CN106660234B - 脱模剂 - Google Patents

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Abstract

提供一种脱模组合物，所述组合物包含每个分子最少三个反应性部分，以提供模具粘附和交联密度两者。所述组合物单独地或者凭借乳化剂可溶于不含VOC的有机溶剂或水中。在一些实施例中，所述组合物可以用作半永久性脱模。

Description

脱模剂
关联申请的交叉引用
本申请是非临时申请，其要求2014年5月22日递交的美国临时申请序列No.62/001,891的优先权，所述临时申请的内容通过引用被并入本文。
发明领域
本申请一般地涉及脱模剂，并且更具体地涉及表现出包括以下中的至少一种性能的不含VOC的脱模剂：储存稳定性、固化特性、在多种多样的模具基底上的适用性、针对各种模制介质的脱离便利性、周期长久性(重新施加之间的脱模次数)、用于整洁(不含溶剂)使用的适用性，或基于水的系统。
发明背景
模制工业利用脱模剂，以用于利用各种模具(利用多种多样的材料构建的)、通过各种模制介质形成的物品的移除。这些脱模剂可以分成若干类别，并且根据它们的长久性(重新施加脱模剂之间的周期次数)细分。
牺牲性脱模剂是一类常用的脱模剂。这些脱模剂一般针对每一个模制周期施加。牺牲性脱模剂表现出很少的(如果有的话)到模具表面的粘附，并且由该粘附失败提供脱离，其中脱模剂从模具表面被移除并且被转移或施加到模制物品上。牺牲性脱模剂进一步提供极好的模制物品脱离便利性，并且适应于帮助保持模具表面清洁，防止污染和玷污模具。然而，牺牲性脱模剂到模制物品的转移可以有害地影响模制物品的性能，如物品和支撑设备(通常称为“插入物”)(所述支撑设备允许模制物品的支撑和/或安装)之间的粘附、涂装性、粘合剂的可接受性，或用脱模剂“涂覆”模制物品时的其他属性。因为牺牲性脱模剂不能附着到模具表面，需要针对每一个模制周期将所述牺牲性脱模剂重新施加到模具表面，并且由此表现出“非长久性”和增加的劳动、材料使用和周期时间。
半永久性脱模剂是另一类通常使用的脱模剂。半永久性脱模剂以特定的量并且以特定的间隔频率施加，从而从单次施加半永久性脱模剂生产和脱模多个模制物品。半永久性脱模剂表现出到模具表面的粘附。脱离便利性一般通过在模具表面上的形成界面来提供，所述界面与在其上模制的介质不相容。良好配制的半永久性脱模剂提供极好的脱离便利性、极好的长久性(重新施加脱模剂之间的周期次数)、极好的模制零件外观(通常称为“装饰品(Cosmetics)”)、最少量的转移以便不干扰到插入物的结合，油漆或粘合剂的施加，或其他“模制后应用”。然而，可能出现半永久性试剂从模具到模制物品的转移，从而造成与针对牺牲性脱模剂所描述的类似的有害效果。
最后，永久性脱模剂是另一类常用的脱模剂，所述永久性脱模剂被单次施加并且固化和保持在模具表面上直到危害脱离功效，届时将移除并重新施加所述永久性脱模剂。永久性脱模剂表现出到模具表面极好的粘附。脱离便利性由永久性脱模剂到模具的粘附，与正在模制的介质的不相容性，以及对于由模制介质针对永久性脱模剂的移动(动作)对所述脱模剂造成的移除(通常称为“磨损”)的抵抗性提供。
可以通过在永久性脱模剂之上使用牺牲性、半永久性或两者的组合来加强脱离便利性、长久性和工具长久性。例如，可以连同牺牲性或半永久性脱模剂一起使用永久性脱模剂来辅助脱离、便利性、长久性(施加牺牲性或半永久性之间的时间)和寿命(最初施加永久性脱模剂和移除所述永久性脱模剂之间的时间)。可利用包括牺牲性、半永久性和永久性脱模剂的大量可能的材料组合。常见的脱模剂可以包括油、脂肪酸及其盐、“蜡”、基于硅的聚合物、含氟聚合物和共聚物、二醇类，以及(没有任何限制性意图)上述中任一种和全部的组合。
半永久性脱模剂的生产表现出到模具表面极好的粘附，使模制介质从模具极好的脱离，极好的装饰物，至少在对模制物品的模制后过程没有有害效果的情况下对于转移的抵抗性，极好的长久性，以及对于避开模制工业的铸工而言极好的经济性。
