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有机硅脱模剂配方分析
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CNAS认可项目：是 - 一.背景 橡胶塑料制品在模具中成型加工，橡塑材料与模具表面接触，可能因模具工作表面凹凸等微缺陷，使橡塑制品自模具剥离时会有一定的摩擦阻力。橡胶塑料在注射或挤出的加工过程中，橡塑材料和模具之间往往会形成负压，或二者之间因物理吸附或化学键合而致黏结，导致在橡塑制品成型后从模具中剥离困难。为了弱化制品与模具间的吸附或黏结，常常采用能够形成有效隔离膜的添加剂——脱模剂。脱模剂是一种用在两个彼此易于黏着的物体表面的一个界面膜层，使黏结物与被黏物之间形成隔离，从而易于剥离，使制品脱模更容易和更便捷。 有机硅脱模剂是以有机硅氧烷为原料制备而成，其优点是耐热性好，表面张力适中，易成均匀的隔离膜，脱模寿命长无毒、光泽好、不与树脂亲合等优点，而广泛应用在塑料、橡胶等各种场合中。缺点是脱模后制品表面有一层油状面，二次加工且必须进行表面清洗。常用的有硅油，硅橡胶，乳化硅油及硅脂等。有机硅脱模剂是目前橡塑脱模剂中档市场的主流产品，在聚氨酯、橡胶、聚乙烯和聚氯乙烯等树脂的加工中均有广泛应用。国外主要有道康宁、日本东方油脂工业株式会社和信越公司的有机硅脱模剂在销售。国内生产有机硅脱模剂的厂很多，但是规模偏小，还有一个品牌能在市场上占据主导位置。 二．有机硅脱模剂 有机硅是指聚有机硅氧烷(也可称作聚硅酮)，硅氧烷化合物、硅油、硅树脂,是一种隔离性较好的脱模剂, 对模具污染小, 主要用于天然橡胶、塑料和丁基橡胶的模型制品。 2.1 有机硅脱模剂的类型 2.1.1 按产品组成及形态分类 1) 有机硅烷及其溶液： 脱模剂基材是有机氯硅烷或者有机烷氧基硅烷。有机硅烷直接用做脱模剂具有一定的局限性，其中有机氯硅烷在成膜过程吸收空气中的水分二水解，放出的氯化氢有腐蚀性，因此，只适用于玻璃、陶溶液瓷等耐腐蚀的模具。 2)硅油及其溶液、油膏： 脱模剂基材为甲基硅油、甲基苯基硅油及各种改性硅油等惰性线形高分子有机硅聚合物。通常应用的硅油型脱模剂是以硅油为主体成分，再添加甲苯、汽油等有机溶剂配制而成的硅油溶液。 以硅油添加白炭黑、硅藻土、云母粉等固体组分，混炼可制成半固体膏状物型脱模剂。 例如：1. 甲基硅油: 将粘度300~ 1 000cp 的甲基硅油溶于汽油( 或甲苯、二甲苯、二氯乙烷) 中, 配成015% ~ 2%硅油溶液。适用于橡胶、塑料模型制品脱模。2. 乳化甲基硅油。配成含硅油35% ~ 40%的水乳液( 需加乳化剂如吐温20、平平加或聚乙烯醇, 用量约为含硅油量的2%) 。然后加水稀释到含硅油0.1% ~ 5%, 喷涂到模具上, 经加热除去水分, 使硅油沉附于模腔表面上。适用于各种橡胶和塑料制品。3.含氢甲基硅油。选用粘度5 ~ 50cp 的202# , 821# 硅油30 份、酞酸正丁酯4 份、溶剂汽油300 份配成溶液, 喷到150 度热模具腔内。宜作内胎脱模剂。 