CN101402233A - 含水脱模剂及其在制备聚氨酯模制品中的用途 - Google Patents

Abstract

本发明涉及含水脱模剂及其在制备聚氨酯模制品中的用途。所述含水脱模剂组合物的特征在于包含至少一种金属皂作为脱模活性剂和至少一种聚亚烷基二醇。

Description

含水脱模剂及其在制备聚氨酯模制品中的用途

技术领域

本发明涉及含水脱模剂及其在制备聚氨酯模制品中的用途。

背景技术

已知用于制备模制品的聚氨酯体系对所用的模具材料，优选高导热材料如金属显示强的粘合。因此，在所述聚氨酯模制品的脱模期间，需要脱模剂，其施加至与聚氨酯和/或聚氨酯反应混合物接触的模具壁上。

该类脱模剂通常由在溶剂如烃类或水中的蜡、皂、油和/或聚硅氧烷的分散体或乳液组成。

将所述脱模剂施加至模具后，溶剂挥发，非挥发性的脱模活性物质形成薄的剥离膜，其旨在确保制备后的聚氨酯模制品能易于从模具移出。

为了减少有机材料的环境影响，对于不含挥发性有机材料的水-基脱模剂很感兴趣。然而，与传统的含有有机溶剂的脱模剂相比，市场上的含水脱模剂的缺点是在大部分水挥发后，在模具中总是会留下薄的水膜。这种水膜在通常的模具温度45-80℃，优选50-75℃下不会(完全地)挥发，并且经受与聚氨酯体系的异氰酸酯化合物的反应，从而生成非常坚硬的聚脲化合物。这不利地影响模具表面。它们产生了必须通过复杂的清洗才能除去的所谓的“累积”(build-up)。

含水脱模剂的典型实例是皂溶液，即水中的金属脂肪酸盐的溶液，通常在醇的辅助下保持低粘度，由此最优化其流平行为(levelling behavior)和润湿模具表面的能力。通常地，具有8-22个碳原子的饱和的或不饱和的羧酸，例如以它们的碱金属、碱土金属、锌或铝盐的形式被发现是有用的。

DE 36 00 368特别地描述了在水/醇混合物中的异硬脂酸钠的溶液作为脱模剂，其在润湿能力方面最优。乙醇、丙醇或丁醇被指出为优选的醇。

在每次脱模前，所述皂溶液被再次引入模具中作为剥离膜。然而实践中，它们仅对于一些脱模显示满意的脱模效果。基于聚氨酯泡沫的类型，在约20-50次脱模后，脱模效果开始劣化。在大部分水挥发后，主要包括特定皂的剥离膜开始变硬且脆，并且在一段时间后，不再可能进行剥离。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供含水脱模剂，其不具有现有技术脱模剂的一种或多种缺点并且优选地显示好的脱模效果，其不会在模具表面上留下聚脲的累积和/或即使在延长的重复应用时其脱模效果也不会劣化。

出人意料地，已发现基于整个含水配制物，以0.5-40重量％，优选1-30重量％的传统的脱模活性的皂与0.1-20重量％，优选0.5-10重量％的聚醚，也称为聚亚烷基二醇组合的含水分散体实现了本发明的所述目的，其中所述脱模活性的皂，例如是具有8-22个碳原子的饱和或不饱和羧酸的碱金属、碱土金属、锌或铝盐。

因此，本发明提供了如下的含水脱模剂组合物，其特征在于它包含至少一种金属皂作为脱模活性剂(能在模具表面上形成剥离膜的试剂)，和另外地包含至少一种聚亚烷基二醇。

而且，本发明提供本发明的脱模剂用于制备聚氨酯模制品的用途。

本发明的脱模剂归因于存在的聚醚，具有的优点是即使大部分水已挥发，皂剥离膜保持柔软。

本发明的脱模剂及其用途以如下实施例的方式描述，但本发明不限于这些示例性的实施方式。其中所指的范围、通式或化合物的类别不仅旨在包括特别提及的相应上述范围或化合物的类别，还包括通过去除各个值(范围)或化合物所获得的所有子范围和化合物的子类别。本说明书所引用的文献以其全部内容包括在本发明的公开内容中。