除了涉及金属和其他刚性模具的常规模制过程，通过将未硫化的所谓“胎坯”放置在可充气的弹性囊状物(bladder)之上来生产一些橡胶物体(尤其是车辆轮胎)，其中模具外侧(胎面和轮胎壁)的金属围绕着胎坯。对囊状物进行加热和充气，所述囊状物随后膨胀，从而扩大胎坯，将它压入到外侧的金属模具中。将热的、胎坯保持在来自囊状物的压力和热下，直到橡胶硫化，此时将囊状物放气，移除轮胎，并且将下一个胎坯放置在模具中、囊状物之上。
使用于金属模具的脱模剂可以是前述牺牲性、半永久性或永久性脱模剂中的任一种或组合。然而，需要脱离的另一个表面是囊状物和胎坯之间的界面。这是困难的，因为脱离材料必须选择性地附着到一个橡胶表面并与另一个橡胶表面脱离。
通常，囊状物/轮胎脱离材料被涂装或喷涂到胎坯的内侧。胎坯随后必须静置并且等待脱离材料干燥和固化，这限制了轮胎生产的速率。因为污染金属模具表面的可能性，通常不会将脱模剂施加到囊状物。
在轮胎制造中对该限制性步骤的一个解决方案是在囊状物上使用半永久性覆层。现有技术的半永久性组合物是不足的，因为脱模剂通常是基于溶剂的，由此产生具有环境和管理问题的挥发性有机化合物(VOC)。此外，这些现有技术的组合物中的大部分在储存和使用期间会形成氢气，从而存在火灾和爆炸危险。
由此，仍然有未被满足的需要，即具有不含VOC的基于水的脱模剂；所述脱模剂可以以半永久性形式使用，由此减少施加次数，并且所述脱模剂不使用氢化物，由此消除有危险的氢气的产生。另外，仍然有对于具有上述特性的脱模剂的未被满足的需要，即所述脱模剂可以容易施加并且快速固化到胎坯或囊状物并且提供多种脱离。
发明内容
提供一种脱模剂，所述脱模剂表现出以下性能中的一些或全部：环境相容性、适合于终端铸工加工的固化时间、极好的脱离便利性、极好的装饰性、没有有害转移，以及极好的长久性。在一个实施例中，本发明的脱模剂是利用包含每个分子最少三个反应性部分的改性的聚有机硅氧烷来形成的，以提供模具粘附和交联密度。
在至少一个实施例中，使用包含至少一种改性的反应性聚有机硅氧烷的本发明的脱模组合物。所述改性的反应性聚有机硅氧烷包含反应性部分和非反应性部分。反应性部分被认为与涂覆硬度和与基底的粘附相关，而非反应性部分被认为与涂覆灵活性和从模制物品的脱离相关。结果，包含反应性和非反应性部分的聚有机硅氧烷为本发明的脱模剂提供符合期望的一组性能属性。在至少一个实施例中，本发明的组合物可选地包括至少一种附加的脱离机构；适合于生产具有所述反应性聚有机硅氧烷的乳剂的至少一种乳化剂；适合于生产具有所述脱离机构、水、催化剂、抗微生物剂、填充料、颜料、湿润剂、交联剂、添加剂或其组合的乳剂的至少一种乳化剂。在至少一个实施例中，反应性部分依赖于聚合物的侧链并且独立于一个或两个末端。
一种本发明的聚有机硅氧烷具有式(I)的化学式：
其中y≥3并且x≥0。为本发明的目的，反应性部分包括在所述模具表面或囊状物表面反应而与式(I)的其他聚合物、所述模具表面或二者形成键的那些部分。本文中操作性的反应性部分R4、R5、R6和R7可以为相同或不同的，并且每个独立地为但不被限制于：环氧丙氧基、C1-C8烷氧基、具有取代基的C1-C8烷氧基、为氟或氯的卤素、C1-C8卤代烷基、每个基团为C0-C8的伯胺或仲胺、异氰酸酯、脲基、包括至少一个烯属不饱和基的C2-C8或更大的线型烃、包括至少一个烯属不饱和基并且具有取代基的C2-C8或更大的线型烃、丙烯酸、烯丙醇、羟基基团、甲基丙烯酰氧基、丙烯酰氧基、巯基、乙烯基、苯乙烯基、氯丙基和/或硫基(sulfido)。R4、R5、R6或R7的取代基可以包括取代氢的氟、其全氟化形式、磺酰基，或其他适合的取代基。与此相反，式(I)分子中的非反应性部分示例性地包括：其中R1、R2、R3、R8、R9和R10可以为相同或不同的并且每个独立地为线型或有支链的饱和的C1-C8或更大的烷基。要领会到，R4、R5、R6和R7还可以每个独立地为有支链或线型的饱和C1-C8或更大的烷基，条件是在式(I)中，针对R4、R5、R6和R7，存在至少三个反应性部分，并且进一步R基团中存在的任何氢为稳定的以免放出氢气。
