CN105921688A - 一种金属炊具压铸用复合脱模剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种金属炊具压铸用复合脱模剂，按照重量份数，所述脱模剂由高岭土15‑22份、铝矾土8‑15份、高炉布袋除尘灰22‑28份、石墨粉8‑12份、滑石粉8‑12份、钛白粉2‑5份、碳化钨微粉1‑3份和氧化锆微粉4‑6份作为主料；以二氧化硅含量在22‑35%的碱性硅溶胶60‑80份和N‑羟乙基丙烯酰胺1‑3份作为辅料；并添加5‑8份由锌、钙、铝或镁中的一种或多种金属皂作为外加剂混合制得。本发明所述的复合脱模剂在高温环境下有良好的热稳定性，熔融后形成的涂层硬度以及韧性均较高，具有良好的抗压能力，且表面光滑，脱模效果极佳。

Description

一种金属炊具压铸用复合脱模剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及脱模剂技术领域，具体为一种金属炊具压铸用复合脱模剂及其制备方法。

背景技术

市售的铸铁锅多是选用灰口铁熔化后用模具压铸而成，压铸工艺是一种金属铸造工艺，其特点是利用模具腔对熔化后的金属施加一定的压力，在压力的作用下对熔融金属塑形。模具通常是采用强度更高的熔点更高的合金加工而成，但是在实际的工作状态下，虽然合金质的模具具有高强度高硬度以及高熔点，但一件模具在长期的高温环境下连续使用的话，其承压的表面在不间断的高温环境下难免会出现挤压变形，而在非工作状态下，失去高温环境，冷热的变化极易使模具承压的表面出现开裂；另外，模具一般采用合金，而在模具中压铸成型的铸铁锅为韧性较差的铸铁，不同材质的金属在高压下紧密接触，一旦铸铁成型后，成型的铸铁常常粘连在模具表面，使成型的铸铁很难脱离模具，这将对产品的生成造成极大的困扰以及额外的成本。针对这种情况，压铸行业的操作人员在压铸前通常在模具表面涂敷或者喷涂一层脱模剂，以使压铸成型后的铸件可轻易脱离模具，脱模剂是一种用在两个彼此易粘着的物体表面的界面涂层，它可使物体表面光滑、洁净且易于脱离，因此，脱模剂质量的好坏直接关系到铸造质量的好坏。

现有的脱模剂主要有油状脱模剂、粉状脱模剂、膏状脱模剂、乳液状脱模剂以及溶液状脱模剂，而铸铁锅压铸过程通常应用的是膏状或乳液状脱模剂，但目前在铸铁锅的生产过程中使用的脱模剂存在脱模效果差，使用寿命短的问题，且最重要的是现有的脱模剂在使用过程中，高温环境下的热稳定性差，使用后在模具表面形成的一层脱模涂层硬度低，韧性差，抗压能力不足、光滑度不够，影响铸铁锅的生产质量，而且会加大生产的投入成本。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是一种金属炊具压铸用复合脱模剂，该脱模剂在高温环境下有良好的热稳定性，熔融后形成的涂层硬度以及韧性均较高，具有良好的抗压能力，且表面光滑，脱模效果极佳。

本发明为了解决上述问题所采取的技术方案为：一种金属炊具压铸用复合脱模剂，按照重量份数，所述脱模剂由高岭土15-22份、铝矾土8-15份、高炉布袋除尘灰22-28份、石墨粉8-12份、滑石粉8-12份、钛白粉2-5份、碳化钨微粉1-3份和氧化锆微粉4-6份作为主料；以二氧化硅含量在22-35%的碱性硅溶胶60-80份和N-羟乙基丙烯酰胺1-3份作为辅料；并添加5-8份由锌、钙、铝或镁中的一种或多种金属皂作为外加剂混合制得。

优选的，所述碱性硅溶胶中还含有0.5-1%的氧化铝和0.05-0.1%的氧化钠。

优选的，所述外加剂经过如下处理：在外加剂中加入占其总重0.8-1.2倍的改性剂，并在80℃恒温下混合搅拌10分钟后进行减压抽滤处理，至形成均匀稳定的透明油状液体即可；

优选的，所述改性剂为异辛酸与对叔丁基苯甲酸按重量比2:3搅拌混合后形成的复合有机酸在90-98℃环境下与固体氢氧化钾充分反应后，进行减压蒸馏除水所得，其中，固体氢氧化钾的加入量占复合有机酸质量的20%-30%。