根据本发明的含水脱模剂组合物特征在于它们包含至少一种金属皂作为脱模活性剂，和另外地包含至少一种聚亚烷基二醇和任选存在的助剂和/或添加剂。

可以存在于根据本发明的脱模剂组合物中的脱模活性的金属皂例如是具有8-22个碳原子的饱和或不饱和羧酸的碱金属、碱土金属、锌或铝盐，特别是碱金属盐。优选地，在根据本发明的组合物中存在具有8-22个碳原子的饱和或不饱和羧酸的碱金属盐，特别优选锂、钠和/或钾盐。

存在于根据本发明的脱模剂组合物中的金属皂优选是基于已知的一元脂肪酸的羧酸盐，例如，具有8-22个碳原子，特别具有12-18个碳原子的天然动植物油脂。优选地，在根据本发明的脱模剂组合物中存在一种或多种如下酸的盐作为金属皂：己酸、辛酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、棕榈油酸、异硬脂酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、洋芫荽子酸、反油酸、花生酸、山嵛酸、芥酸、鱈油酸、菜子油脂肪酸、大豆油脂肪酸、葵花油脂肪酸、蓖麻酸、12-羟基-硬脂酸和/或牛油脂肪酸。原则上，具有相似链分布的所有脂肪酸是合适的。特别优选的金属皂是异硬脂酸、12-羟基硬脂酸或油酸的盐。非常特别优选的脱模活性的金属皂是碱金属异硬脂酸盐，特别是异硬脂酸钠和/或异硬脂酸钾。

优选地，基于总的组合物，脱模活性的金属皂以0.5-40重量％，优选1-30重量％，特别优选3-20重量％，非常特别优选4-10重量％的量存在。

可以存在于根据本发明的脱模剂组合物中的聚亚烷基二醇例如是基于如下的那些：环氧乙烷(EO)、环氧丙烷(PO)、或EO和PO的环氧乙烷。优选地，存在的是通过聚合或共聚合环氧乙烷(EO)和/或环氧丙烷(PO)与多元醇可获得的聚亚烷基二醇。所用的多元醇例如可以是乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、1，2-或1，3-丙二醇、1，3-或1，4-丁二醇、1，6-己二醇、1，8-辛二醇、二丙二醇、聚丙二醇、二丁二醇、聚丁二醇、甘油、二甘油、三甘油、三羟甲基丙烷、双三羟甲基丙烷、季戊四醇、二季戊四醇、对环己二醇、甘露醇、山梨糖醇或甲基糖苷，优选乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、1，2或1，3-丙二醇、二丙二醇、甘油或季戊四醇。

存在于本发明的脱模剂组合物中的聚亚烷基二醇可以具有EO/PO的重量比为0∶100至100∶0。可以存在纯的聚环氧丙烷和纯的聚环氧乙烷以及混合的共聚物。混合的共聚物可以具有以嵌段或无规排列的EO/PO单元。

优选地，根据本发明的脱模剂组合物包含具有摩尔质量为200-30000g/mol，优选1000-20000g/mol，特别优选2000-10000g/mol的聚亚烷基二醇作为所述聚亚烷基二醇。

优选地，根据本发明的脱模剂组合物包含可商购获得的聚亚烷基二醇，例如来自Clariant AG的polyglycol P41/300，polyglycol P41/3000或polyglycol P41/12000作为水可溶性的聚亚烷基二醇。

优选地，根据本发明的脱模剂组合物包含乙二醇-、二乙二醇-或三乙二醇-引发的PO-EO-PO嵌段共聚物，以

RPE 1720-3110，BASF可商购获得，作为聚亚烷基二醇。

优选地，根据本发明的脱模剂组合物包含聚环氧丙烷，即专门基于环氧丙烷作为环氧烷烃的聚亚烷基二醇作为聚亚烷基二醇。一种所述聚亚烷基二醇例如可以来自Bayer Material Science LLC的Polyol 4200-18200。