此外，尽管本发明的脱模聚合物可以如示出的由两种不同的共聚单体制成，但是要领会到，可以使用任何数目的共聚单体制备该聚合物。
优选实施例的详细描述
事实上，以下详细描述仅为示例性的并且决非意图限制本发明的范围、其应用或用途，所述本发明的范围、其应用或用途可以变化。本发明关于本文包括的非限制性定义和术语来描述。这些定义和术语不是被设计来起限制本发明的范围或实践的作用，而是仅为说明性和描述性目的呈现。
在至少一个实施例中，所述组合物具有式1的化学式：
其中y≥3并且x≥0。为本发明的目的，反应性部分包括在所述模具表面或囊状物表面反应而与式(I)的其他聚合物、所述模具表面或二者形成键的那些部分。本文中操作性的反应性部分R4、R5、R6和R7可以为相同或不同的，并且每个独立地为但不被限制于：环氧丙氧基、C1-C8烷氧基、具有取代基的C1-C8烷氧基、为氟或氯的卤素、C1-C8卤代烷基、每个基团为C0-C8的伯胺或仲胺、异氰酸酯、脲基、包括至少一个烯属不饱和基并且具有取代基的C2-C8或更大的线型烃、丙烯酸、烯丙醇、羟基基团、甲基丙烯酰氧基、丙烯酰氧基、巯基、乙烯基、苯乙烯基、氯丙基和/或硫基。R4、R5、R6或R7的取代基可以包括取代氢的氟、其全氟化形式、磺酰基，或其他适合的取代基。与此相反，式(I)分子中的非反应性部分示例性地包括：其中R1、R2、R3、R8、R9和R10可以为相同或不同的并且每个独立地为线型或有支链的饱和的C1-C8或更大的烷基。要领会到，R4、R5、R6和R7还可以每个独立地为有支链或线型的饱和C1-C8或更大的烷基，条件是在式(I)中，针对R4、R5、R6和R7，存在至少三个反应性部分，并且进一步R基团中存在的任何氢为稳定的以免放出氢气。
此外，尽管本发明的脱模聚合物可以如示出的由两种不同的共聚单体制成，但是要领会到，可以使用任何数目的共聚单体制备该聚合物。
在至少一个实施例中，提供一种脱模剂。所述脱模剂包括至少一种反应性、改性的聚硅氧烷。在至少一个实施例中，所述脱模剂进一步包括至少一种改性的反应性硅氧烷、改性的非反应性硅氧烷，或其组合。要领会到，在一些应用中，本发明的脱模剂起半永久性脱模剂的作用。在本发明的上下文中，半永久性意图限定施加到模具表面的覆层，所述覆层提供每次施加多于一次脱模。
在本发明的至少一个实施例中，基于水的脱模剂包括乳化剂或乳化剂的共混物。在本发明的至少一个实施例中，基于水的脱模剂附加地包括以下中的一种或更多种：催化剂、增稠剂、湿润剂(或再湿润剂)、填充料、着色剂、抗微生物剂，或其组合。
要理解，在提供值的范围的实例中，所述范围不仅意图包含该范围端点的值，还意图包含所述范围中间的值，如同明确地包括在所述范围内并且以所述范围的最后一个有效数字变化。例如，列举从1至4的范围意图包括1-2、1-3、2-4、3-4和1-4。
在本文中使用时，C0部分指没有碳链的部分；例如，羟基C0烷基指羟基直接结合到分子的其余部分。
在多种模制周期脱模剂中使用的材料数量巨大，并且对本领域技术人员而言是显而易见的。没有限制性意图，并且如先前陈述的，可以利用来生产本文描述的脱模剂的材料包括：油、脂肪酸、脂肪酸的金属盐、“蜡”、基于硅的聚合物、硅烷、含氟聚合的聚合物、二醇类，以及大量上述材料的组合。要领会到，这些常规材料容易按照顺序或作为基底上的层，或者作为随其的制剂，连同本发明的脱模剂一起使用。
本发明的脱模剂必须提供脱模剂与模具的附着(经由一种或更多种粘附机构)，并且提供模制物品与脱模界面的非附着，以便作为半永久性脱模剂起作用。
配制要求是变化的，并且一般基于模制组合物，模制介质的“侵袭性(aggressivenature)”(使脱模界面溶剂化和/或磨损)、对于脱离便利性和/或机械“滑动”的要求(或缺乏该要求)，通常是由模制物品的几何结构决定的。