3)硅橡胶及其溶液： 液体硅橡胶可直接用做脱模剂，但更多应用是将硅橡胶加有机溶剂配制成硅橡胶溶液，再配合交联剂、催化剂等助剂组分，涂于模具表面形成疏化硅橡胶工作膜。 例如：将甲基( 或甲基乙烯基) 硅橡胶配成10% 汽油溶液存放, 使用时再以1:28 的比例用汽油稀释、混匀。适用于运输带制品的脱模。 4)硅树脂及其溶液： 脱模剂基材为甲基硅树脂、甲基苯基硅树脂等可交联固化的有机硅聚合物。通常将上述硅树脂溶解于乙醇、甲苯、汽油等有机溶剂中配制成硅树脂溶液，应用喷涂或浸涂工艺将脱模剂涂覆于模具表面，然后通过加热等方式将硅树脂固化成工作膜。 例如：1. 295# 硅脂, 用甲苯或松香水等溶剂稀释调匀后, 喷涂于模具腔内。适用于橡胶、塑料层压板等制品。2. 有机硅树脂: 将1# 或2# 硅树脂溶于甲苯中, 配成3%~ 9%溶液, 适用于橡胶制品。 5)有机硅乳液： 以硅油或硅树脂为主体组分，再添加乳化剂、水等配制成乳液。涂覆于模具表面的水乳液，待水分挥发后形成脱模剂工作膜。 6)有机硅气雾剂： 以硅油为主体组分，配合氟利昂、丁烷等抛射剂，混合封装于密封容器中，涂于脱模剂时，抛射剂携带脱模剂主体组分喷涂于模具表面，抛射剂快速挥发，残留物形成脱模剂工作膜。 7)其他类型： 此外，还有的直接用硅橡胶制造弹性模具，硅橡胶模具本身不仅耐热性好，同时具备抗粘结易脱模的优良性能，特别适用于形状复杂制品的成形脱模。 2.1.2按使用寿命分类 1)暂时型脱模剂： 这种脱模剂在工作过程中，有的组分在逐步消耗，即脱模剂向制品转移。暂时性脱模剂是一次涂饰一次使用或一次涂饰有限次数使用。以各种惰性硅油为基础材料的有机硅脱模剂即为典型的暂时型脱模剂。 2)半永久型脱模剂： 脱模剂固化后的膜层较牢固地附着于模具表面，在制品加工成型过程中和制品脱模后，脱模剂不向制品转移，基本不消化，成为半永久型脱模剂。 2.1.3按应用对象或使用工艺条件分类： 按应用对象，例如：聚氨酯脱模剂、轮胎脱模剂；按实际使用工艺命名，例如：耐高温脱模剂、耐酸碱脱模剂等。 2.2有机硅脱模剂的特点 2.2.1各种有机硅脱模剂的比较： 本体硅油型和气雾型脱模剂的应用方法最方便，只需要简单将脱模剂喷涂于模具表面，即可进行加工操作，且制品脱模简便。 油膏型脱模剂的涂抹相对前者繁杂些，但是其工作膜层后，适用于表面粗糙的模具，同时可持续有效脱模的次数相对多些。 相比于溶液型有机硅脱模剂，水乳液型因不使用有机溶液，对环境无污染，但是水乳液型脱模剂的剥离力相对大些，并且连续脱模使用次数也相对溶液型少些。 2.2.2有机硅脱模剂与非硅型脱模剂的比较： 脱模剂形态与剂型比较：通常应用石蜡、脂肪酸等作脱模剂，只有单纯的剂型；与之对应，有机硅脱模剂具有各种形态和剂型，因而为适应不同使用要求提供了选择便利。 脱模剂工作温度比较：由于有机硅聚合物的高分子骨架由硅氧键构成，耐热性能优良，稳定温度超出几乎所有类型橡胶，因此不至于出现脱模剂热分解、碳化等弊病。 脱模的剥离力比较：有机硅是低表面能材料，因而其制品脱模的剥离力最小，即应用有机硅脱模剂制品脱模最容易。 