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有機(jī)硅脫模劑配方分析
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CNAS認(rèn)可項(xiàng)目：是 - 一.背景 橡膠塑料制品在模具中成型加工，橡塑材料與模具表面接觸，可能因模具工作表面凹凸等微缺陷，使橡塑制品自模具剝離時(shí)會(huì)有一定的摩擦阻力。橡膠塑料在注射或擠出的加工過程中，橡塑材料和模具之間往往會(huì)形成負(fù)壓，或二者之間因物理吸附或化學(xué)鍵合而致黏結(jié)，導(dǎo)致在橡塑制品成型后從模具中剝離困難。為了弱化制品與模具間的吸附或黏結(jié)，常常采用能夠形成有效隔離膜的添加劑——脫模劑。脫模劑是一種用在兩個(gè)彼此易于黏著的物體表面的一個(gè)界面膜層，使黏結(jié)物與被黏物之間形成隔離，從而易于剝離，使制品脫模更容易和更便捷。 有機(jī)硅脫模劑是以有機(jī)硅氧烷為原料制備而成，其優(yōu)點(diǎn)是耐熱性好，表面張力適中，易成均勻的隔離膜，脫模壽命長無毒、光澤好、不與樹脂親合等優(yōu)點(diǎn)，而廣泛應(yīng)用在塑料、橡膠等各種場合中。缺點(diǎn)是脫模后制品表面有一層油狀面，二次加工且必須進(jìn)行表面清洗。常用的有硅油，硅橡膠，乳化硅油及硅脂等。有機(jī)硅脫模劑是目前橡塑脫模劑中檔市場的主流產(chǎn)品，在聚氨酯、橡膠、聚乙烯和聚氯乙烯等樹脂的加工中均有廣泛應(yīng)用。國外主要有道康寧、日本東方油脂工業(yè)株式會(huì)社和信越公司的有機(jī)硅脫模劑在銷售。國內(nèi)生產(chǎn)有機(jī)硅脫模劑的廠很多，但是規(guī)模偏小，還有一個(gè)品牌能在市場上占據(jù)主導(dǎo)位置。 二．有機(jī)硅脫模劑 有機(jī)硅是指聚有機(jī)硅氧烷(也可稱作聚硅酮)，硅氧烷化合物、硅油、硅樹脂,是一種隔離性較好的脫模劑, 對模具污染小, 主要用于天然橡膠、塑料和丁基橡膠的模型制品。 2.1 有機(jī)硅脫模劑的類型 2.1.1 按產(chǎn)品組成及形態(tài)分類 1) 有機(jī)硅烷及其溶液： 脫模劑基材是有機(jī)氯硅烷或者有機(jī)烷氧基硅烷。有機(jī)硅烷直接用做脫模劑具有一定的局限性，其中有機(jī)氯硅烷在成膜過程吸收空氣中的水分二水解，放出的氯化氫有腐蝕性，因此，只適用于玻璃、陶溶液瓷等耐腐蝕的模具。 2)硅油及其溶液、油膏： 脫模劑基材為甲基硅油、甲基苯基硅油及各種改性硅油等惰性線形高分子有機(jī)硅聚合物。通常應(yīng)用的硅油型脫模劑是以硅油為主體成分，再添加甲苯、汽油等有機(jī)溶劑配制而成的硅油溶液。 以硅油添加白炭黑、硅藻土、云母粉等固體組分，混煉可制成半固體膏狀物型脫模劑。 例如：1. 甲基硅油: 將粘度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。適用于橡膠、塑料模型制品脫模。2. 乳化甲基硅油。配成含硅油35% ~ 40%的水乳液( 需加乳化劑如吐溫20、平平加或聚乙烯醇, 用量約為含硅油量的2%) 。然后加水稀釋到含硅油0.1% ~ 5%, 噴涂到模具上, 經(jīng)加熱除去水分, 使硅油沉附于模腔表面上。適用于各種橡膠和塑料制品。3.含氫甲基硅油。選用粘度5 ~ 50cp 的202# , 821# 硅油30 份、酞酸正丁酯4 份、溶劑汽油300 份配成溶液, 噴到150 度熱模具腔內(nèi)。宜作內(nèi)胎脫模劑。 3)硅橡膠及其溶液： 液體硅橡膠可直接用做脫模劑，但更多應(yīng)用是將硅橡膠加有機(jī)溶劑配制成硅橡膠溶液，再配合交聯(lián)劑、催化劑等助劑組分，涂于模具表面形成疏化硅橡膠工作膜。 例如：將甲基( 或甲基乙烯基) 硅橡膠配成10% 汽油溶液存放, 使用時(shí)再以1:28 的比例用汽油稀釋、混勻。適用于運(yùn)輸帶制品的脫模。 4)硅樹脂及其溶液： 脫模劑基材為甲基硅樹脂、甲基苯基硅樹脂等可交聯(lián)固化的有機(jī)硅聚合物。通常將上述硅樹脂溶解于乙醇、甲苯、汽油等有機(jī)溶劑中配制成硅樹脂溶液，應(yīng)用噴涂或浸涂工藝將脫模劑涂覆于模具表面，然后通過加熱等方式將硅樹脂固化成工作膜。 例如：1. 295# 硅脂, 用甲苯或松香水等溶劑稀釋調(diào)勻后, 噴涂于模具腔內(nèi)。適用于橡膠、塑料層壓板等制品。2. 有機(jī)硅樹脂: 將1# 或2# 硅樹脂溶于甲苯中, 配成3%~ 9%溶液, 適用于橡膠制品。 5)有機(jī)硅乳液： 以硅油或硅樹脂為主體組分，再添加乳化劑、水等配制成乳液。涂覆于模具表面的水乳液，待水分揮發(fā)后形成脫模劑工作膜。 6)有機(jī)硅氣霧劑： 以硅油為主體組分，配合氟利昂、丁烷等拋射劑，混合封裝于密封容器中，涂于脫模劑時(shí)，拋射劑攜帶脫模劑主體組分噴涂于模具表面，拋射劑快速揮發(fā)，殘留物形成脫模劑工作膜。 7)其他類型： 此外，還有的直接用硅橡膠制造彈性模具，硅橡膠模具本身不僅耐熱性好，同時(shí)具備抗粘結(jié)易脫模的優(yōu)良性能，特別適用于形狀復(fù)雜制品的成形脫模。 2.1.2按使用壽命分類 1)暫時(shí)型脫模劑： 這種脫模劑在工作過程中，有的組分在逐步消耗，即脫模劑向制品轉(zhuǎn)移。暫時(shí)性脫模劑是一次涂飾一次使用或一次涂飾有限次數(shù)使用。以各種惰性硅油為基礎(chǔ)材料的有機(jī)硅脫模劑即為典型的暫時(shí)型脫模劑。 2)半永久型脫模劑： 脫模劑固化后的膜層較牢固地附著于模具表面，在制品加工成型過程中和制品脫模后，脫模劑不向制品轉(zhuǎn)移，基本不消化，成為半永久型脫模劑。 2.1.3按應(yīng)用對象或使用工藝條件分類： 按應(yīng)用對象，例如：聚氨酯脫模劑、輪胎脫模劑；按實(shí)際使用工藝命名，例如：耐高溫脫模劑、耐酸堿脫模劑等。 2.2有機(jī)硅脫模劑的特點(diǎn) 2.2.1各種有機(jī)硅脫模劑的比較： 本體硅油型和氣霧型脫模劑的應(yīng)用方法最方便，只需要簡單將脫模劑噴涂于模具表面，即可進(jìn)行加工操作，且制品脫模簡便。 油膏型脫模劑的涂抹相對前者繁雜些，但是其工作膜層后，適用于表面粗糙的模具，同時(shí)可持續(xù)有效脫模的次數(shù)相對多些。 相比于溶液型有機(jī)硅脫模劑，水乳液型因不使用有機(jī)溶液，對環(huán)境無污染，但是水乳液型脫模劑的剝離力相對大些，并且連續(xù)脫模使用次數(shù)也相對溶液型少些。 2.2.2有機(jī)硅脫模劑與非硅型脫模劑的比較： 脫模劑形態(tài)與劑型比較：通常應(yīng)用石蠟、脂肪酸等作脫模劑，只有單純的劑型；與之對應(yīng)，有機(jī)硅脫模劑具有各種形態(tài)和劑型，因而為適應(yīng)不同使用要求提供了選擇便利。 脫模劑工作溫度比較：由于有機(jī)硅聚合物的高分子骨架由硅氧鍵構(gòu)成，耐熱性能優(yōu)良，穩(wěn)定溫度超出幾乎所有類型橡膠，因此不至于出現(xiàn)脫模劑熱分解、碳化等弊病。 脫模的剝離力比較：有機(jī)硅是低表面能材料，因而其制品脫模的剝離力最小，即應(yīng)用有機(jī)硅脫模劑制品脫模最容易。 