在至少一个实施例中，本发明的脱模剂包含一种或更多种反应性聚合物，其用作与模具基底的粘附机构，以及用于根据式(I)的模制介质的脱离机构。
在本发明的至少一个实施例中，反应性聚合物不包含在聚合物的末端的反应性部分。在本发明的至少一个实施例中，反应性聚合物包含每个分子至少三个反应性部分。在本发明的又一个实施例中，反应性聚合物在聚合物的末端不包含反应性部分，并且包含每个分子至少三个反应性部分。在本发明的一些实施例中，式(I)的聚合物具有4、5、6以及高达20个或更多个反应性部分，其中要领会到，与每个反应性部分更高的分子量相比，每个反应性部分的分子量的值容易随着每个反应性部分较低的分子量变化，所述每个反应性部分较低的分子量通常与具有更好的模具表面结合性能的更硬的覆层相关。在本发明的一些实施例中，式(I)的聚合物具有侧基反应性部分。在另外其他的本发明的实施例中，式(I)的聚合物所有的所述反应性部分都是相似的部分；例如所述部分都是环氧丙基部分。没有被特定的操作理论约束的意图，相信侧基反应性部分结合到模具或囊状物的表面并且在半永久性脱模层内。
在至少一个实施例中，本发明的组合物或试剂还可以包含一种或更多种脱离机构、催化剂、填充料、颜料、湿润剂、再湿润剂、其他添加剂(没有施加任何限制的意图)如气体清除剂、荧光剂。基于水的系统可以包含上述中的任一个和全部，并且还可以包括乳化剂和抗微生物剂。
此种新型反应性聚合物可以利用各种聚合过程进行制备。
尽管已在前述详细描述中呈现了至少一个示例性实施例，但是应该领会到存在许多变型。还应该领会到，所述一个示例性实施例或多个示例性实施例仅是示例，而非旨在以任何方式限制所描述的实施例的范围、适用性或构造。而是，前述详细描述将为本领域技术人员提供用于实现所述一个示例性实施例或多个示例性实施例的方便的路线图。

Claims (24)

1.一种用于在模具表面形成覆层的脱模剂组合物，所述组合物包括具有式1的化学式的聚硅氧烷：
其中y≥3并且x≥0，其中反应性部分包括在所述模具表面反应而与式(I)的其他聚合物、所述模具表面或二者形成键的那些部分，其中反应性部分包括R4、R5、R6或R7中的一个或更多个，其中R4、R5、R6或R7为相同或不同的并且每个独立地为以下反应性部分中的一个或更多个：环氧丙氧基、C1-C8烷氧基、具有取代基的C1-C8烷氧基、为氟或氯的卤素、C1-C8卤代烷基、C0-C8羟基烷基、每个基团为C0-C8的伯胺或仲胺、异氰酸酯、脲基、C2-C8烯属不饱和基团、具有取代基的C2-C8烯属不饱和基团、丙烯酸、烯丙醇、卤化物、羟基基团、甲基丙烯酰氧基、丙烯酰氧基、巯基、乙烯基、苯乙烯基、氯丙基和硫基，或者独立地为有支链或无支链的非反应性部分C1-C8或更长的烷基中的一个或更多个，其中所述反应性部分包括至少三个反应性部分；并且其中R1、R2、R3、R8、R9和R10可以为相同或不同的并且每个独立地为线型或有支链的饱和的C1-C8或更大的烷基。
2.如权利要求1所述的组合物，进一步包括至少一种乳化剂，所述乳化剂适合于生产所述聚硅氧烷、水、催化剂、抗微生物剂、填充料、颜料、湿润剂、交联剂或其组合的乳剂。
3.如权利要求1所述的组合物，其中所述反应性部分都是侧基。
4.如权利要求1所述的组合物，其中所述反应性部分中的每个独立地为以下中的一个：所述环氧丙氧基、所述C1-C8烷氧基、所述卤素、所述胺、所述异氰酸酯、所述脲基、所述烯属不饱和基团、所述甲基丙烯酰氧基、所述丙烯酰氧基、所述巯基、所述乙烯基、所述苯乙烯基、所述C1-C8卤代烷基、所述丙烯酸、所述烯丙醇、所述卤素和所述羟基基团。
5.如权利要求1所述的组合物，其中所有的所述反应性部分都是相似的部分。
6.如权利要求1所述的组合物，进一步包括不含VOC的溶剂。
7.如权利要求6所述的组合物，其中所述溶剂为水。
8.如权利要求1所述的组合物，其中所述模具表面为囊状物表面。
9.一种模制的方法，所述方法包括：
向模具表面施加权利要求1所述的组合物；
使所述组合物固化以形成脱模覆层；以及