脱模剂安全性比较：就材料的表面能而言，有机氟聚合物和有机硅聚合物同属人工合成最低表面能材料，但超过允许使用温度，有机氟聚合物可能放出有毒物质；而有机硅材料耐热性好，即使使用过热分解的产物也安全无毒。 脱模剂使用寿命：因为有机硅脱模剂耐热性好，可承受各种塑料制品的加工温度，特别是以硅树脂为基础材料的非迁移性有机硅脱模剂，不仅工作温度高，而且脱模剂组分稳定不迁移，显示出超长的脱模剂使用寿命。 有机硅脱模剂广泛用于各种橡胶、塑料的加工过程，既可以用于挤出、注射加工工艺，也可以用于模压制品成型。可减轻劳动强度，提高生产效率，改善加工制品质量。 2.3有机硅脱模剂的生产技术： 2.3.1有机硅脱模剂生产技术路线： 重点考虑以下几个因素： 1)成型制品的材质及性能：包括物质的极性、熔体黏度、对模具材料的黏结状况； 2)制品成型工艺条件：加工温度、存膜时间、制品从模具剥离的运动方向等； 3)成型制品的技术要求:加工批量大小、制品尺寸与工件精度要求、加工制品的表面后续黏结涂饰性要求等； 4)制品加工模具条件：模具材质、形状与规格尺寸、模具工作面表面状态、模具对脱模剂涂饰的特定要求等； 5)脱模剂工艺性能与使用性能要求：脱模剂使用与清除工艺限制、脱模剂工作温度与加工寿命、加工制品剥离力要求等。 2.4有机硅脱模剂组成： 功能良好的脱模剂大体由功能组分和助剂组分等构成。其中功能组分可以是单一种有机硅聚合物复合调配。脱模剂中的功能组分有的还包括与主体聚合物配套的交联剂、催化剂等，以适宜的催化强度和固化速度，保证脱模剂工作膜平整光亮、在模具工作面附着牢固，协同主体有机硅聚合物达到最佳使用效果。 脱模剂的助剂组分发挥着不可或缺的辅助效果。常用的辅助组分包括：溶剂、抛射剂、润湿剂、防腐剂、乳化剂、显色剂等。其中的溶剂组分主要是用于溶解主体有机硅聚合物，使之成为便于涂饰的操作溶液。良好的溶剂要求其极性、溶解度参数与主体聚合物匹配，有的溶剂自身还兼具清洗作用等。一般应用表面活性剂作脱模剂的润湿剂。润湿剂的作用是促进脱模剂在模具表面均匀展布，保证首次涂覆脱模剂和后续复涂脱模剂都能均匀流平。 为了便于判断脱模剂涂层厚度和均匀度，有时推荐使用带有延伸的脱模剂操作液。有色脱模剂中应用适当类型颜料或染料作显色剂，要注意应用的颜料或染料在脱模剂中不要影响其低表面能性和涂膜的平整光滑性。 例如：1. 硅橡胶: 将甲基( 或甲基乙烯基) 硅橡胶配成10% 汽油溶液存放, 使用时再以1:28 的比例用汽油稀释、混匀。适用于运输带制品的脱模。 例如2. 硅橡胶甲苯溶液。将硅橡胶溶于甲苯中配成1% ~ 2% 溶液。适用于橡胶、聚乙烯、聚苯乙烯制品的脱模 2.5有机硅脱模剂的应用技术： 2.5.1正确选择脱模剂： 在玻璃、陶瓷灯耐腐蚀基材上，才可以应用初始反应有腐蚀性的有机氯硅烷作脱模剂基础材料。对于一膜多见小件制品的快速注射成型加工，宜采用气雾型有机硅脱模剂；应用大型热模具加工制品，可以用水乳液型有机硅脱模剂；应用冷膜具的加工工艺，就不宜采用乳液等水剂型脱模剂，因为水分滞留在模具表面将影响制品成型精度，如等待水分蒸发后再进行成型加工将耗费较长时间，故应用冷模具加工橡塑制品宜采用溶剂挥发较快的溶液型脱模剂，以节省脱模剂的干燥等待时间。 