橡胶内脱模剂成分组成，脱模原理-方钉工社 - 建筑工程人网上交流互动社区

shizheng_123 发表于 2024-5-24 06:54:10

橡胶内脱模剂成分组成，脱模原理

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一.背景
脱模剂是介于模具与制品之间的功能性物质，在橡胶、塑料制造工业中, 制造模型产品时, 为了脱模、提高生产效率、延长模具使用寿命, 同时使产品光洁、尺寸合格、减少废品, 而需使用的必不可少的一种助剂。其主要功能是使脱模操作轻而易举，防止强行取出对产品造成的损伤。脱模剂的隔离性取决于其表面性质，其显著特点就是临界表面张力小，很难被液体润湿，正因如此，才能达到脱模的作用。
橡胶脱模剂指用于防止橡胶产品与模具表面粘连，并能使之顺利出模而不致撕裂的一类物质。使用时将它喷或涂于模腔表面，以形成一层有效的隔离层。对脱模剂的主要要求是：有一定的热稳定性和化学惰性，不腐蚀模腔表面；在模腔表面下残留分解物；不影响产品色泽，但能赋予良好的外观、无毒；易于配制，使用方便。
二.内脱模剂
2.1脱模剂现状
1）产品结构不合理，国内企业主要生产中低档大众化的脱模剂产品，而半永久性、环保型和适合二次加工性能的脱模剂产品发展缓慢、生产较少，特别是含氟的高端脱模剂市场，基本上是由杜邦、大金等国外大型氟化学公司的产品所占据。
2）脱模剂的研究开发滞后，拥有自主知识产权的脱模剂品种较少，在一定程度上制约了脱模剂产业和橡塑制品向高端化和高效化的发展。
3）脱模剂的研发生产单位与脱模剂使用单位沟通渠道不够畅通，用户大都满足于已在使用的脱模剂，新型高效的脱模剂推广使用难度较大。
2.2脱模剂的种类
脱模剂一般分为外用型和内用型两种。传统的脱模剂一般为外用型，即涂敷在模腔表面，习惯上也有称作隔离剂的，产品主要有滑石粉、云母粉、皂类、石蜡、聚四氟乙烯及硅油等，它们都有一定的脱模效果，但具有易留下模垢和痕迹、对模具有腐蚀作用、价格较昂贵等缺点。在众多的脱模剂品种中，氟、硅脱模剂因其脱模效果好、适合脱模的模材多，是近年来发展较快的两类脱模剂。
内脱模剂一般都以助剂形式通过混炼进入胶料并分散其中。在硫化时部分迁移到表面，形成薄薄的隔离层。因而无须逐一把脱模剂涂刷在模腔表面。而且，隔离膜不会脱落下来，留下模垢。这样对模具保养有利，同时也给模压操作带来了方便。另外，内脱模剂还有助于胶料的流动，减少由分子内摩擦引起的生热，是名副其实的多功能助剂，因此，在国外被称为“内润滑剂”。目前应用较为普遍的内脱模剂主要有脂肪酸盐、阳离子型表面活性剂、金属皂基混合物、低分子量聚乙烯四类。其中氟橡胶内脱模剂T18 的使用效果较好。它能有效改善胶料的流动，增加未硫化胶料的可塑性，缩短混炼时间，节约能耗，提高生产率。将其用于氟橡胶和丙烯酸酯制品的生产中，脱模效果优良。
2.3脱模机理
（一）脱模历程
在模具表面喷涂脱模剂之后, 硫化成型时的实际界面如图一。在图一中, 胶料与脱模剂的接触面为A 面, 脱模剂面为B 面, 脱模剂与模具的接触面为C 面; 脱模剂层为凝聚层。脱模时, 当在A 面和C 面剥离时称为界面剥离, 而在B 面剥离时叫做凝聚层破坏。
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图一脱模示意图
（二）脱模剂转移率
脱模剂的转移率, 是指脱模剂在脱模过程中转移到成型产品上的百分率。
( 1) 由A 面剥离脱模, 脱模剂不转移;
(2) 由A 面剥离及B 面凝聚层破坏脱模, 脱模剂发生少量转移( 约22%) ;
( 3) 只因凝聚层的破坏而脱模, 脱模剂转移较多( 约44% ~70%) ;
( 4) 由B , C 面剥离及凝聚层的破坏而脱模,引起大量脱模剂转移( 约93%) ;
( 5) 成型物与脱模剂接触, 发生混和、粘接, 当勉强脱模时, 就会使部分成型物( 产品) 的表面、界面破坏而脱模。通常使用的脱模剂, 要求在B 面或A, B 2 面剥离脱模。由凝聚层引起的脱模, 其脱模效果最好。
（三）脱模剂表面张力
脱模剂的隔离性取决于其表面性质, 而表面不湿润性物质的物性值是根据其临界表面张力( rc ) 的概念得出的。rc 的测定方法是在被测物质的表面上滴上表面张力不同的几种物质的液滴,测出它们的接触角θ。用被测物质的表面张力与其接触角θ的余弦值cosθ作图得一直线, 延长这条直线和纵坐标相交, 其交点对应的横坐标值就是被测物质的表面张力值, 也叫该物质的临界表面张力r c。这个值有表示: 当物质表面上液体表面张力r L 大于物质的临界表面张力r c 时, 液体不湿润物质的表面; 当r L< r c时, 液体就会湿润物质的表面。因此, 临界表面张力小的物质作脱模剂, 是隔离性最好的脱模剂。
2.4国内常用脱模剂
2.4.1氟系脱模剂
氟脱模剂继承了含氟材料的特点，能够显著降低固体的表面能，使其产生难浸润和不粘着性，不易与其他物质溶合，很好的解决了成品与模具之间的粘结问题，配制成脱模剂时，含氟化合物的用量极小。对热固性树脂、热塑性树脂和各种橡胶制件均适用，模制品表面光洁，二次加工性能优良，特别适合于精细电子零部件的脱模。售价一般在100-300元/kg，属于高档产品。
有机氟化物是最佳的脱模剂, 隔离性能好, 对模具污染小, 但价格较高。品种主要有:
1) 聚四氟乙烯( 相对分子质量1800) ;
