CN102658351A - 无氟铝锌合金水基脱模剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

无氟铝锌合金水基脱模剂及其制备方法，涉及一种脱模剂。提供一种具有高稀释比、性能稳定、脱模效果优良的无氟铝锌合金水基脱模剂及其制备方法。无氟铝锌合金水基脱模剂的原料包括聚乙烯蜡、二甲基硅油、羟基硅油、复合乳化剂、杀菌防腐剂和水。将吐温、羧酸钠盐、聚醚型非离子表面活性剂和脂肪醇于水中搅拌均匀，然后再加入聚乙烯蜡、二甲基硅油、羟基硅油和余量水，升温至60～80℃，恒温搅拌1～3h后加入杀菌防腐剂，搅拌均匀后即得无氟铝锌合金水基脱模剂。

Description

无氟铝锌合金水基脱模剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种脱模剂，尤其是涉及一种铝锌合金压铸脱模使用的水基脱模剂及其制备方法。

背景技术

进入21世纪以后，中国的压铸工业取得了令人瞩目的发展，全国铸件产量以平均每年10.9％的速度增加，已连续10年居世界首位。其中，铝、锌、铜等有色合金增长速度最快，而有色铸件总量的80％以上为铝合金。铝合金压铸产品广泛用于汽车、摩托车、电子电器、机械仪表、五金等行业。在所有这些铸件应用中，从零部件数量、品种、品质以及金属材料用量等方面数据显示，汽车工业稳居压铸工业的最大市场。近几年来，汽车行业持续迅猛的发展以及汽车领域仍然很大的发展空间无疑是推动着铝合金压铸件需求量的持续快速增长的重要因素之一。

铝锌合金压铸水基脱模剂([1]范琦，徐永博，卢宏远.特种铸造及有色合金，1995，6：30-32；[2]余龙飞，李莉，李欢玲.广东化工，2009，36：21-50)，是有色金属行业不可或缺的重要辅助用剂，广泛应用于汽车、摩托车、电机、机械等铝制零部件制造工艺的压铸、轧制润滑脱模。由于压铸制品的体积大型化、结构复杂化和后加工的要求提高，以及为维护精密模具的质量和寿命，压铸行业对铝锌合金压铸脱模剂的要求也越来越高。此外，为建设高效节能型和绿色环保型企业，压铸行业对铝锌合金压铸脱模剂除了需要有稳定优良的脱模性能之外，还要求铝锌合金压铸脱模剂在使用过程中具有对人体无危害，使用时兑水稀释比高，可连续化作业的特点。

目前，压铸行业使用的铝锌合金压铸脱模剂一般是指水基脱模剂，国内市场上存在少数的几种产品，质量参差不齐，价格波动较大。而且，国内产品为了保持基本的脱模性能，其在使用时必须保持较高的固含量，从而在兑水可稀释的倍数较低，普遍在50～80倍。国外脱模剂品牌的在实际使用时兑水稀释倍数可以维持在120～200倍，但是售价比国内产品偏高。另外，市面上存在的水基脱模剂多含有含氟表面活性成分，如对环境和生物体有危害的全氟辛磺酞类化合物和全氟辛酸类化合物，这是当今欧美等发达国家加以限用或禁用的添加剂。研究开发出不含氟表面活性剂，具有高稀释比和优良脱模性能的铝锌合金水基脱模剂，对破解发达国的技术壁垒，提高企业生产效率，降低生产成本具有十分重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有高稀释比、性能稳定、脱模效果优良的无氟铝锌合金水基脱模剂及其制备方法。

所述无氟铝锌合金水基脱模剂，按质量百分比的组成如下：

聚乙烯蜡              12％～25％；

二甲基硅油            5％～10％；

羟基硅油              0～1.5％；

复合乳化剂            4.3％～7.7％；

杀菌防腐剂            0.01％～0.1％；

余为水。

所述聚乙烯蜡的相对分子质量可为2000、2500、3000或3500。

所述复合乳化剂可由吐温、羧酸钠盐、聚醚型非离子表面活性剂和脂肪醇组成，按质量百分比，吐温46.1％～60.2％、羧酸钠盐28.1％～38.2％、聚醚型非离子表面活性剂7.0％～10.5％、脂肪醇4.7％～5.2％。

