Количество обработанных деталей, шт.
Шероховатость поверхности, мкм
Относительная абразивная стойкость инструмента
Поли-N,N - диаллил-N,N-диметиламмоний хлорид
0,05
0,0065
К-8
30210
1,5
0,9
0,3
0,0065
ТФ-10
42000
0,9
1Д
0,5
0,0065
ТФ-1
27639
0,8
1,1
0,7
0,0065
ТК-23
46292
1,1
1,2
1,0
0,0065
TK-23
30000
1,4
1,2
Продукт реакции имидазолина с ЭПХГ
0,05
0,005
К-8
31500
1,4
0,9
0,3
0,006
ТФ-10
42500
0,8
1,1
0,5
0,006
ТФ-1
31000
0,8
1,2
0,7
0,006
ТК-23
46000
1,0
1,2
1,0
0,006
ТК-230
32000
1,3
1,2
Продукт реакции имидазолина с ЭПХГ и окисью этилена
0,05
0,006
К-8
31000
1,4
0,9
0,3
0,006
ТФ-10
42000
0,8
1,0
0,5
0,006
ТФ-1
32000
0,9
1,1
0,7
0,006
ТК-23
46500
1,0
1,2
1,0
0,006
ТК-23
31000
1,3
1,3
Продукт реакции имидазолина с ЭПХГ и окисью пропилена
0,05
0,006
К-8
30000
1,3
0,9
0,3
0,006
ТФ-10
31000
0,8
0,9
0,5
0,006
ТФ-1
31600
0,9
1,0
0,7
0,006
ТК-23
46500
1,0
1Д
1,0
0,006
ТК-23
32500
1,3
1,2
Продукт реакции имидазолина с ЭПХГ и глицидолом
0,05
0,005
К-8
33000
1,3
1,0
0,3
0,006
ТФ-10
43000
0,7
1,1
0,5
0,006
ТФ-1
31500
0,8
1,2
0,7
0,006
ТК-23
48000
1,0
1,3
1,0
0,006
ТК-23
34000
1,3
1,3
Продукт реакции имидазолина с окисью этилена
0,05
0,006
К-8
30000
1,5
0,9
0,3
0,006
ТФ-10
42500
0,9
1,0
0,5
0,006
ТФ-1
31500
1,0
1Д
0,7
0,006
ТК-23
46400
1Д
1,2
1,0
0,006
ТК-23
32600
1,1
1,2
Продукт реакции имидазолина с окисью пропилена
0,05
0,006
К-8
31000
1,4
0,9
0,3
0,006
ТФ-10
43000
0,8
1,0
0,5
0,006
ТФ-1
32600
0,9
1,1
0,7
0,006
ТК-23
46800
1,0
1,2
1,0
0,006
ТК-23
32000
1Д
1,3
17
33
17
35
15
31
2
2
m
3
2
R=CH, CH, CH, H(CHCH), C(CH), m=1-12
1
3
R=H, CH; n=0, 1-4
2
2
2
2
2
2
3
2
2
R=H, СНСНОНСНCl, (СН)ОН, СН(СНОН)СН, СНСНОНСНОН
3
2
2
2
2
R=СНСНОНСНCl, СНСНОН,
,
Полученные продукты используют в качестве активной основы и получают СОЖ, состоящую из следующих компонентов, мас.%:
Продукт взаимодействия имидазолина с ЭПХГ
0,05-1
Вода
остальное
Продукт реакции имидазолина с ЭПХГ и
окисью этилена или пропилена или глицидолом
0,05-1
Вода
остальное
Продукт реакции имидазолина с окисями
этилена или пропилена или глицидолом
0,05-1
Вода
остальное
В качестве имидазолинов используют продукт взаимодействия ПЭПА с олеиновой, стеариновой, стеарином (смесь стеариновой и пальмитиновой кислот 1:1), высшими изомерными α-разветвленными монокарбоновыми кислотами (ВИК).