优选的，所述碱性硅溶胶经过改性处理，其改性处理方式如下：

按照上述重量份数，取碱性硅溶胶并加入改性剂搅拌混匀，置入35-40℃的恒温环境下充分反应1-2小时，即得改性碱性硅溶胶，其中，所述改性剂为经过氯化铝溶液处理的阳离子交换树脂；按照重量比，改性剂与碱性硅溶胶的混合比例为1:2，改性碱性硅溶胶中的二氧化硅含量以及pH值均与改性前的碱性硅溶胶保持一致。

优选的，所述改性剂的处理方式为：按1:1的重量比向阳离子交换树脂中加入质量分数为6-8%的氯化铝溶液，充分混匀，然后用蒸馏水洗涤至中性即可。

优选的，所述高岭土和铝矾土为经过猪油浸润处理所得的混合土料，其浸润处理方式为：按照上述重量份数，取高岭土和铝矾土并加入占其总重0.5-1.2倍的猪油，以180-220r/min的转速混合搅拌25-30分钟即可。

一种金属炊具压铸用复合脱模剂的制备方法，包括以下步骤：

一、处理主料

按照上述重量份数，取高炉布袋除尘灰、石墨粉、滑石粉、钛白粉、碳化钨微粉和氧化锆微粉并混合均匀，在680-770℃下焙烧40-60分钟，然后与高岭土和铝矾土充分搅拌混匀，得主混料；

二、处理辅料

按照上述重量份数，取N-羟乙基丙烯酰胺并置入碱性硅溶胶中混匀，得辅混料；

三、制备成品

将主混料置入辅混料中混匀，在40-50℃恒温环境下预热15-20分钟，加入外加剂，匀速搅拌10-20分钟，即得成品。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

第一，本发明所述的一种金属炊具压铸用复合脱模剂，以高岭土、铝矾土、高炉布袋除尘灰、滑石粉和钛白粉为主要原料，可保证脱模剂具有一定的韧性以及光滑度，并在主要原料中额外添加石墨粉、碳化钨微粉和氧化锆微粉，可显著得提高脱模剂的强硬度以及抗压性能。

第二，本发明所述的一种金属炊具压铸用复合脱模剂，以二氧化硅含量在22-35%的碱性硅溶胶作为主料的载体溶剂，充分发挥碱性硅溶胶的粘合性能，当碱性硅溶胶中的水分在高温下蒸发时，交替粒子可以牢固地附着在其他物质的表面，粒子间形成硅氧键结合，一方面增加了脱模剂的物理韧性，另一方面通过脱模剂内硅氧键的结合在本质上增加了脱模剂的强韧性，特别是抗压性能。

第三，本发明所述的一种金属炊具压铸用复合脱模剂，在以碱性硅溶胶作为溶剂载体的基础上，在碱性硅溶胶中添加了N-羟乙基丙烯酰胺，N-羟乙基丙烯酰胺具有独特的室温固化交联性能，在主料与碱性硅溶胶混匀后，N-羟乙基丙烯酰在室温下的固化交联作用可使主料与碱性硅溶胶结合为有机的整体，从本质上进一步提高碱性硅溶胶作为溶剂的物理及化学性能，使成型的脱模剂具有更加优良的表面光滑度，提高脱模效率。

第四，本发明所述的一种金属炊具压铸用复合脱模剂，以金属皂作为外加剂，使制备的脱模剂具有更加优良的机械稳定性以及高温稳定性，可提高脱模剂整体的机械性能，提高脱模效果。

第五，本发明所述的一种金属炊具压铸用复合脱模剂的制备方法，操作工艺简单、方便，无需投入较大的生产器械，成本低廉，生产制备过程中不存在额外的环境污染，方便推广应用。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作详细说明，本实施例以本发明技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。

实施例1

一种金属炊具压铸用复合脱模剂，按照重量份数，所述脱模剂由高岭土15份、铝矾土8份、高炉布袋除尘灰22份、石墨粉8份、滑石粉8份、钛白粉2份、碳化钨微粉1份和氧化锆微粉4份作为主料；以二氧化硅含量在22%的碱性硅溶胶60份和N-羟乙基丙烯酰胺1份作为辅料；并添加5份由锌、钙、铝或镁中的一种或多种金属皂作为外加剂混合制得。

