水基光学玻璃清洗剂的研究及配方技术开发

水基光学玻璃清洗剂的研究及配方技术开发

张浩，胡磊

（苏州禾川化学技术服务有限公司）

摘要：本文论述了一种新型的水基光学玻璃清洗剂的研制过程，成功解决光学玻璃清洗剂中低泡、环保、清洗效率等问题，该类清洗剂清洗完后在玻璃表面残留极少，不会影响玻璃的进一步加工。

Abstract:In this paper,a novel water based detergent for optical glass was developed.Low foaming surfactants were used and all materials are environmentally friendly.This detergent shows excellent cleaning efficiency and few residues can be detected after using this detergent which will not affect the next process.

关键词：水基清洗剂；光学玻璃；低泡；环保

Key words:water based detergent;optical glass;low foam; environmentally friendly

1前言

光学玻璃是现代光电技术产业的基础，特别是进入21世纪以后，随着光学与电子信息科学及新材料的不断交叉融合，作为光电基础材料的光学玻璃更是在多方面得到迅速发展[1]。光学玻璃在生产工艺流程中，需要大量的清洗环节，特别要求清洗干净无残留，不损伤基材表面。传统的清洗剂一般为有机溶剂型，其在清洗玻璃表面的切削液、研磨粉、油污、手指印等的过程中，难免会有大量的溶剂挥发，其常用的有机溶剂为卤代烃溶剂，芳香烃溶剂等。该类有机溶剂吸

入人体后不仅对操作人员的健康不利，还对工厂存在较大的消防安全隐患。因此，以水为溶剂的水基型清洗剂应运而生，凭借其环保、成本低，得到了突飞猛进的发展。但使用这些水基型清洗剂普遍存在清洗效果不佳，清洗剂残留量大，进而影响下一步镀膜的附着力。本文通过大量实验研究，得到一种清洗效果好、效率高、热稳定性好、残留物极少的安全环保光学玻璃清洗剂。

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2实验

2.1实验器材及药品

器材：恒温磁力搅拌器，分析天平，光学玻璃片

药品：氢氧化钾（化学级），碳酸钠（化学级），硅酸钠（化学级），三乙醇胺（工业级），EDTA-2Na（化学级），葡萄糖酸钠（化学级），非离子表面活性剂

A、B、C，增溶剂。

2.2工艺条件

恒温55-60℃，光学清洗剂与水1:8比例稀释作为工作液。

2.3实验内容

选取光学玻璃试样：尺寸为30mm*90mm，厚度为2mm，将光学玻璃试样用丙酮清洗后烘干干燥，冷却干至室温称量，记录重量后备用。将各类混合油污及粉尘均匀涂抹在试片表面，称重记录备用。将配置的工作液放入烧杯中，在恒温磁力搅拌器搅拌，模拟流动液体，清洗备好的光学玻璃试样，约2-3min。洗净的样片用纯水漂洗两遍，烘干干燥，冷却干至室温称量，记录重量后备用。

2.4清洗能力判定

a．肉眼观察样片表面清洗状况

b．水滴在样片表面铺展状况

c．重量法[2]来对清洗液去污能力进行评定，公式如下：

去污力=（A1-A2）/(A1-A)*100%

式中A1清洗前玻片质量，A2清洗后玻片质量，A干净玻片质量。

3结果与讨论

3.1温度对清洗能力的影响

通常我们认为碱性清洗剂的清洗机理是通过以下三个步骤进行：a）样片表面的油脂与清洗剂中的碱性物质进行皂化反应，将油脂转化为易乳化的皂；b）乳化剂对样片表面的皂进行浸润，渗透到皂层内部；c）乳化剂对皂进行乳化，包裹形成水包油的体系，将油脂分散脱离样片表面，进入溶液，从而达到较好的清洗的效果[3]。在水溶液中，当温度升高时，有利于皂化反应；乳化剂对皂的浸润渗透也会随着温度的升高而增强，从而更好的去除玻璃样片表面的油脂。但体系中的非离子表面活性剂赋予了清洗剂“浊点”的特性，这类非离子表面活性剂溶于水时靠氢键来使整个分子溶解，当体系温度升高时，氢键断裂，非离子表

面活性剂产生脱水现象，溶解度降低，从溶液中析出，变浑浊，使清洗剂去污能力大大下降；非离子表面活性剂由于其含有亲油的一端，析出后还可能附着在样片表面，形成新的污垢。所以在保证清洗剂稳定的前提下，随温度的升高，其清洗能力及效果会大大提升。我们以光学清洗剂与水1:8比例稀释液作为工作液，在光学玻璃表面进行试验，结果如图1所示。

图1温度对清洗剂去污能力影响

由图1可知，在10-60℃范围内，样片残留的污渍逐渐变少，到40℃时，样片表面基本清洗干净，去污率达到90%，水滴在样片表面没有明显收缩现象。同时随着温度的升高清洗剂的去污率先快速增大，后增大变缓；在60-70℃达到去污效果最佳，水滴在样片表面完全铺展，无收缩；75℃后，随温度升高，其去污率快速减少，样片表面出现小白点，这是由于在此温度下非离子表面活性剂达到浊点，从溶液中析出，其乳化清洗能力丧失。因此该款清洗剂的使用温度应控制在55-70℃为宜。

3.2清洗剂浓度对清洗能力的影响

图2不同浓度对清洗剂去污能力影响

在60℃下，我们测试了该清洗剂在不同浓度下去污效果（图2）。由图2可以看出，清洗剂浓度越高，清洗效果越好。在稀释1-10倍范围内，其去污率随着倍数增大，缓慢减小，但基本变化不大；10倍以后，其去污率基本随稀释倍数增加呈直线下降。为了降低成本，在保证优异的去污能力的同时，最大限度的稀释清洗剂，因此，优化出其稀释倍数在8-10倍范围内为宜。

3.3清洗剂成份对清洗能力的影响

玻璃清洗剂成份也是影响去污能力的重要因素。本文所配置玻璃清洗剂有三种主要组成部分：碱性物质，螯合剂，表面活性剂。下面就对这三种主要成分的作用及其对清洗能力的影响分别阐述。实验测试条件为55-70℃清洗。

3.3.1碱性物质

本文所用碱性物质包括无机碱和有机碱，无机碱为氢氧化钾、碳酸钠、硅酸钠，有机碱为三乙醇胺。

氢氧化钾是强碱，具有强的皂化能力，与油污进行皂化，得到可溶性的皂。一般其添加量越多，去污能力越强，但光学玻璃材料一般含有碱金属和碱土金属（R）氧化物进入玻璃硅氧网络结构中，而R-O连接键强度较Si-O键弱的多[4]，