6
28
с атомами углерода C-C формулы
3
2
изомасляной кислотами (CH)CHCOOH
2
2
m
3
2
3
2
12
20
22
28
R=H(CHCH)C(CH), (CH)CH, C-C; C-C; m=4-12
1
2
3
2
2
1
2
2
2
3
2
2
R=R=R=CHCH(OH)CHOH; R=R=CHCHOH; R=CHCH(OH)CHCl;
1
2
3
2
3
2
2
R=CHCH(OH)CH, R=H, R=CHCH(OH)CHCl
В качестве окиси алкенилов используют окиси этилена и пропилена. Исходные ПЭПА в реакцию берут в виде 60-75%-ных водных растворов.
Составы СОЖ испытывали на установке грубого алмазного шлифования стекол следующих марок: ТК-21, ТК-23, ТФ-1, ТФ-10 и К-8. Грубое алмазное шлифование деталей БШ-401 ведется при следующем режиме обработки: скорость вращения инструмента 8000 об/мин, скорость вращения изделий 500 об/мин, время обработки 35 с на станках АШС-15, АШС-40, АШС-70. Инструмент - круг кольцевой алмазный, алмазные крошки на круг кольцевой сажаются на клей. Поверхность линз шлифуют, выдерживая толщину по центру линзы 8,2±0,2 мм.
2
2
Результаты испытаний приведены в таблице. Из таблицы видно, что применение предлагаемой СОЖ обеспечивает возможность обработки деталей до полного затупления инструмента в количестве от 31000 до 48000 шт. при ее расходе 0,005-0,006 кг/м, в то время как при использовании известной СОЖ обработано от 30000 до 46292 шт. при норме расхода 0,0065 кг/м.
Пример 1
В реактор загружают 14,4 г (0,1 моль) ПЭПА (средний молекулярный вес 144) и 28,2 г (0,1 моль) олеиновой кислоты, смесь нагревают при перемешивании и температуре 130 - 160°С в течение 4 ч, выдерживают при 230-240°С в течение 2 ч. Одновременно производят отгон воды и легкокипящих примесей. Реакционную смесь охлаждают до 80°С и при этой температуре добавляют 18,5 г (0,2 моль) ЭПХГ, перемешивают в течение 4 ч. Мольное соотношение имидазолин: ЭПХГ=1:2. Получено 58,1 г (98%) продукта.
Пример 2
В реактор загружают 10,3 г (0,1 моль) диэтилентриамина (ДЭТА), 28,2 г (0,1 моля) олеиновой кислоты, нагревают при перемешивании и температуре 140-160°С в течение 4 ч, затем при 240-250°С в течение 1,5 ч.
Одновременно производят отгон воды и легкокипящих примесей (n=0, формула 1). Реакционную смесь охлаждают до 20-25°С и к полученному имидазолину добавляют 8,8 г (0,2 моля) окиси этилена, мольное соотношение имидазолин: окись этилена = 1:2, нагревают в течение 2 ч при температуре 20-30°С, затем при 30-50°С в течение 2 ч. Получено 44,5 г (97,9%) продукта.
Пример 3
В реактор загружают 14,6 г (0,1 моль) триэтилентетрамина (ТЭТА) и 28,4 г (0,1 моль) стеариновой кислоты, нагревают при 150-170°С в течение 4 ч, затем реакционную смесь выдерживают в течение 2 ч при 260-270°С, одновременно производят отгон воды и легкокипящих компонентов. Реакционную смесь охлаждают до 80°С и при этой температуре добавляют 9,25 г (0,1 моль) ЭПХГ, перемешивают в течение 3 ч. Затем смесь охлаждают до 30-35°С и добавляют 5,8 г (0,1 моль) окиси пропилена, выдерживают при 40-60°С еще 1,5 ч. Мольное соотношение имидазолин: ЭПХГ: окись пропилена = 1:1:1. Получено 45,3 г (98,01%) продукта.
Пример 4
В реактор загружают 18,9 г (0,1 моль) тетраэтиленпентамина (ТЭПА), 25,6 г (0,1 моль) пальмитиновой кислоты. Выдерживают при 150-160°С в течение 4 ч, затем в течение 1,5 ч при 250-255°С (имидазолин формулы 1 n=2), одновременно производят отгон воды и легкокипящих фракций, затем добавляют 9,25 г (0,1 моль) ЭПХГ, перемешивают при 80°С в течение 4 ч, добавляют 14,8 г (0,2 моль) глицидола и перемешивают при 60-80°С в течение 3 ч. Мольное соотношение имидазолин: ЭПХГ: глицидол = 1:1:2. Получено 64,0 г (96,3%) продукта.
