Патент на изобретение №2351638

(54) СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩАЯ ЖИДКОСТЬ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ОПТИЧЕСКИХ СТЕКОЛ

(57) Реферат:

Использование: в стекольной промышленности при алмазном шлифовании оптических стекол. Сущность: жидкость содержит воду и активную добавку, представляющую собой продукт взаимодействия имидазолина с эпихлоргидрином (ЭПХГ) в мольном соотношении имидазолин: ЭПХГ=1:1,5-2, или имидазолина с ЭПХГ и окисями этилена или пропилена или глицидолом в мольном соотношении имидазолин: ЭПХГ: окись этилена или пропилена или глицидол, равном 1:1:1-2, при 20-70°С, или имидазолина с окисями этилена или пропилена или глицидолом в мольном соотношении имидазолин: окись этилена или пропилена или глицидол, равном 1:1-3, полученный при температуре 20-80°С в течение 3-4 ч. Активная добавка содержится в количестве 0,05-1%. Технический результат – повышение абразивной стойкости инструмента, расширение сырьевой базы, и снижение токсичности продукта. 1 табл.

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/м2	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

R=C₁₇H₃₃, C₁₇H₃₅, C₁₅H₃₁, H(CH₂CH₂)_m, C(CH₃)₂, m=1-12

R₁=H, CH₃; n=0, 1-4

R₂=H, СН₂СНОНСН₂Cl, (СН₂)₂ОН, СН₂(СНОН)СН₃, СН₂СНОНСН₂ОН

R₃=СН₂СНОНСН₂Cl, СН₂СН₂ОН,

,

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 -разветвленными монокарбоновыми кислотами (ВИК).

с атомами углерода C₆-C₂₈ формулы

изомасляной кислотами (CH₃)₂CHCOOH

R=H(CH₂CH₂)_mC(CH₃)₂, (CH₃)₂CH, C₁₂-C₂₀; C₂₂-C₂₈; m=4-12

R₁=R₂=R₃=CH₂CH(OH)CH₂OH; R₁=R₂=CH₂CH₂OH; R₃=CH₂CH(OH)CH₂Cl;

R₁=CH₂CH(OH)CH₃, R₂=H, R₃=CH₂CH(OH)CH₂Cl

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.

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/м², в то время как при использовании известной СОЖ обработано от 30000 до 46292 шт. при норме расхода 0,0065 кг/м².

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

В реактор загружают 23,2 г (0,1 моль) пентаэтиленгексамина (ПЭГА) и 15,16 г (0,1 моль) ВИК фракции С₆-С₁₀ (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.

После чего в реактор загружают 16 г (0,1 моль) метил-ТЭТА, 26,8 г (0,1 моль) ВИК фракции С₁₂-С₂₀, 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.

В реактор загружают 16,0 г (0,1 моль) метил – ТЭТА, 39,3 г (0,1 моль) ВИК фракции С₂₂-С₂₈, 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.

Формула изобретения

Смазочно-охлаждающая жидкость для обработки оптических стекол, содержащая активную добавку и воду, отличающаяся тем, что жидкость в качестве активной добавки содержит продукт взаимодействия имидазолина с эпихлоргидрином в мольном соотношении имидазолин:эпихлоргидрин, равном 1:1,5-2, или имидазолина с эпихлоргидрином и окисями этилена или пропилена или глицидолом в мольном соотношении имидазолин:эпихлоргидрин:окись этилена или пропилена или глицидол, равном 1:1:1-2, при 20-70°С, или имидазолина с окисями этилена или пропилена или глицидолом в мольном соотношении имидазолин:окись этилена или пропилена или глицидол, равном 1:1-3, полученный при температуре 20-80°С в течение 3-4 ч, при следующем соотношении компонентов, мас.%: