本發(fā)明涉及注塑脫模、橡膠成型脫模和金屬鑄件脫模技術(shù)，特別涉及一種多用途中性脫模劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
金屬、橡膠、塑料等制品在模具中成型加工，固化后的制品與模具表面接觸，可能因模具工作表面凹凸等微缺陷，使制品自模具剝離時(shí)會(huì)有一定的摩擦阻力?；蚨咧g因物理吸附或化學(xué)鍵合而致黏結(jié)，導(dǎo)致在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)，需要使用脫模劑。外涂型脫模劑的工作原理是，脫模劑在模具表面形成一層光滑、致密的薄膜，將模具與所加工的物料隔離開來。這層脫模劑薄膜能很好地與模具表面粘結(jié)，不易脫離與被破壞，但與制品不易粘連，從而能把模制品很好地脫落出來。因此脫模劑廣泛應(yīng)用于注塑脫模、橡膠成型脫模和金屬鑄件脫模等各種模壓操作中。
目前市場(chǎng)上使用的脫模劑有以下幾種：
1、硅油型脫模劑：主要有硅油、硅樹脂甲基支鏈硅油、甲基硅油、乳化甲基硅油、含氫甲基硅油等，通常采用石油醚作為溶劑。脫模溫度較低，且多為油性。
2、大豆卵磷脂類脫模劑，通常采用石油醚作為溶劑，脫模溫度較低，且多為干性，并且大豆卵磷脂價(jià)格昂貴。
3、用聚乙二醇作為脫模主要成分，雖脫模溫度高，但單獨(dú)用聚乙二醇作為主要脫模成分，其潤滑性差，脫模次數(shù)少。
現(xiàn)有技術(shù)的不足之處在于，采用石油醚作為溶劑，石油醚沸點(diǎn)低，通常在30-80℃，因此石油醚很容易揮發(fā)，石油醚揮發(fā)容易污染環(huán)境，并且石油醚具有易燃易爆的缺點(diǎn)，存在一定的安全隱患。盡管聚乙二醇不需要采用石油醚作為溶劑，但其噴一次脫模劑后脫模次數(shù)少，為1-2次，且被脫模的注塑件或鑄件表面粗糙。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的第一目的是提供一種多用途中性脫模劑，其解決了現(xiàn)有脫模劑中主要存在的環(huán)境污染和脫模效果差的問題，采用水作為溶劑，減少了環(huán)境污染的問題，同時(shí)具有良好的脫模效果。
本發(fā)明的上述技術(shù)目的是通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：
一種多用途中性脫模劑，由以下重量百分比的物質(zhì)組成：
聚乙二醇：2.0～4.0％；非離子乳化劑：1.0～2.1％；乙醇：15～30％；二甲基硅油：10.0～15.0％；大豆乳化蜜：2.0～4.0％；非離子表面活性劑：3.5～8.0％；陰離子表面活性劑：2.5～4.5％；絡(luò)合劑：0.1～0.5％；水：63.9～31.9％。
大豆乳化蜜是主要的脫模劑成分，其主要成分為粘性較強(qiáng)的二糖和多糖成分，二糖和多糖中的多羥基與金屬表面具有良好的親和性，因此能夠吸附在模具表面形成一層隔絕層，減少注塑件與模具表面的粘結(jié)力。聚乙二醇是乙二醇的多聚物，分子式為HOCH2(CH2O·CH2)nCH2OH，能夠用作大豆乳化蜜的輔助成膜物質(zhì)。其作用原理是：一方面其分子長鏈上具有很多羥基，與大豆乳化蜜具有良好的親和力，另一方面聚乙二醇分子長鏈上的羥基與金屬具有良好的親和性，且聚乙二醇為多聚物，其分子長鏈之間互相纏結(jié)，容易形成膜狀物質(zhì)。因此聚乙二醇能夠?qū)⒋蠖谷榛坌》肿泳鶆蚍稚⒃谀＞弑砻?，從而使其大豆乳化蜜在模具表面形成均勻的膜，幫助注塑件更好地與模具分離。絡(luò)合劑中有兩個(gè)或兩個(gè)以上配位原子，可以同時(shí)與一個(gè)中心原子(或離子)形成螯合環(huán)，由于絡(luò)合劑的成環(huán)作用使絡(luò)合物比組成和結(jié)構(gòu)相近的非螯合配位化合物的穩(wěn)定性高，因此在脫模劑中加入絡(luò)合劑，絡(luò)合劑上的配位原子能夠與水中的少量Ca2+、Mg2+絡(luò)合，阻止Ca2+、Mg2+與乳化劑結(jié)合而破壞乳化劑，有利于提高脫模劑的乳液穩(wěn)定性。在實(shí)際使用中，用水稀釋本脫模劑時(shí)對(duì)水質(zhì)的要求不是很高，用一般軟水即可，不一定用去離子水。
進(jìn)一步優(yōu)選為：聚乙二醇的分子量為800-1000。
由試驗(yàn)結(jié)果可知，聚乙二醇分子量太大，其分子鏈段較長，在乙醇中完全伸展所需要的時(shí)間更長，因此難以溶解。若分子量太小，則成膜性能差。
進(jìn)一步優(yōu)選為：非離子乳化劑包括吐溫類乳化劑、司盤類乳化劑和月桂酰單乙醇胺聚氧乙烯醚中的至少一種。
由試驗(yàn)結(jié)果可知，月桂酰單乙醇胺聚氧乙烯醚相比于吐溫類乳化劑和司盤類乳化劑具有更好的助溶效果。
進(jìn)一步優(yōu)選為：二甲基硅油的黏度為201-600cs。
由試驗(yàn)結(jié)果可知，若二甲基硅油黏度太高，會(huì)在注塑件表面留有油跡，影響注塑件的使用性能。若二甲基硅油黏度太低，則脫模性能差，注塑件容易與模具粘結(jié)。
進(jìn)一步優(yōu)選為：大豆乳化蜜是大豆煉制油脂中的一種水溶性多糖類提取副產(chǎn)物。
大豆乳化蜜是大豆煉油后的一種副產(chǎn)品，主要成分為粘性較強(qiáng)的二糖和多糖成分，這里作脫模的主要成分之一。它的成本是大豆卵磷脂的十分之一，但是脫模效果相當(dāng)，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益。
進(jìn)一步優(yōu)選為：非離子表面活性劑為吐溫類表面活性劑、司盤類表面活性劑和月桂酰單乙醇胺聚氧乙烯醚中的至少一種。
由于這幾類非離子表面活性劑分子中有較多的親水性基團(tuán)一聚氧乙烯基，故親水性強(qiáng)，其主要作用是使聚乙二醇、二甲基硅油、大豆乳化蜜在水中的溶解和分散。
進(jìn)一步優(yōu)選為：陰離子表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基磺酸鈉中的一種或兩種。
其主要作用是使聚乙二醇、二甲基硅油、大豆乳化蜜在水中的溶解和乳化。
進(jìn)一步優(yōu)選為：絡(luò)合劑為氨基羧酸鹽。
氨基羧酸鹽上的多個(gè)N原子、和多個(gè)羧基上的羥基氧原子，均能提供孤對(duì)電子，可以進(jìn)入中心原子的空軌道，從而形成配合物(絡(luò)合)，其絡(luò)合能力強(qiáng)。其與金屬絡(luò)合后能與之形成穩(wěn)定的五元環(huán)螯合物，穩(wěn)定常數(shù)高。
進(jìn)一步優(yōu)選為：包括如下重量份的原料：
聚乙二醇：3.0％；月桂酰單乙醇胺聚氧乙烯醚(非離子乳化劑)：1.5％；乙醇：20.0％；二甲基硅油：12.5％；大豆乳化蜜：3.0％；月桂酰單乙醇胺聚氧乙烯醚(非離子表面活性劑)：6.0％；十二烷基苯磺酸鈉：3.5％；乙二胺四乙酸二鈉鹽：0.4％；水：50.1％。
由試驗(yàn)結(jié)果可知，該配方制備的脫模劑具有良好的乳液穩(wěn)定性，其外觀為乳白色均勻液體，且離心無分層，加水稀釋也無沉淀，并且在模具表面成膜均勻。按照該配方制備的脫模劑在模具表面噴涂一次，能夠脫模7次，具有優(yōu)異的脫模效果。
本發(fā)明的第二目的是提供一種多用途中性脫模劑的制備方法。
本發(fā)明的上述技術(shù)目的是通過如下方案實(shí)現(xiàn)的：
一種多用途中性脫模劑的制備方法，包括如下步驟：S1：稱取配方量的聚乙二醇，加入配方量的乙醇，攪拌均勻，再加入配方量的非離子乳化劑攪拌均勻作為組分A；S2：稱取配方量的二甲基硅油，加入配方量的大豆乳化蜜攪拌，再加入配方量的非離子表面活性劑攪拌均勻作為組分B；S3：稱取配方量的水，加入配方量的陰離子表面活性劑和絡(luò)合劑攪拌溶解均勻作為組分C；S4：在2500-4000rpm轉(zhuǎn)速攪拌下將組分A、組分B加入組分C中，在78-84℃溫度下攪拌45-90min，得到乳白色物質(zhì)即為一種多用途中性脫模劑。
綜上所述，本發(fā)明具有以下有益效果：
1、本申請(qǐng)采用大豆乳化蜜作為主要脫模劑成分，其溶劑為水，與傳統(tǒng)的硅油型脫模劑和大豆卵磷脂類脫模劑采用石油醚作為溶劑相比，減少了環(huán)境污染污染，也不存在石油醚的安全隱患，具有環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)；
2、采用大豆乳化蜜作為主要脫模劑成分，大豆乳化蜜為大豆煉制油脂中的一種水溶性多糖類提取副產(chǎn)物，與大豆卵磷脂相比，其脫模效果相當(dāng)?shù)珒r(jià)格較低，具有成本優(yōu)勢(shì)，因而具有良好的經(jīng)濟(jì)效益；
3、本申請(qǐng)的脫模劑用水作為溶劑，并在其中添加了絡(luò)合劑，絡(luò)合劑上的配位原子能夠與水中的少量Ca2+、Mg2+絡(luò)合，阻止Ca2+、Mg2+與乳化劑結(jié)合而破壞乳化劑，有利于提高脫模劑的乳液穩(wěn)定性；在實(shí)際使用中，用水稀釋本脫模劑時(shí)對(duì)水質(zhì)的要求不是很高，用一般軟水即可，不一定用去離子水；
4、本申請(qǐng)的脫模劑具有良好的乳液穩(wěn)定性，其外觀為乳白色均勻液體，且離心無分層，加水稀釋也無沉淀，并且在模具表面成膜均勻；按照本申請(qǐng)的配方制備的脫模劑在模具表面噴涂一次，能夠脫模的次數(shù)在4-7次之間，具有優(yōu)異的脫模效果。
具體實(shí)施方式
以下對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
本具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的解釋，其并不是對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀完本說明書后可以根據(jù)需要對(duì)本實(shí)施例做出沒有創(chuàng)造性貢獻(xiàn)的修改，但只要在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)都受到專利法的保護(hù)。
實(shí)施例1-3：一種多用途中性脫模劑，成分和配方如表一所示，采用如下工藝制備得到：
S1：稱取配方量的聚乙二醇，加入配方量的乙醇，攪拌均勻，再加入配方量的非離子乳化劑攪拌至溶解作為組分A；
S2：稱取配方量的二甲基硅油，加入配方量的大豆乳化蜜攪拌，再加入配方量的非離子表面活性劑攪拌均勻作為組分B；
S3：稱取配方量的水，加入配方量的陰離子表面活性劑和絡(luò)合劑攪拌溶解均勻作為組分C；
S4：在2800rpm的高速攪拌下將組分A、組分B緩慢加入組分C中，在78-84℃溫度下攪拌60min，得到乳白色物質(zhì)即為一種多用途中性脫模劑；
其中，聚乙二醇的分子量為1000，非離子乳化劑為月桂酰單乙醇胺聚氧乙烯醚，乙醇為95％乙醇，二甲基硅油的黏度為500cs，大豆乳化蜜為大豆煉制油脂中的一種水溶性多糖類提取副產(chǎn)物，非離子表面活性劑為月桂酰單乙醇胺聚氧乙烯醚，陰離子表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉，絡(luò)合劑為乙二胺四乙酸二鈉鹽，水為去離子水。
表一：實(shí)施例1-3的組分及含量表
實(shí)施例4：與實(shí)施例2的不同之處在于，聚乙二醇的分子量為800。
對(duì)比例1：與實(shí)施例2的不同之處在于，聚乙二醇的分子量為600。
對(duì)比例2：與實(shí)施例2的不同之處在于，聚乙二醇的分子量為1200。
對(duì)比例3：與實(shí)施例2的不同之處在于，聚乙二醇的分子量為3000。
實(shí)施例5：與實(shí)施例2的不同之處在于，非離子乳化劑為聚氧乙烯失水山梨醇單月桂酸酯(吐溫-20)。
實(shí)施例6：與實(shí)施例2的不同之處在于，非離子乳化劑為失水山梨醇月桂酸酯(司盤-20)。
實(shí)施例7：與實(shí)施例2的不同之處在于，非離子乳化劑為聚氧乙烯山梨醇酐單硬脂酸酯(吐溫-60)和失水山梨醇月桂酸酯(司盤-20)的復(fù)配物，兩者的質(zhì)量比為1:1。
實(shí)施例8：與實(shí)施例2的不同之處在于，二甲基硅油的黏度為210cs。
實(shí)施例9：與實(shí)施例2的不同之處在于，二甲基硅油的黏度為600cs。
對(duì)比例4：與實(shí)施例2的不同之處在于，二甲基硅油的黏度為100cs。
對(duì)比例5：與實(shí)施例2的不同之處在于，二甲基硅油的黏度為1000cs。
實(shí)施例10：與實(shí)施例2的不同之處在于，非離子乳化劑為聚氧乙烯失水山梨醇單月桂酸酯(吐溫-20)。
實(shí)施例11：與實(shí)施例2的不同之處在于，非離子乳化劑為失水山梨醇月桂酸酯(司盤-20)。
實(shí)施例12：與實(shí)施例2的不同之處在于，非離子乳化劑為聚氧乙烯山梨醇酐單硬脂酸酯(吐溫-60)和失水山梨醇月桂酸酯(司盤-20)的復(fù)配物，兩者的質(zhì)量比為1:1。
實(shí)施例13：與實(shí)施例2的不同之處在于，陰離子表面活性劑為十二烷基磺酸鈉。
實(shí)施例14：與實(shí)施例2的不同之處在于，絡(luò)合劑為氨三乙酸鈉。
實(shí)施例15：與實(shí)施例2的不同之處在于，絡(luò)合劑為乙二胺四乙酸四鈉鹽。
實(shí)施例16：采用如下工藝制備得到：
S1：稱取配方量的聚乙二醇，加入配方量的乙醇，攪拌均勻，再加入配方量的非離子乳化劑攪拌均勻作為組分A；
S2：稱取配方量的二甲基硅油，加入配方量的大豆乳化蜜攪拌，再加入配方量的非離子表面活性劑攪拌均勻作為組分B；
S3：稱取配方量的水，加入配方量的陰離子表面活性劑和絡(luò)合劑攪拌溶解均勻作為組分C；
S4：在4000rpm的高速攪拌下將組分A、組分B緩慢加入組分C中，在78-84℃溫度下攪拌45min，得到乳白色物質(zhì)即為一種多用途中性脫模劑；
其中，聚乙二醇的分子量為1000，非離子乳化劑為月桂酰單乙醇胺聚氧乙烯醚，乙醇為95％乙醇，二甲基硅油的黏度為500cs，大豆乳化蜜為大豆煉制油脂中的一種水溶性多糖類提取副產(chǎn)物，非離子表面活性劑為月桂酰單乙醇胺聚氧乙烯醚，陰離子表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉，絡(luò)合劑為乙二胺四乙酸二鈉鹽，水為去離子水。
實(shí)施例17：與實(shí)施例2的不同之處在于，所用的水為普通軟水，普通軟水中的鈣鹽和鎂鹽含量為40-50毫克/升。
對(duì)比例6：與實(shí)施例2的不同之處在于，用普通軟水代替去離子水和絡(luò)合劑，普通軟水中的鈣鹽和鎂鹽含量為40-50毫克/升。
對(duì)比例7：隨機(jī)挑選市售的某品牌大豆卵磷脂類脫模劑。
對(duì)比例8：隨即挑選市售的某品牌聚乙二醇脫模劑。
如實(shí)施例1-17的乳白色物質(zhì)就是一種多用途中性脫模劑成品，使用時(shí)加水稀釋至3～5％，如氣溫較高，可加入少量殺菌劑，稱為散裝脫模劑，可用噴槍(用空壓機(jī))噴在模具表面；也可進(jìn)行罐裝，100g脫模劑原液裝入氣霧罐中，裝上閥門，用壓口機(jī)壓實(shí)，從閥門口壓入二甲醚氣體150g作拋射劑，便可得到可隨身攜帶、自動(dòng)噴射的多用途中性脫模劑成品。
脫模劑的理化性質(zhì)測(cè)試方法如下所述。
溶解性：是指聚乙二醇在非離子乳化劑中的溶解效果，在生產(chǎn)過程中觀察步驟S1中聚乙二醇在乙醇中完全溶解所需的時(shí)間。
外觀：以目視測(cè)定，取約50ml實(shí)施例1-17及對(duì)比例1-6的樣品倒入清潔、干燥、無色透明的100ml燒杯中，置于室內(nèi)自然光下觀察。
離心穩(wěn)定性測(cè)定：取約50ml實(shí)施例1-17及對(duì)比例1-6的樣品倒入清潔、干燥的50ml離心管中，置于離心機(jī)中3000r/min離心20分鐘后觀察。
沉淀情況：取約5ml實(shí)施例1-17及對(duì)比例1-6的樣品倒入清潔、干燥、無色透明的100ml燒杯，加普通軟水稀釋至100ml，置于室內(nèi)自然光下觀察。
成膜性測(cè)試：取實(shí)施例1-17及對(duì)比例1-6的樣品加去離子水稀釋至5％，用噴槍噴在模具表面觀察其成膜性。
脫模劑的理化性質(zhì)測(cè)試結(jié)果參見表二。
表二：脫模劑的理化性質(zhì)測(cè)試結(jié)果
對(duì)比實(shí)施例2、實(shí)施例4以及對(duì)比例1-3的結(jié)果可知，隨著聚乙二醇的分子量的增大，聚乙二醇在乙醇中的溶解性能不斷減弱。當(dāng)聚乙二醇的分子量增大到1200以后，即便在組分A中能夠通過延長攪拌時(shí)間來混合均勻，在后續(xù)制備中得到的乳液也不均勻，并且在離心試驗(yàn)中出現(xiàn)分層，說明聚乙二醇的溶解效果不好。當(dāng)聚乙二醇的分子量增大到3000以后，聚乙二醇攪拌30min后仍難以完全溶解。若聚乙二醇的分子量太小，則將脫模劑稀釋后噴涂到模具表面，其成膜性能差，不能形成穩(wěn)定均勻的膜。
對(duì)比實(shí)施例2和實(shí)施例5-7的結(jié)果可知，與吐溫-20、司盤-20或者吐溫-60與司盤-20的結(jié)合相比，采用月桂酰單乙醇胺聚氧乙烯醚作為乳化劑，能夠更好地幫聚乙二醇溶解，有利于縮短聚乙二醇在乙醇中的溶解時(shí)間。
對(duì)比實(shí)施例2、實(shí)施例8-9以及對(duì)比例4-5的結(jié)果可知，二甲基硅油的黏度在201-600之間，得到的脫模劑均具有良好的理化特性，外觀均勻且離心無分層，加水無沉淀。當(dāng)二甲基硅油粘度較大(1000cs)時(shí)，盡管制備得到的脫模劑是乳白色的均勻液體，但是其離心后出現(xiàn)分層、漂油的情況，說明制備得到的脫模劑乳液不穩(wěn)定。
對(duì)比實(shí)施例2和實(shí)施例10-12的結(jié)果可知，吐溫-20、司盤-20或者吐溫-60與司盤-20的結(jié)合以及月桂酰單乙醇胺聚氧乙烯醚均具有良好的乳化和助溶效果。
對(duì)比實(shí)施例2和實(shí)施例13的結(jié)果可知，制備得到的脫模劑是乳白色的均勻液體，但是其離心后出現(xiàn)少量分層的現(xiàn)象，表明十二烷基苯磺酸鈉比十二烷基磺酸鈉對(duì)聚乙二醇、二甲基硅油和大豆乳化蜜具有更好的溶解和乳化效果。
對(duì)比實(shí)施例2、實(shí)施例14-15、實(shí)施例17、對(duì)比例6的結(jié)果可知，制備得到的脫模劑均為乳白色均勻液體，且離心無分層、加水稀釋無沉淀，表明氨基羧酸鹽類絡(luò)合劑對(duì)普通軟水中的離子具有良好的絡(luò)合效果，從而提高脫模劑乳液的穩(wěn)定性，減少其破乳的可能。
脫模試驗(yàn)
取實(shí)施例1-17及對(duì)比例4、對(duì)比例5的樣品加去離子水稀釋至5％以及對(duì)比例7和對(duì)比例8為試驗(yàn)樣，對(duì)注塑件進(jìn)行脫模試驗(yàn)，記錄首次噴涂的注塑件表面狀態(tài)以及噴涂一次能夠進(jìn)行的最大脫模次數(shù)，最大脫模次數(shù)以注塑件表面首先出現(xiàn)粗糙或者注塑件難以從模具表面脫離的前一次為計(jì)。試驗(yàn)結(jié)果如表三所示。
表三：脫模試驗(yàn)結(jié)果
將實(shí)施例2、實(shí)施例8、實(shí)施例9和對(duì)比例4、對(duì)比例5的試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比可知，二甲基硅油黏度的增加有利于提高注塑件與模具的脫模次數(shù)，若是二甲基硅油黏度太低，脫模性能差；若黏度太高，則會(huì)在注塑件表面留有油跡，影響注塑件的性能。
本申請(qǐng)的實(shí)施例1-17均具有與市售的大豆卵磷脂型脫模劑相當(dāng)?shù)牧己玫拿撃Ｐ阅?，并且與市售的純聚乙二醇脫模劑相比，明顯具有更好的脫模效果。