以上所述为本发明的基本实施方式，可在以上基础上作进一步的改进、优化或限定。

如，所述碱性硅溶胶中还含有0.5%的氧化铝和0.05%的氧化钠，氧化钠是为了使硅溶胶不论在水分蒸发前还是蒸发后，都可保证脱模剂整体的碱性环境，避免可能出现的酸性环境对铸铁件造成腐蚀伤害，氧化铝的加入在硅溶胶中引入了铝离子，可强化硅溶胶的硬度以及抗压耐磨性能。

再如，所述外加剂经过如下处理：在外加剂中加入占其总重0.8倍的改性剂，并在80℃恒温下混合搅拌10分钟后进行减压抽滤处理，至形成均匀稳定的透明油状液体即可；

所述改性剂为异辛酸与对叔丁基苯甲酸按重量比2:3搅拌混合后形成的复合有机酸在90℃环境下与固体氢氧化钾充分反应后，进行减压蒸馏除水所得，其中，固体氢氧化钾的加入量占复合有机酸质量的20%。

在外加剂中通过固体氢氧化钾引入钾离子，由于钾离子具有优良的长期热稳定性能，与其他金属离子之间具有明显的协同作用，其结果便是加入钾离子的金属皂具有较佳的热稳定性和一定的发泡性能，将通过改性处理的外加剂加入到脱模剂中，可使制备的脱模剂同样具备优良的热稳定性，且改性的金属皂与脱模剂中的主料与辅料之间同样具有协同作用，可进一步提高所制备的脱模剂的物理化学性能以及机械性能。

又如，所述碱性硅溶胶经过改性处理，其改性处理方式如下：

按照上述重量份数，取碱性硅溶胶并加入改性剂搅拌混匀，置入35℃的恒温环境下充分反应1小时，即得改性碱性硅溶胶，其中，所述改性剂为经过氯化铝溶液处理的阳离子交换树脂；按照重量比，改性剂与碱性硅溶胶的混合比例为1:2，改性碱性硅溶胶中的二氧化硅含量以及pH值均与改性前的碱性硅溶胶保持一致。

所述改性剂的处理方式为：按1:1的重量比向阳离子交换树脂中加入质量分数为6%的氯化铝溶液，充分混匀，然后用蒸馏水洗涤至中性即可。

对碱性硅溶胶进行改性处理具有如下优点：在硅溶胶中引入三价铝离子，铝离子被胶粒表面的硅醇基吸附，形成-Si-O-Al-结构，而这种结构具有疏水性，胶体中水分在高温下蒸发较快，加快了脱模剂熔融结晶成脱模层的速度，脱模层更易形成光滑的表面，提高脱模效果。

又如，所述高岭土和铝矾土为经过猪油浸润处理所得的混合土料，其浸润处理方式为：按照上述重量份数，取高岭土和铝矾土并加入占其总重0.5倍的猪油，以180r/min的转速混合搅拌25分钟即可。

高岭土和铝矾土通过猪油浸润后，可以猪油为介质，更易与主料中的其他粉料进行充分混合，以使制得的脱模剂的成分分布更加均匀，且最重要的是，在将脱模剂涂敷到模具表面后，也可始终保持涂敷在模具表面的脱模剂成分分布的均匀性。

一种金属炊具压铸用复合脱模剂的制备方法，包括以下步骤：

一、处理主料

按照上述重量份数，取高炉布袋除尘灰、石墨粉、滑石粉、钛白粉、碳化钨微粉和氧化锆微粉并混合均匀，在680℃下焙烧40分钟，然后与高岭土和铝矾土充分搅拌混匀，得主混料；

二、处理辅料

按照上述重量份数，取N-羟乙基丙烯酰胺并置入碱性硅溶胶中混匀，得辅混料；

三、制备成品

将主混料置入辅混料中混匀，在40℃恒温环境下预热15分钟，加入外加剂，匀速搅拌10分钟，即得成品。

实施例2

一种金属炊具压铸用复合脱模剂，按照重量份数，所述脱模剂由高岭土22份、铝矾土15份、高炉布袋除尘灰28份、石墨粉12份、滑石粉12份、钛白粉5份、碳化钨微粉3份和氧化锆微粉6份作为主料；以二氧化硅含量在35%的碱性硅溶胶80份和N-羟乙基丙烯酰胺3份作为辅料；并添加8份由锌、钙、铝或镁中的一种或多种金属皂作为外加剂混合制得。