脫模劑安全性比較：就材料的表面能而言，有機(jī)氟聚合物和有機(jī)硅聚合物同屬人工合成最低表面能材料，但超過允許使用溫度，有機(jī)氟聚合物可能放出有毒物質(zhì)；而有機(jī)硅材料耐熱性好，即使使用過熱分解的產(chǎn)物也安全無毒。 脫模劑使用壽命：因?yàn)橛袡C(jī)硅脫模劑耐熱性好，可承受各種塑料制品的加工溫度，特別是以硅樹脂為基礎(chǔ)材料的非遷移性有機(jī)硅脫模劑，不僅工作溫度高，而且脫模劑組分穩(wěn)定不遷移，顯示出超長的脫模劑使用壽命。 有機(jī)硅脫模劑廣泛用于各種橡膠、塑料的加工過程，既可以用于擠出、注射加工工藝，也可以用于模壓制品成型。可減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率，改善加工制品質(zhì)量。 2.3有機(jī)硅脫模劑的生產(chǎn)技術(shù)： 2.3.1有機(jī)硅脫模劑生產(chǎn)技術(shù)路線： 重點(diǎn)考慮以下幾個(gè)因素： 1)成型制品的材質(zhì)及性能：包括物質(zhì)的極性、熔體黏度、對模具材料的黏結(jié)狀況； 2)制品成型工藝條件：加工溫度、存膜時(shí)間、制品從模具剝離的運(yùn)動(dòng)方向等； 3)成型制品的技術(shù)要求:加工批量大小、制品尺寸與工件精度要求、加工制品的表面后續(xù)黏結(jié)涂飾性要求等； 4)制品加工模具條件：模具材質(zhì)、形狀與規(guī)格尺寸、模具工作面表面狀態(tài)、模具對脫模劑涂飾的特定要求等； 5)脫模劑工藝性能與使用性能要求：脫模劑使用與清除工藝限制、脫模劑工作溫度與加工壽命、加工制品剝離力要求等。 2.4有機(jī)硅脫模劑組成： 功能良好的脫模劑大體由功能組分和助劑組分等構(gòu)成。其中功能組分可以是單一種有機(jī)硅聚合物復(fù)合調(diào)配。脫模劑中的功能組分有的還包括與主體聚合物配套的交聯(lián)劑、催化劑等，以適宜的催化強(qiáng)度和固化速度，保證脫模劑工作膜平整光亮、在模具工作面附著牢固，協(xié)同主體有機(jī)硅聚合物達(dá)到最佳使用效果。 脫模劑的助劑組分發(fā)揮著不可或缺的輔助效果。常用的輔助組分包括：溶劑、拋射劑、潤濕劑、防腐劑、乳化劑、顯色劑等。其中的溶劑組分主要是用于溶解主體有機(jī)硅聚合物，使之成為便于涂飾的操作溶液。良好的溶劑要求其極性、溶解度參數(shù)與主體聚合物匹配，有的溶劑自身還兼具清洗作用等。一般應(yīng)用表面活性劑作脫模劑的潤濕劑。潤濕劑的作用是促進(jìn)脫模劑在模具表面均勻展布，保證首次涂覆脫模劑和后續(xù)復(fù)涂脫模劑都能均勻流平。 為了便于判斷脫模劑涂層厚度和均勻度，有時(shí)推薦使用帶有延伸的脫模劑操作液。有色脫模劑中應(yīng)用適當(dāng)類型顏料或染料作顯色劑，要注意應(yīng)用的顏料或染料在脫模劑中不要影響其低表面能性和涂膜的平整光滑性。 例如：1. 硅橡膠: 將甲基( 或甲基乙烯基) 硅橡膠配成10% 汽油溶液存放, 使用時(shí)再以1:28 的比例用汽油稀釋、混勻。適用于運(yùn)輸帶制品的脫模。 例如2. 硅橡膠甲苯溶液。將硅橡膠溶于甲苯中配成1% ~ 2% 溶液。適用于橡膠、聚乙烯、聚苯乙烯制品的脫模 2.5有機(jī)硅脫模劑的應(yīng)用技術(shù)： 2.5.1正確選擇脫模劑： 在玻璃、陶瓷燈耐腐蝕基材上，才可以應(yīng)用初始反應(yīng)有腐蝕性的有機(jī)氯硅烷作脫模劑基礎(chǔ)材料。對于一膜多見小件制品的快速注射成型加工，宜采用氣霧型有機(jī)硅脫模劑；應(yīng)用大型熱模具加工制品，可以用水乳液型有機(jī)硅脫模劑；應(yīng)用冷膜具的加工工藝，就不宜采用乳液等水劑型脫模劑，因?yàn)樗譁粼谀＞弑砻鎸⒂绊懼破烦尚途龋绲却终舭l(fā)后再進(jìn)行成型加工將耗費(fèi)較長時(shí)間，故應(yīng)用冷模具加工橡塑制品宜采用溶劑揮發(fā)較快的溶液型脫模劑，以節(jié)省脫模劑的干燥等待時(shí)間。 對于強(qiáng)調(diào)要去可黏結(jié)涂飾橡塑制品的脫模，必須選用非遷移性有機(jī)硅脫模劑，不可使用遷移性脫模劑，以防止脫模劑組分向制品表面遷移而妨礙涂飾黏結(jié)。就脫模剝離力比較，通常伴隨脫模劑部分遷移的操作要比無脫模劑組分遷移的操作剝離力更小，即前者脫模更容易。 2.5.2脫模劑使用工藝： 在橡塑制品成型加工過程中應(yīng)用有機(jī)硅脫模劑大致如下操作： 清理模具和清潔處理模具工作——涂飾有機(jī)硅脫模劑——固化脫模劑脫模（如果需要）——重復(fù)制品成型加工——重復(fù)涂飾脫模劑（當(dāng)脫模劑失效時(shí)）——… 2.5.3有機(jī)硅脫模劑應(yīng)用 1)橡膠輪胎加工脫模劑 2)氣霧型有機(jī)硅脫模劑 3)芳綸布模具配套耐高溫有機(jī)硅脫模劑 4)航天工程用耐高溫非遷移型有機(jī)硅脫模劑 5)高效浸涂防黏隔離劑 三.參考配方： 組分 投料量（g/L） 有機(jī)硅蠟 200~250 液體石蠟 15~30 含氫硅油 100~120 十二烷基苯磺酸鈉 20~60 磷酸鈉 30~60 聚二甲基硅氧烷 140~150 苯并噻唑啉酮 3~5 去離子水 余量 四.市面常見有機(jī)硅脫模劑： 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(jī)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(jī)物類脫模劑（滑石粉）、油脂系脫模劑（動(dòng)物油脂(鯨油)；石油系油脂(凡士林)）、有機(jī)硅系脫模劑（溶劑型(硅油，硅漆)、乳液型(硅油)；復(fù)合物型(硅油十二氧化硅)、氣溶膠型(硅油)、烘干型(架橋型硅酮)）、二甲基硅油脫模劑、甲基苯基硅油脫模劑、二乙基硅油脫模劑、乳化硅油脫模劑、甲基乙烯基硅橡膠脫模劑、甲基嵌段溫室硫化硅橡膠、甲基硅樹脂脫模劑、混合溶液型脫模劑、薄膜型脫模劑、油膏型脫模劑 蘇州禾川化工新材料科技有限公司（簡稱：禾川技術(shù)），為企業(yè)，科研的生產(chǎn)研發(fā)提供專業(yè)化解決方案。禾川技術(shù)以蘇州大學(xué)為產(chǎn)學(xué)研基地，融合了中科院有機(jī)所、應(yīng)化所、浙江大學(xué)、南京大學(xué)、蘇州大學(xué)、華東理工大學(xué)等多家科研機(jī)構(gòu)與高校的外圍專家博士團(tuán)隊(duì)，依托生物納米科技園、蘇州大學(xué)、中科院納米所強(qiáng)大的儀器測試平臺(tái)，憑借強(qiáng)大的科研實(shí)力，多年豐富的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，共同建立化工材料分析中心，新材料研發(fā)中心。禾川技術(shù)致力于化工行業(yè)材料檢測、材料分析、配方還原、新領(lǐng)域新材料的開發(fā)；推進(jìn)新項(xiàng)目整體研發(fā)進(jìn)度，縮短研發(fā)周期，推動(dòng)化工產(chǎn)業(yè)自主研發(fā)的進(jìn)程。 公司：蘇州禾川化工新材料科技有限公司 地址：江蘇省蘇州市工業(yè)園區(qū)星湖街218號 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