所述吐温可选自吐温85、吐温80、吐温60等中的一种。

所述羧酸钠盐可选自聚丙烯酸钠、油酸钠、海藻酸钠、松香酸钠、复合羧酸钠盐等中的一种。

所述聚醚型非离子表面活性剂是一种聚氧乙烯-b-聚氧丙烯醚-b-聚氧乙烯三嵌段共聚物(商品名为Pluronic)，为Pluronic产品系列中的F68、F127或P123，其结构通式如下：

所述脂肪醇可选自十二醇、十六醇、十八醇等中的一种。

所述杀菌防腐剂可选自2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、2-溴-2-硝基丙烷-1，3-丙二醇、六氢-1，3，5-三羟乙基-均三嗪等中的一种。

所述无氟铝锌合金水基脱模剂的制备方法包括以下步骤：

将吐温、羧酸钠盐、聚醚型非离子表面活性剂和脂肪醇于水中搅拌均匀，然后再加入聚乙烯蜡、二甲基硅油、羟基硅油和余量水，升温至60～80℃，恒温搅拌1～3h后加入杀菌防腐剂，搅拌均匀后即得无氟铝锌合金水基脱模剂。

本发明主要采用聚乙烯蜡和二甲基硅油作为基础材料，并添加少量羟基封端的羟基硅油，通过对吐温、羧酸钠盐、聚醚型非离子表面活性剂和脂肪醇进行优化组合与配比，调配出高效复合乳化剂对基础材料进行乳化。调配出的高效复合乳化剂能有效地保持各组分之间的平衡，从而制备得到性质稳定、脱模效果优良、稀释比高的无氟铝锌合金水基脱模剂。

本发明的无氟铝锌合金水基脱模剂具有以下特点：

1)本产品外观为乳白色，喷涂到模具表面上，有效成分立刻形成致密的微米级薄膜，防止铝合金液与模具表面直接接触，能有效降低铝合金液对模具表面的热和机械冲击作用，降低铸件对模具表面的摩擦磨损，减缓铝合金液对模具材料的物理和化学作用，从而起到保护型腔、润滑脱模的作用。另外，还可调节模具各个部分的温度，起到保持模具温度平衡的作用，从而提高模具寿命。

2)本产品具有优良的乳液稳定性、剪切稳定性和热稳定性。经稀释后用高速搅拌器搅拌或进行2500r/min离心，产品不破乳，不分层，不沉淀。在5℃低温和80℃高温条件下保存一周，乳液无任何变化。

3)本产品成膜均匀不堆积，在模具及铸件表面不产生积碳及氧化，不影响后续电镀、喷涂等表面处理，且铸件表面光亮无色斑。

4)本产品不含任何含氟成份，无毒，不燃，无腐蚀性，无化学反应，在使用过程中不会产生对人体有害的烟雾或异味。

5)本产品在使用过程中可使用普通自来水进行稀释，根据铸件复杂性和模深比等实际情况稀释比在(150～300)∶1之间。对于不是十分复杂的铸件，最高兑水稀释倍数可以达到300倍。

附图说明

图1为铝锌合金水基脱模剂样品外观图。

图2为激光粒度仪测试得到的铝锌合金水基脱模剂样品粒径及其分布图。在图2中，横坐标为粒径(μm)，纵坐标为数量。

图3为实施例1制备得到的铝锌合金水基脱模剂样品主要成分与某含氟脱模剂产品红外表征对比图。在图3中，横坐标为波数/cm^-1，纵坐标为透过率/％；曲线a为无氟铝锌合金脱模剂主要成分的红外图，曲线b为含氟样品的红外图，标记A为C-F基团特征峰。

图4为铝合金压铸采用本发明制备得到的产品作为脱模剂时，脱模后的铝合金制品实物图。

图5为铝合金压铸采用本发明制备得到的产品作为脱模剂时，脱模后的铝合金制品实物图。

图6为铝合金压铸采用本发明制备得到的产品作为脱模剂时，脱模后的铝合金制品实物图。

图7为铝合金压铸采用本发明制备得到的产品作为脱模剂时，脱模后的铝合金制品实物图。

图8为铝合金压铸采用本发明制备得到的产品作为脱模剂时，脱模后的铝合金制品实物图。

图9为铝合金压铸采用本发明制备得到的产品作为脱模剂时，脱模后的铝合金制品实物图。图10为铝合金压铸采用国内某品牌产品作为脱模剂时，脱模后的铝合金制品实物图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