2) 氟树脂粉末( 低分子PTFE) ;
3) 氟树脂涂料( PTFE,FEP, PFA) 。
2.4.2硅系脱模剂
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。缺点是脱模后制品表面有一层油状面，二次加工签必须进行表面清洗。常用的有硅油，硅橡胶，乳化贵友以及硅脂等。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。
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。只要涂一次, 可进行5~ 10次脱模。主要品种有:
1)甲基支链硅油( 128 号硅油), 直接用于脱模。
2)甲基硅油: 将粘度300~ 1000cp 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。
3)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。
4)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 e 热模具腔内。宜作内胎脱模剂。
5) 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。
6) 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。
7) 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。
8) 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
2.4.3 蜡( 油) 系脱模剂
蜡油系列脱模剂特点是价格低廉, 粘敷性能好, 缺点是污染模具。其主要品种有:
1) 工业用凡士林, 直接用作脱模剂。
2) 石蜡, 直接用作脱模剂。
3)磺化植物油, 直接用作脱模剂。
4)印染油( 土耳其红油、太古油) , 在100 份沸水中加0.9~ 2份印染油制成的乳液, 比肥皂水脱模效果好。
5)聚乙烯蜡( 相对分子质量1 500~ 2 500) 。将聚乙烯与一定比例的乳化剂混匀, 宜作橡胶制品的脱模剂。
6)聚乙二醇( 相对分子质量200~ 1 500) , 直接用于橡胶制品的脱模。
2.4.4表面活性剂系脱模剂
表面活性剂脱模剂特点是隔离性能好, 但对模具有污染。主要有以下几类:
1)肥皂水。用肥皂配成一定量浓度的水溶液, 可作模具的润滑剂, 也可作为胶管的脱芯剂。
2)油酸钠。将22份油酸与100份水混合,加热至近沸, 再把3份苛性钠慢慢加入, 并搅拌至皂化, 控制pH值为7~ 9。使用时按1：1 的水稀释。用作外胎硫化脱模时, 需在200份上述溶液中加入2份甘油。
3)甘油。可直接用作脱模剂或水胎润滑剂。
4)脂肪酸铝溶液。将脂肪铝溶于二氯乙烷中配成1%溶液。适用于聚氨酯制品, 涂1次, 可重复用多次, 脱模效果好。
5) 硬脂酸锌是透明塑料制品的脱模剂。
2.4.5其他类型脱模剂
1)聚乙烯醇。配方为聚乙烯醇5 份, 酒精35份, 洗衣粉1 份; 配制工艺为用部分水将聚乙烯醇溶解( 加热60 度~ 70 度) , 然后加足水, 充分搅拌,再加入酒精及溶解好的洗衣粉, 混合至白色析出物溶完即可。适用于不饱和聚酯与环氧树脂成型品的脱模。
2)聚丙烯酰胺: 配方、配制工艺和应用同( 1) 。
3)醋酸纤维素、聚苯乙烯的有机溶剂溶液也可用脱模剂。
4)醋酸纤维素、聚苯乙烯的有机溶剂溶液也可用脱模剂。
5)含掩蔽剂的水性脱模剂。配方:微晶蜡2.7 份, 聚硅氧烷2.0 份, 稠矿脂7.88 份, 杀菌剂0.1 份, 脂肪醇加成物1.5 份, 壬基酚EO 加成物0.4 份, 脂肪醇与聚乙二醇醚混合物0.32份, 水84.73 份。先将二分之一的水加热至95度 , 在搅拌下陆续加入上述各组分,并加入相应的乳化剂。宜作聚氨酯制品的脱模剂。
6)耐久性脱模剂。在200ml 混合溶剂( 二甲苯：乙苯：乙烷：甲苯= 82：16：5：1) 中, 加入Me3SiCl 1.6, Si (OEt) 4 1.0, 水19.2mol, 在25度~40 度搅拌1h, 得到硅氧烷树脂溶液。再将此溶液15, 二甲基硅氧烷( 粘度200Pa.s)66, 混合溶剂19 混合。以二氯甲烷配成4%~ 10%溶液。宜作聚氨酯泡沫制品的脱模, 1 次涂膜可重复使用数百次。
7)多层复合型脱模剂。底层为短链四氟乙烯调聚物; 第2 层为聚乙烯; 第3 层为聚乙烯醇。长期使用底层有损坏应及时更新; 第2, 3 层需经常更新。适宜于聚氨酯超微孔制品的脱模。
2.5.6 内加型脱模剂
1)硬脂酸锌、硬脂酸铵、石蜡等宜作内加型脱模剂。
2)模得丽935P 脱模剂, 直接加入胶料中使用。
三.常见脱模剂配方参考
组分
投料量（g/L）
有机硅蜡
170~250
磷酸三辛酯
20~50
烷基苯磺酸钠
20~50
脂肪醇聚氧聚乙烯醚
10~30
肪醇醚硫酸钠
120~150
十二烷基苯硫酸
10~30
二甲苯磺酸钠
10~30
异构碳醇
5~10
水
余量
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