将材料放置与所述脱模覆层接触，以形成物品；以及
使所述物品从与所述脱模覆层的接触中移除。
10.如权利要求9所述的方法其中所述模具表面为囊状物表面。
11.一种模制的方法，所述方法包括：
向胎坯的内侧施加权利要求1所述的组合物；
使所述组合物干燥以形成脱模覆层；
将所述胎坯放置在模具中并且在囊状物之上；
为所述囊状物充气以模制所述轮胎，其中所述干燥的权利要求1的组合物从所述胎坯部分或全部转移到所述囊状物；以及
在不向所述胎坯或所述囊状物重新施加权利要求1所述的组合物的情况下，进行多于一个模制周期。
12.如权利要求11所述的方法，进一步包括重复所述材料的所述注射和所述移除所述物品。
13.如权利要求11所述的方法，其中所述模具表面为囊状物表面。
14.一种用于在模具表面形成覆层的脱模组合物，所述组合物包括具有式1的化学式的聚硅氧烷：
其中y≥3并且x≥0，并且其中R4、R5、R6和R7可以为相同或不同的并且每个独立地为：环氧丙氧基、C1-C8烷氧基、具有取代基的C1-C8烷氧基、卤素、卤代烷基、伯胺或仲胺、异氰酸酯、脲基、C2-C8烯属不饱和基团、具有取代基的C2-C8烯属不饱和基团、丙烯酸、烯丙醇、氟、羟基基团、甲基丙烯酰氧基、丙烯酰氧基、巯基、乙烯基、苯乙烯基、氯丙基和硫基，并且其中R4、R5、R6或R7的取代基包括一个或更多个取代氢的氟、其全氟化形式，和磺酰基；或者R4、R5、R6或R7每个独立地为有支链或无支链的非反应性部分C1-C8或更长的烷基中的一个或更多个，条件是存在至少三个反应性部分，并且其中R1、R2、R3、R8、R9和R10可以为相同或不同的并且每个独立地为线型或有支链的饱和的C1-C8或更大的烷基；
不含VOC的溶剂；以及
乳化剂。
15.如权利要求14所述的组合物，其中所述不含VOC的溶剂为水。
16.如权利要求14所述的组合物，进一步包括催化剂、增稠剂、湿润剂、一种填充料或多种填充料、一种着色剂或多种着色剂、抗微生物剂，或其组合。
17.如权利要求14所述的组合物，进一步包括催化剂、增稠剂、再湿润剂、一种填充料或多种填充料、一种着色剂或多种着色剂、抗微生物剂，或其组合。
18.如权利要求14所述的组合物，其中所述反应性部分包括至少三个反应性部分。
19.如权利要求14所述的组合物，其中所述反应性部分都是侧基。
20.如权利要求14所述的组合物，其中所述反应性部分中的每个独立地为以下中的一个：所述环氧丙氧基、所述C1-C8烷氧基、所述卤素、所述胺、所述异氰酸酯、所述脲基、所述烯属不饱和基团、所述甲基丙烯酰氧基、所述丙烯酰氧基、所述巯基、所述乙烯基、所述苯乙烯基、所述卤代烷基、所述丙烯酸、所述烯丙醇、所述卤素或所述羟基基团。
21.一种在模具表面上的脱模覆层，所述覆层包括具有式1的化学式的聚硅氧烷：
其中y≥3并且x≥0，其中反应性部分包括在所述模具表面反应而与式(I)的其他聚合物、所述模具表面或二者形成键的那些部分，其中反应性部分包括R4、R5、R6或R7中的一个或更多个，其中R4、R5、R6或R7为相同或不同的并且每个独立地为以下反应性部分中的一个或更多个：环氧丙氧基、C1-C8烷氧基、具有取代基的C1-C8烷氧基、或者独立地为有支链或无支链的非反应性部分C1-C8或更长的烷基中的一个或更多个，并且其中R1、R2、R3、R8、R9和R10可以为相同或不同的并且每个独立地为线型或有支链的饱和的C1-C8或更大的烷基，条件是所述R基团中存在的任何氢是稳定的；和
所述模具表面是可膨胀的弹性囊状物表面，所述聚硅氧烷通过所述一个或多个反应性部分的反应而结合到橡胶囊状物表面。
22.如权利要求21所述的覆层，其中所述反应性部分包括至少三个反应性部分。
23.如权利要求21所述的覆层，其中所述反应性部分都是侧基。
24.如权利要求21所述的覆层，其中所述反应性部分都是相似的部分。
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