按如下组成称取原料，配制成本发明无氟铝锌合金水基脱模剂100kg：

配制方法如下：

将3kg的吐温80、1.5kg油酸钠、0.5kg聚丙烯酸钠、0.5kg Pluronic F127和0.3kg十八醇在常温下于10kg水中搅拌均匀，然后再加入20kg聚乙烯蜡2500、10kg二甲基硅油、1kg羟基硅油和52.1kg水，经搅拌混合均匀后升温至75℃，恒温搅拌1.5h后加入0.1kg 2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮，搅拌均匀后制备得到本发明所述的铝锌合金水基脱模剂。

实施例2

按如下组成称取原料，配制成本发明无氟铝锌合金水基脱模剂100kg：

配制方法同实施例1，搅拌温度为60℃，搅拌时间为3h。

实施例3

按如下组成称取原料，配制成本发明无氟铝锌合金水基脱模剂100kg：

配制方法同实施例1，搅拌温度为80℃，搅拌时间为1h。

实施例4

按如下组成称取原料，配制成本发明无氟水基脱模剂100kg：

配制方法同实施例1，搅拌温度为70℃，搅拌时间为2h。

以实施例1 制备得到的无氟铝锌合金水基脱模剂样品为例。该样品外观为乳白色(参见图1)，乳液粒径小而且分布均匀，经激光粒度仪测试后显示其有效粒径为197.1nm，多分散度为0.136(图2)。分布均一、粒径小有利于乳液保持长期的稳定性。无氟铝锌合金水基脱模剂样品主要成分与某含氟样品的红外表征对比如图3所示，从红外图中可以看到含氟样品(图3曲线b)存在典型的C-F基团特征峰(图3曲线b中的A所示)，而无氟铝锌合金脱模剂主要成分的红外图(图3曲线a)中则不存在C-F基团和其他含氟基团特征峰，这充分说明该脱模剂是不含任何含氟成分的。该产品适用于各种不同的铝锌合金零部件的脱模，能够满足体积大型、结构复杂和后加工要求高的铸件制品脱模要求，其实际脱模效果如图4～9所示。从图中可以看到应用该脱模剂脱模后的铸件形状与模具吻合，表面光亮平整、无色斑、无缺陷。其与国内某脱模剂产品脱模效果对比，如图10所示。

Claims (9)

1.无氟铝锌合金水基脱模剂，其特征在于按质量百分比的组成如下：

聚乙烯蜡              12％～25％；

二甲基硅油            5％～10％；

羟基硅油              0～1.5％；

复合乳化剂            4.3％～7.7％；

杀菌防腐剂            0.01％～0.1％；

余为水。

2.如权利要求1所述的无氟铝锌合金水基脱模剂，其特征在于所述聚乙烯蜡的相对分子质量为2000、2500、3000或3500。

3.如权利要求1所述的无氟铝锌合金水基脱模剂，其特征在于所述复合乳化剂由吐温、羧酸钠盐、聚醚型非离子表面活性剂和脂肪醇组成，按质量百分比，吐温46.1％～60.2％、羧酸钠盐28.1％～38.2％、聚醚型非离子表面活性剂7.0％～10.5％、脂肪醇4.7％～5.2％。

4.如权利要求3所述的无氟铝锌合金水基脱模剂，其特征在于所述吐温选自吐温85、吐温80、吐温60中的一种。

5.如权利要求3所述的无氟铝锌合金水基脱模剂，其特征在于所述羧酸钠盐选自聚丙烯酸钠、油酸钠、海藻酸钠、松香酸钠、复合羧酸钠盐中的一种。

6.如权利要求3所述的无氟铝锌合金水基脱模剂，其特征在于所述聚醚型非离子表面活性剂为聚氧乙烯-b-聚氧丙烯醚-b-聚氧乙烯三嵌段共聚物，其结构通式如下：

7.如权利要求3所述的无氟铝锌合金水基脱模剂，其特征在于所述脂肪醇选自十二醇、十六醇、十八醇中的一种。

8.如权利要求1所述的无氟铝锌合金水基脱模剂，其特征在于所述杀菌防腐剂选自2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、2-溴-2-硝基丙烷-1，3-丙二醇、六氢-1，3，5-三羟乙基-均三嗪中的一种。

9.如权利要求1所述的无氟铝锌合金水基脱模剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

将吐温、羧酸钠盐、聚醚型非离子表面活性剂和脂肪醇于水中搅拌均匀，然后再加入聚乙烯蜡、二甲基硅油、羟基硅油和余量水，升温至60～80℃，恒温搅拌1～3h后加入杀菌防腐剂，搅拌均匀后即得无氟铝锌合金水基脱模剂。

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