所述碱性硅溶胶中还含有1%的氧化铝和0.1%的氧化钠。

所述外加剂经过如下处理：在外加剂中加入占其总重1.2倍的改性剂，并在80℃恒温下混合搅拌10分钟后进行减压抽滤处理，至形成均匀稳定的透明油状液体即可；

所述改性剂为异辛酸与对叔丁基苯甲酸按重量比2:3搅拌混合后形成的复合有机酸在98℃环境下与固体氢氧化钾充分反应后，进行减压蒸馏除水所得，其中，固体氢氧化钾的加入量占复合有机酸质量的30%。

所述碱性硅溶胶经过改性处理，其改性处理方式如下：

按照上述重量份数，取碱性硅溶胶并加入改性剂搅拌混匀，置入40℃的恒温环境下充分反应2小时，即得改性碱性硅溶胶，其中，所述改性剂为经过氯化铝溶液处理的阳离子交换树脂；按照重量比，改性剂与碱性硅溶胶的混合比例为1:2，改性碱性硅溶胶中的二氧化硅含量以及pH值均与改性前的碱性硅溶胶保持一致。

所述改性剂的处理方式为：按1:1的重量比向阳离子交换树脂中加入质量分数为8%的氯化铝溶液，充分混匀，然后用蒸馏水洗涤至中性即可。

所述高岭土和铝矾土为经过猪油浸润处理所得的混合土料，其浸润处理方式为：按照上述重量份数，取高岭土和铝矾土并加入占其总重1.2倍的猪油，以220r/min的转速混合搅拌30分钟即可。

一种金属炊具压铸用复合脱模剂的制备方法，包括以下步骤：

一、处理主料

按照上述重量份数，取高炉布袋除尘灰、石墨粉、滑石粉、钛白粉、碳化钨微粉和氧化锆微粉并混合均匀，在770℃下焙烧60分钟，然后与高岭土和铝矾土充分搅拌混匀，得主混料；

二、处理辅料

按照上述重量份数，取N-羟乙基丙烯酰胺并置入碱性硅溶胶中混匀，得辅混料；

三、制备成品

将主混料置入辅混料中混匀，在50℃恒温环境下预热20分钟，加入外加剂，匀速搅拌20分钟，即得成品。

实施例3

一种金属炊具压铸用复合脱模剂，按照重量份数，所述脱模剂由高岭土18.5份、铝矾土11.5份、高炉布袋除尘灰25份、石墨粉10份、滑石粉10份、钛白粉3.5份、碳化钨微粉2份和氧化锆微粉5份作为主料；以二氧化硅含量在28.5%的碱性硅溶胶70份和N-羟乙基丙烯酰胺2份作为辅料；并添加6.5份由锌、钙、铝或镁中的一种或多种金属皂作为外加剂混合制得。

所述碱性硅溶胶中还含有0.75%的氧化铝和0.075%的氧化钠。

所述外加剂经过如下处理：在外加剂中加入占其总重1倍的改性剂，并在80℃恒温下混合搅拌10分钟后进行减压抽滤处理，至形成均匀稳定的透明油状液体即可；

所述改性剂为异辛酸与对叔丁基苯甲酸按重量比2:3搅拌混合后形成的复合有机酸在94℃环境下与固体氢氧化钾充分反应后，进行减压蒸馏除水所得，其中，固体氢氧化钾的加入量占复合有机酸质量的25%。

所述碱性硅溶胶经过改性处理，其改性处理方式如下：

按照上述重量份数，取碱性硅溶胶并加入改性剂搅拌混匀，置入37.5℃的恒温环境下充分反应1.5小时，即得改性碱性硅溶胶，其中，所述改性剂为经过氯化铝溶液处理的阳离子交换树脂；按照重量比，改性剂与碱性硅溶胶的混合比例为1:2，改性碱性硅溶胶中的二氧化硅含量以及pH值均与改性前的碱性硅溶胶保持一致。

所述改性剂的处理方式为：按1:1的重量比向阳离子交换树脂中加入质量分数为7%的氯化铝溶液，充分混匀，然后用蒸馏水洗涤至中性即可。

所述高岭土和铝矾土为经过猪油浸润处理所得的混合土料，其浸润处理方式为：按照上述重量份数，取高岭土和铝矾土并加入占其总重0.85倍的猪油，以200r/min的转速混合搅拌27.5分钟即可。