对于强调要去可黏结涂饰橡塑制品的脱模，必须选用非迁移性有机硅脱模剂，不可使用迁移性脱模剂，以防止脱模剂组分向制品表面迁移而妨碍涂饰黏结。就脱模剥离力比较，通常伴随脱模剂部分迁移的操作要比无脱模剂组分迁移的操作剥离力更小，即前者脱模更容易。 2.5.2脱模剂使用工艺： 在橡塑制品成型加工过程中应用有机硅脱模剂大致如下操作： 清理模具和清洁处理模具工作——涂饰有机硅脱模剂——固化脱模剂脱模（如果需要）——重复制品成型加工——重复涂饰脱模剂（当脱模剂失效时）——… 2.5.3有机硅脱模剂应用 1)橡胶轮胎加工脱模剂 2)气雾型有机硅脱模剂 3)芳纶布模具配套耐高温有机硅脱模剂 4)航天工程用耐高温非迁移型有机硅脱模剂 5)高效浸涂防黏隔离剂 三.参考配方： 组分 投料量（g/L） 有机硅蜡 200~250 液体石蜡 15~30 含氢硅油 100~120 十二烷基苯磺酸钠 20~60 磷酸钠 30~60 聚二甲基硅氧烷 140~150 苯并噻唑啉酮 3~5 去离子水 余量 四.市面常见有机硅脱模剂： 卵磷脂脱模剂、脂肪酸及其金属皂类脱模剂、硬脂酸皂类脱模剂、酯类脱模剂（硬脂改正丁酯、硬脂酸单甘油酯、三硬脂酸甘油酯）酰胺类脱模剂（油酸酰胺、硬脂酸酰胺、乙撑双油酸酰胺、）石蜡及烃类脱模剂（石蜡、微晶石蜡、液体石蜡、聚乙烯蜡）有机硅脱模剂、高聚物脱模剂、混合溶液型脱模剂、薄膜型脱模剂、膏状及蜡状型脱模剂、橡胶脱模剂、聚氨酯脱模剂、环氧脱模剂、高温脱模剂、钢铁脱模剂、聚醚改性聚硅氧烷内脱模剂、胺基改性聚硅氧烷内脱模剂、羟酸改性聚硅氧烷内脱模剂、氟系脱模剂、表面活性剂系脱模剂、无机物类脱模剂（滑石粉）、油脂系脱模剂（动物油脂(鲸油)；石油系油脂(凡士林)）、有机硅系脱模剂（溶剂型(硅油，硅漆)、乳液型(硅油)；复合物型(硅油十二氧化硅)、气溶胶型(硅油)、烘干型(架桥型硅酮)）、二甲基硅油脱模剂、甲基苯基硅油脱模剂、二乙基硅油脱模剂、乳化硅油脱模剂、甲基乙烯基硅橡胶脱模剂、甲基嵌段温室硫化硅橡胶、甲基硅树脂脱模剂、混合溶液型脱模剂、薄膜型脱模剂、油膏型脱模剂 苏州禾川化工新材料科技有限公司（简称：禾川技术），为企业，科研的生产研发提供专业化解决方案。禾川技术以苏州大学为产学研基地，融合了中科院有机所、应化所、浙江大学、南京大学、苏州大学、华东理工大学等多家科研机构与高校的外围专家博士团队，依托生物纳米科技园、苏州大学、中科院纳米所强大的仪器测试平台，凭借强大的科研实力，多年丰富的研发经验，共同建立化工材料分析中心，新材料研发中心。禾川技术致力于化工行业材料检测、材料分析、配方还原、新领域新材料的开发；推进新项目整体研发进度，缩短研发周期，推动化工产业自主研发的进程。 公司：苏州禾川化工新材料科技有限公司 地址：江苏省苏州市工业园区星湖街218号 联系人：胡工 手机;18862167716 电话：051282190669 邮箱：hechuanjishu@hechuanchem.com 网址：http://www.hechuanchem.com