Пример 5
6
10
В реактор загружают 23,2 г (0,1 моль) пентаэтиленгексамина (ПЭГА) и 15,16 г (0,1 моль) ВИК фракции С-С (средний молекулярный вес 151,6, формула 3, m=1-3). Реакционную смесь выдерживают при 160-180°С в течение 6 ч, затем при 250-260°С в течение 1,5 ч (формула 1, n=3), производят отгон воды и легкокипящих примесей. Затем реакционную смесь охлаждают до 30°С и при этой температуре добавляют 17,4 г (0,3 моль) окиси пропилена, выдерживают при 40-60°С в течение 3 ч. Мольное соотношение имидазолин:окись пропилена = 1:3. Получено 51,1 г (94,8%) продукта.
Пример 6
В реактор загружают 16,4 г (0,1 моль) ПЭПА (средний молекулярный вес 164), состоящий из ДЭТА, ТЭТА, ТЭПА, ПЭГА, ГЭГА) 27,0 г (0,1 моль) стеарина перемешивают при 150-170°С в течение 5 ч, затем при 240-250°С в течение 2 ч с отгоном воды и легкокипящих примесей. Реакционную смесь охлаждают до 70°С и добавляют 13,8 г (0,15 моль) ЭПХГ, перемешивают при 70-90°С в течение 4 ч. Мольное соотношение имидазолин: ЭПХГ = 1: 1,5. Получено 52,9 (95,6%) продукта.
Пример 7
В условиях примера 1 в раствор загружают 120 г (0,2 моля) этилендиамина (ЭДА) и при 80-90°С дозируют 11,3 г (0,1 моль) 1,2-дихлорпропана, нагревают при 90-100°С в течение 6 ч, затем нейтрализуют с 40-46%-ным водным раствором едкого натра до расслаивания. Верхний слой обезвоживают твердым едким натром и перегоняют в вакууме. Выделяют 5-метил-ТЭТА, который является производным ТЭТА.
12
20
После чего в реактор загружают 16 г (0,1 моль) метил-ТЭТА, 26,8 г (0,1 моль) ВИК фракции С-С, m=4-8, перемешивают при 160-165°С в течение 6 ч, выдерживают при 250-260°С в течение 1,5 ч с одновременным отгоном воды и легкокипящих примесей (имидазолин формулы 4). Реакционную смесь охлаждают до 70°С и добавляют 22,2 г (0,3 моль) глицидола и нагревают при 60-80°С в течение 3 ч. Мольное соотношение имидазолин:глицидол=1:3. Получено 60,6 г (96,4%) продукта.
Пример 8.
22
28
В реактор загружают 16,0 г (0,1 моль) метил - ТЭТА, 39,3 г (0,1 моль) ВИК фракции С-С, m=9-12, нагревают при 170-180°С в течение 6 ч, выдерживают при 260-270°С в течение 2 ч. Одновременно производят отгон воды и легкокипящих примесей (имидазолин, формула 4). Реакционную смесь охлаждают до 70°С и добавляют 9,25 г (0,1 моль) ЭПХГ, выдерживают при 70-80°С 4 ч, затем реакционную смесь охлаждают до 20-25°С и добавляют 8,8 г (0,2 моль) окиси этилена, выдерживают при 40-50°С в течение 3 ч. Мольное соотношение имидазолин: ЭПХГ: окись этилена = 1:1:2. Получено 58,5 г (94%) продукта.
Пример 9.
В реактор загружают 16,0 г (0,1 моль) метил-ТЭТА 8,8 г (0,1 моль) изомасляной кислоты, нагревают при 140-150°С в течение 4 ч, выдерживают при 240-250°С в течение 1,5 ч одновременно производят отгон воды и легкокипящих примесей. Содержимое реактора охлаждают до 80°С, добавляют 9,25 г (0,1 моль) ЭПХГ, перемешивают при 80°С в течение 4 ч. Затем смесь охлаждают до 30°С, добавляют 5,8 г (0,1 моль) окиси пропилена, перемешивают при 40-50°С в течение 3 ч. Мольное соотношение имидазолин: ЭПХГ: окись пропилена 1:1:1. Получено 36,4 г (95,9%) продукта.