一种金属炊具压铸用复合脱模剂的制备方法，包括以下步骤：

一、处理主料

按照上述重量份数，取高炉布袋除尘灰、石墨粉、滑石粉、钛白粉、碳化钨微粉和氧化锆微粉并混合均匀，在725℃下焙烧50分钟，然后与高岭土和铝矾土充分搅拌混匀，得主混料；

二、处理辅料

按照上述重量份数，取N-羟乙基丙烯酰胺并置入碱性硅溶胶中混匀，得辅混料；

三、制备成品

将主混料置入辅混料中混匀，在45℃恒温环境下预热17.5分钟，加入外加剂，匀速搅拌15分钟，即得成品。

本发明所述的高炉布袋除尘灰取自河南省平顶山市郏县当地钢铁企业的高炉。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例描述如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述所述技术内容作出的些许更动或修饰均为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种金属炊具压铸用复合脱模剂，其特征在于：按照重量份数，所述脱模剂由高岭土15-22份、铝矾土8-15份、高炉布袋除尘灰22-28份、石墨粉8-12份、滑石粉8-12份、钛白粉2-5份、碳化钨微粉1-3份和氧化锆微粉4-6份作为主料；以二氧化硅含量在22-35%的碱性硅溶胶60-80份和N-羟乙基丙烯酰胺1-3份作为辅料；并添加5-8份由锌、钙、铝或镁中的一种或多种金属皂作为外加剂混合制得。

2.如权利要求1所述的一种金属炊具压铸用复合脱模剂，其特征在于：所述碱性硅溶胶中还含有0.5-1%的氧化铝和0.05-0.1%的氧化钠。

3.如权利要求1所述的一种金属炊具压铸用复合脱模剂，其特征在于，所述外加剂经过如下处理：在外加剂中加入占其总重0.8-1.2倍的改性剂，并在80℃恒温下混合搅拌10分钟后进行减压抽滤处理，至形成均匀稳定的透明油状液体即可；

所述改性剂为异辛酸与对叔丁基苯甲酸按重量比2:3搅拌混合后形成的复合有机酸在90-98℃环境下与固体氢氧化钾充分反应后，进行减压蒸馏除水所得，其中，固体氢氧化钾的加入量占复合有机酸质量的20%-30%。

4.如权利要求1所述的一种金属炊具压铸用复合脱模剂，其特征在于，所述碱性硅溶胶经过改性处理，其改性处理方式如下：

按照权利要求1所述重量份数，取碱性硅溶胶并加入改性剂搅拌混匀，置入35-40℃的恒温环境下充分反应1-2小时，即得改性碱性硅溶胶，其中，所述改性剂为经过氯化铝溶液处理的阳离子交换树脂；按照重量比，改性剂与碱性硅溶胶的混合比例为1:2，改性碱性硅溶胶中的二氧化硅含量以及pH值均与改性前的碱性硅溶胶保持一致。

5.如权利要求4所述的一种用于生产铸铁锅的铸造用脱模剂，其特征在于：所述改性剂的处理方式为：按1:1的重量比向阳离子交换树脂中加入质量分数为6-8%的氯化铝溶液，充分混匀，然后用蒸馏水洗涤至中性即可。

6.如权利要求1所述的一种金属炊具压铸用复合脱模剂，其特征在于，所述高岭土和铝矾土为经过猪油浸润处理所得的混合土料，其浸润处理方式为：按照权利要求1所述重量份数，取高岭土和铝矾土并加入占其总重0.5-1.2倍的猪油，以180-220r/min的转速混合搅拌25-30分钟即可。

7.如权利要求1所述的一种金属炊具压铸用复合脱模剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

一、处理主料

按照权利要求1所述重量份数，取高炉布袋除尘灰、石墨粉、滑石粉、钛白粉、碳化钨微粉和氧化锆微粉并混合均匀，在680-770℃下焙烧40-60分钟，然后与高岭土和铝矾土充分搅拌混匀，得主混料；

二、处理辅料

按照权利要求1所述重量份数，取N-羟乙基丙烯酰胺并置入碱性硅溶胶中混匀，得辅混料；

三、制备成品

将主混料置入辅混料中混匀，在40-50℃恒温环境下预热15-20分钟，加入外加剂，匀速搅拌10-20分钟，即得成品。