半永久性脫模劑配方分析

半永久性脫模劑配方分析

一、背景

半永久性脫模劑是脫模劑研究開發(fā)中較新的品種,它們目前只占世界總銷售額的重要部分,而且呈不斷增長趨勢。半永久性脫模劑的約25%用于橡膠工業(yè)。半永久性脫模劑涂布一次后可以進行一次以上脫模,并且最大限度地減少脫模劑涂層向聚合物轉(zhuǎn)移。這些目的可以通過增加脫模劑涂層的內(nèi)聚強度來達到。半永久性脫模劑一般是在各種不同惰性溶劑中配制的可交聯(lián)型聚合物。通過溶液涂布在模具表面,經(jīng)溶劑蒸發(fā)、溶質(zhì)固化,在整個模具表面上形成一層完整均勻的薄膜。雖然交聯(lián)膜的形成有增大脫模所需與(與硅氧烷自毀型脫模劑相比)的趨勢,但同時它也可增加涂膜的耐久性,從而一次涂布便可進行多次脫模。涂膜耐久性的提高還可減少脫模劑向聚合物上轉(zhuǎn)移,使得二次加工如涂裝或粘合等加工可以在表面不作預處理的條件下進行。這一特性在需作模內(nèi)粘合如橡膠與金屬粘合時和在不可能除掉有污染性的脫模劑的場合下至為重要。目前,所有市售半永久性脫模劑的成膜核心都是兩種預聚體在涂層形成過程中完全聚合成樹脂。其中，一種預聚體聚合后形成涂層結(jié)構(gòu)骨架,負責涂層與模具表面的粘合：在涂層海綿狀結(jié)構(gòu)中的另一種預聚體聚合的樹脂的功能是減輕未硫化膠的流動摩擦，防止硫化膠粘附到模具表面；可以根據(jù)最需要的性能來調(diào)節(jié)兩種預聚體的比例。最新的半永久性脫模劑是水基乳液型的，其構(gòu)成成分是兩種預聚物(加上催化劑),其中的主預聚物是加熱反應成膜的主體預聚物，副預聚物在成膜中賦予聚合物潤滑作用,催化劑則起大大降低反應溫度的作用；半永久性脫模劑的優(yōu)點便是脫模效果好，生產(chǎn)效率提高，生產(chǎn)現(xiàn)場操作簡便，設備成本下降。今后的研究課題之一就是要以更耐熱化學性、內(nèi)部潤滑性及相容性作為研發(fā)方向，后者主要考慮使脫模劑的潤滑成分與添加在膠料中的內(nèi)脫模劑起協(xié)同作用為目標。

二、半永久性脫模劑概述

最初開發(fā)的SP脫模劑是溶劑型的，近年來,因為環(huán)保問題而向水劑型SP脫模劑方向發(fā)展,這類脫模劑在模溫下能充分交聯(lián)聚合,通常是由幾種預聚物(一般是兩種)形成的。由于各類預聚物的微觀結(jié)構(gòu)和性能不同?；旌媳壤龖鶕?jù)實際條件進行調(diào)整。預聚物的組分之一具有可形成膜層的脊椎結(jié)構(gòu)，起到與模具表面粘合的作用。另外，還有一種包含了第二預聚物組分的結(jié)構(gòu)。一般情況下，該組分濃度比第一組分的小。第二組分不與模具表面粘合，只承擔賦予流動與脫模效果的潤滑作用。一般情況下,該組分的交聯(lián)網(wǎng)絡密度沒有第一組分的大，分子量也小。不管怎么說,這些預聚物的聚合，是由熱決定的，必須使溫度與時間的關(guān)系最疏遠。也就是說，要配制成在某個溫度以下預聚物還沒有反應(性能未表現(xiàn)出來)。有時，為了使反應溫度更低，反應時間更短，需添加催化劑。如注射成型時，由于模具是閉合的，膠料被注入后，短時間內(nèi)完成反應較為理想，且實用效率更高。

2.1半永久性脫模劑的特點

理想的半永久性脫模劑必須滿足下列要求:

1)容易涂布在大、小和形狀復雜的模具上,即必須是低枯度的單組份系統(tǒng)；

2)能潤濕模具表而,形成完整均勻的涂膜；

3)對模具無腐蝕性；

4)形成的涂膜足夠薄,能保存模具的一切細微形狀；

5)固化迅速,以縮短生產(chǎn)(停機)時問；

6)對膜具表面粘附性強,防止剝離、剝落和物質(zhì)轉(zhuǎn)移；

7）能承受加工條件如溫度、壓力、剪力和其他磨蝕力；

8)耐磨(耐久)能多次脫模,脫模劑的轉(zhuǎn)移盡可能少；

9)呈化學惰性,能讓多種不同聚合物材料容易脫模；

10)摩擦系數(shù)小,有利于從深模具或復雜模具中順利脫模；

11)滿足各種安全規(guī)范的要求如閃點高、毒性低；

12)可貯藏期長(>6個月)；

13)與其他種脫模劑相比,成本效益高。

2.2半永久性脫模劑作用機理

通常情況下,當模具清洗后、于高溫狀態(tài)下涂抹SP脫模劑,與此同時便開始了聚合反應,特別是水基型SP脫模劑,讓水溶劑迅速蒸發(fā),對防止模具腐蝕來說是重要的,涂布方法有用毛刷涂刷、浸潤、噴霧等辦法,噴霧法是最通用的、容易得到均勻一致膜層的。為使脫模層與模具能充分地粘合,最大限度增加成型次數(shù),在用脫模劑處理前,模具的徹底清洗是很重要的。已污染的模具再涂上脫模劑使用會減少成型次數(shù)。在成型過程中若想不取出模具進行清洗,采用市場上銷售的適用的清潔混煉膠是有效的。SP脫模劑的脫模效果在成型次數(shù)進行到某一數(shù)值時急劇下降,因此,此時需再用脫模劑進行噴涂,這是由于膠料的流動，脫模層被磨耗掉的緣故,不論是否再補充脫模劑,模具內(nèi)總有部分積垢。因此，模具的清洗是十分必要的。這時候用清洗橡膠來清洗模具是最有效的，從噴該圖解表示的是三個大、中、小循環(huán)控制，最小的循環(huán)脫模性沒有問題，可反復進行成型。中間一個循環(huán)是由于有某種程度的污染,補充脫模劑后仍可進行成型,還有最大一個循環(huán)，由于模具受到污染,脫模性下降，要進行模具清洗，之后進行脫模劑噴霧，再進行成型，各成型次數(shù)因各種生產(chǎn)條件的差異會有很大的不同。它由以下幾個因素所決定:脫模劑處理前模具的準備和清洗、脫模劑的處理情況、脫模層的磨耗程度、所用混煉膠的粘著性和污染性，模具的花紋、模具的材質(zhì)、注射及與硫化相關(guān)的參數(shù)等等。

2.3半永久性脫模劑工藝

模具污染顯著減小,模具清洗周期可以延長,不必經(jīng)常取出,清洗次數(shù)減少,生產(chǎn)量增加。由于SP脫模劑形成了膜層,可防止污染物與模具粘連,SP脫模劑形成的膜面使模具與膠料的摩擦減少,膠料流動性提高,因此,膠料填充速度加快,注射時間縮短。

在高溫下作業(yè),模具容易取出,所以,不但縮短了操作時間,而且廢次品率降低。模具每次經(jīng)處理后,可增加成型次數(shù)，所以，即使加上咬模時間,與以往的脫模劑相比,仍提高了效率。由于脫模劑層是固定的，所以，熔融不良的廢次品減少了。又因為膠料在模具中的填充速度加快,防止了焦燒現(xiàn)象產(chǎn)生,由于模具污染、污染物堆積,導致制品外觀不佳及產(chǎn)品尺寸不精確現(xiàn)象減少,故提高了生產(chǎn)效率。

三、實用案例：

1）實例一：

在200ml混合溶劑(二甲苯：乙苯：乙烷：甲苯=82：16：5：1)中,加入Me3SiCl1.6,Si(OEt)41.0,水19.2mol,在25度~40度攪拌1h,得到硅氧烷樹脂溶液。再將此溶液15,二甲基硅氧烷(粘度200Pa.s)66,混合溶劑19混合。以二氯甲烷配成4%~10%溶液。宜作聚氨酯泡沫制品的脫模,1次涂膜可重復使用數(shù)百次。

2）實例二：

MeGee工業(yè)公司推出兩種新型水性半永久脫模劑，適用于合成橡膠、天然橡膠和硅橡膠制品。這些脫模劑具有極好的脫模效果，不會轉(zhuǎn)移到產(chǎn)品上，也不會在模具上積累，可長期保持模具清潔，從而可提高生產(chǎn)率。該產(chǎn)品可用于注壓，傳遞模壓和平板模壓橡膠產(chǎn)品。其對于過氧化物硫化膠料、高填充膠料及其他難脫模膠料都具有很好的效果?？捎糜贔KM、HNBR、丙烯酸酯橡膠、ECO及硅橡膠。其對操作人員無危害，且環(huán)保。

四、參考配方：組分投料量（g/L）長鏈烷基苯基硅油100~150脂肪醇聚氧乙烯醚10~30甲基硅油100~120烷基磺酸鈉10~50磷酸鈉30~80磷酸三辛酯5~30異構(gòu)碳醇5~30磷酸鈉30~80水余量

五.市面常見脫模劑：

卵磷脂脫模劑、脂肪酸及其金屬皂類脫模劑、硬脂酸皂類脫模劑、酯類脫模劑（硬脂改正丁酯、硬脂酸單甘油酯、三硬脂酸甘油酯）酰胺類脫模劑（油酸酰胺、硬脂酸酰胺、乙撐雙油酸酰胺、）石蠟及烴類脫模劑（石蠟、微晶石蠟、液體石蠟、聚乙烯蠟）有機硅脫模劑、高聚物脫模劑、混合溶液型脫模劑、薄膜型脫模劑、膏狀及蠟狀型脫模劑、橡膠脫模劑、聚氨酯脫模劑、環(huán)氧脫模劑、高溫脫模劑、鋼鐵脫模劑、聚醚改性聚硅氧烷內(nèi)脫模劑、胺基改性聚硅氧烷內(nèi)脫模劑、羥酸改性聚硅氧烷內(nèi)脫模劑、氟系脫模劑、表面活性劑系脫模劑、無機物類脫模劑（滑石粉）、油脂系脫模劑（動物油脂(鯨