由于一些优选的聚亚烷基二醇可能是水不溶的，或仅是差的水可溶的，因此，它们优选地以在组合物中的含水乳液的形式使用。作为乳化剂，例如所述乳液可以包括列于如下的乳化剂，优选非离子乳化剂，如乙氧基化的脂肪醇、乙氧基化的氧代醇和其它的醇醚。所述乳化剂例如可以商标名生产商Clariant AG或

Alkanol，生产商Degussa GmbH/Goldschmidt GmbH获得。优选的乳液具有30-60重量％的聚亚烷基二醇、5-15重量％的乳化剂和加至100重量％的水。

根据本发明的脱模剂组合物具有的聚亚烷基二醇，基于总的含水配制物，优选为0.1-20重量％，更优选0.5-10重量％，特别优选2-5重量％。

根据本发明的脱模剂组合物优选包含或优选由如下物质组成：基于总的组合物，0.5-40重量％，优选1-30重量％，特别优选3-20重量％，非常特别优选5-10重量％的至少一种脱模活性的金属皂，和基于总的组合物，0.1-20重量％，优选0.5-10重量％，特别优选2-5重量％的至少一种聚亚烷基二醇，和任选存在的助剂和添加剂，以及加至100重量％的水。

在本发明的脱模剂组合物中可以存在一种或多种选自乳化剂、催化剂、泡沫稳定剂、粘度改进剂、防腐剂和/或具有不高于4个碳原子的短链醇的化合物作为所述助剂和/或添加剂。

可以存在的常规的助剂和添加剂是一种或多种选自如下的化合物：

I)乳化剂：

阴离子乳化剂，如烷基醚羧酸盐、烷基硫酸盐、脂肪醇乙氧基化物、醚硫酸盐、α-烯烃磺酸盐、烷基磷酸盐、烷基聚醚磷酸盐、烷基硫代琥珀酸盐；非离子乳化剂，如乙氧基化的脂肪醇、乙氧基化的氧代醇和其它的醇醚、脂肪胺，如二甲基烷基胺、脂肪酸烷醇酰胺、醇的脂肪酸酯，包括甘油酯或聚甘油酯或山梨糖醇酯；阳离子乳化剂，如导致酸性的烷基二甲基胺、季氮化合物；两性离子表面活性剂。优选的是非离子乳化剂。乳化剂的量基于总的组合物可以是0.1-10重量％，优选0.5-6重量％。

II)催化剂：

通常用于聚氨酯反应的那些。例如，路易斯酸，如锡化合物或铋化合物，或路易斯碱，如叔胺。

III)泡沫稳定剂：

聚硅氧烷-聚醚共聚物。所述共聚物，例如描述在Ed.R.Herrington等，Appendix E Surfactants，Flexible Polyurethane Foams，The Dow ChemicalCompany，2^nd edition，1997。

IV)粘度改进剂：

典型的增稠剂，如称为卡波姆的聚丙烯酸衍生物，或其它的聚电解质增稠剂，如水可溶的纤维素衍生物或黄原胶。脂族烃也可被认为是在含水配制物中的粘度改进剂，即溶胀所用的蜡并由此显示增稠效果的苯组分。

V)常规的防腐剂，例如杀菌剂或杀真菌剂，例如

100，供应商Schuelke & Mayr或

K 12，供应商Troy，和/或抗氧化剂，例如1520L，生产商Ciba，或丁基羟基茴香醚。

VI)具有不高于4个碳原子的短链醇，例如，乙醇、正丙醇、异丙醇或丁醇。

在总的组合物中的助剂和添加剂组分优选＜15重量％和优选＜10重量％。

根据本发明的脱模剂组合物可以根据现有技术中已知的方法制备或如下所述制备。例如从金属氢氧化物和脂肪酸，或脂肪酸甘油酯可以获得皂。然后将所得的金属皂用水稀释，然后直接加入聚亚烷基二醇或以乳化的形式加入，任选地与助剂和添加剂一起。

本发明还涉及根据本发明的脱模剂组合物在用于制备聚氨酯模制品中的用途。

通常，模具的理想温度为45-80℃，优选50-75℃，用脱模剂喷射，保持一段时间-约1-10分钟，这取决于含水量-直至大部分水已挥发，然后，将包括多元醇、聚异氰酸酯和任选存在的添加剂如催化剂、泡沫稳定剂和液体发泡剂(propellants)的反应性聚氨酯体系泵入。关闭模具，固化时间后打开模具，然后从模具中取出模制品。

通过下述的实施例来描述本发明，但本发明并不限于下述实施例，本发明的范围包括全部的说明书、权利要求书以及实施例中的实施方式。

实施例

所用物质列表：

-Novec^TM含氟表面活性剂FC-4430＝全氟丁烷磺酸盐表面活性剂，生产商3M，

PU 30IS23＝聚酯多元醇，生产商：Bayer Material ScienceAG，

PM 53＝异氰酸酯，生产商Bayer Material Science AG，

E 200＝平均摩尔质量为200g/mol的聚乙二醇，生产商BASF，

-Polyglycol P 41/3000＝聚亚烷基二醇，平均摩尔质量15000，生产商：Clariant，

8200＝平均摩尔质量8000g/mol的聚环氧丙烷，生产商Bayer AG，

Acid S 100P＝PEG-100硬脂酸酯，生产商Degussa GmbH。

实施例1：

脱模剂1

脱模剂1的组成：4重量％的异硬脂酸钾，3重量％的乙醇，2重量％的

E 200，91重量％的水。

实施例2：

脱模剂2

脱模剂2的组成：8重量％的异硬脂酸钠，4重量％的乙醇，2重量％的polyglycol P 41/3000，86重量％的水。

实施例3：

脱模剂3

脱模剂3的组成：10重量％的异硬脂酸钾，5重量％的乙醇，5重量％的乳液(35重量％的

8200，5重量％的Acid S 100P和60重量％的水)，80重量％的水。

对比例A：

对比脱模剂A

对比脱模剂A的组成(根据DE 36 00 368的实施例2)：4.0重量％的异硬脂酸钠，20.8重量％的乙醇，5.0重量％的丁醇，0.2重量％的Novec^TM FC-4430，70重量％的水。

脱模剂实验

使用0.5mm的喷嘴，模仿实践中所用的那些，将脱模剂以20g/m²的量喷射至测试模具中，所述模具晾干数秒。然后，50℃在这些模具中对如下的能发泡的聚氨酯体系起泡：包括100份(重量份)的

PU30IS23，10.0份的乙二醇，1.0份的二乙二醇，0.8份的去矿物质水，2.0份的三亚乙基二胺(乙二醇中25重量％)，和128.2份的

PM 53。固化后(5分钟)，将该模制品从模具中移出。如表1重复该过程。

表1脱模实验的结果

脱模剂	直至结果是过度无弹性的、脆的剥离膜的脱模效果破坏，脱模操作的可能次数
		1	51
2	72
		3	＞200
A	18

从表1中可以看出，与对比脱模剂相比，在根据本发明的脱模剂组合物下可以进行显著更多的脱模操作。

Claims (7)

1、含水脱模剂组合物，特征在于其包含至少一种金属皂作为脱模活性剂，和另外地包含至少一种聚亚烷基二醇。

2、如权利要求1所述的脱模剂组合物，特征在于其包含：

A)0.5-40重量％的至少一种脱模活性的金属皂，

B)0.1-20重量％的至少一种聚亚烷基二醇，和

C)任选存在的助剂和添加剂，和

D)加至100重量％的水。

3、如权利要求2所述的脱模剂组合物，特征在于存在一种或多种选自乳化剂、催化剂、泡沫稳定剂、粘度改进剂、防腐剂和/或具有不高于4个碳原子的短链醇的化合物作为所述助剂和/或添加剂。

4、如权利要求1-3至少一项所述的脱模剂组合物，特征在于存在碱金属异硬脂酸酯作为所述脱模活性的金属皂。

5、如权利要求1-4至少一项所述的脱模剂组合物，特征在于存在摩尔质量为200-30000g/mol的聚亚烷基二醇作为所述聚亚烷基二醇。

6、如权利要求1-5至少一项所述的脱模剂组合物，特征在于存在聚环氧丙烷作为所述聚亚烷基二醇。

7、如前述权利要求任一项所述的脱模剂的用途，其用于制备聚氨酯模制品。