CN107236585A - 一种无机基体建筑材料脱模剂组合物及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种无机基体建筑材料脱模剂组合物及其应用，涉及一种含有聚硅氧烷的油剂型无机基体建筑材料脱模剂组合物。脱模剂涂覆于模具表面后，可进行无机基体建筑材料单次脱模。
Description
技术领域
本发明涉及一种含有聚硅氧烷的油剂型无机基体建筑材料脱模剂组合物，用于无机基体建筑材料的单次脱模。
背景技术
传统的无机基体建筑材料包括混凝土、砂浆、人造石、砖块。随着中国公共设施、办公住宅的飞速建设，无机基体建筑材料受到广泛的关注。其制造一般可采用模塑成型法，即将无机胶凝材料（例如硅酸盐水泥、白色水泥、凝灰岩水泥、火山灰水泥、水玻璃等）、细骨料（例如砂、碎石等）、可选的粗骨料和其他添加剂，以及水注入模具，固化成型后，再从模具中取出制品。除了对无机基体建筑材料的产量、性能有着不断提高的要求之外，人们对无机基体建筑材料在模具上的粘附量、边缘完整度、气孔占比、表面平整度和表面沾污情况也越来越重视。无机基体建筑材料的表面形貌不仅影响到制品的美观程度，而且影响制品的强度和耐久性。
为了提高无机基体建筑材料脱模性和制品表面形貌，在浇注前会在模具表面预先涂覆脱模剂，使浇注后的无机建筑材料不易粘附在模具上，并且制品表面光滑平整。
传统的无机基体建筑材料脱模剂组合物一般分为牺牲型和半永久脱模剂。相比于半永久脱模剂，采用牺牲型脱模剂的工厂，其生产效率往往更高，脱模效果更好。
植物油或矿物油及其改性物质的组合物作为牺牲型脱模剂被应用的非常广泛。其实例有：CN101348384A将废机油、食用植物油混合脱色，加入矿物油与防锈剂，得到混凝土脱模剂混合物；US6811810以植物油、精制烷烃油（白油）为原料，加入可选的乙醇、脂肪酸获得水泥和混凝土脱模剂混合物；CN1021972C公开了由石油轻油馏分、再生机油或废机油、食用植物油脚皂和水配置成的乳液型混凝土脱模剂。CN1129633A利用混合高碳醇工业废料、植物油脚和适量碱液混合加热，再加水和废机油搅拌均匀所得胶状乳液型脱模剂；CN104479836A公开了由矿物质油、月桂酸钠等制成的混凝土脱模剂，通过加入偶联剂、乳化剂、稳定剂得到了乳液型的脱模剂；CN103305329B公开了通过酯交换反应制备的PEG改性植物油聚合物，添加乳化剂和水后得到乳液型脱模剂。
这类脱模剂可以在一定程度上提高无机基体建筑材料的脱模性，使用方便，成本较低，但不易改善建筑材料表面形貌，在脱模时仍然存在一些问题。例如，脱模效果不佳，造成无机建筑材料黏附于模具上，制品表面平整度差。现有技术中植物油或矿物油及其改性物质组成的油剂型脱模剂积液严重，造成原料水化不完全，制品边缘强度低，降低制品边缘完整性；建材原料粘度较大，表面气体不易排除，在制品表面出现气孔；乳液型脱模剂由于含水量高，涂覆于金属模具表面易造成模具锈蚀。在施工过程中，由于建筑材料的组成成分、固化时间、外界环境不同，或受到污染，表面会出现不同深浅、面积的色差，使制品的表面沾污比增大。
目前，通过使用聚硅氧烷作为金属材料脱模剂的主要成分，可以改善金属制品形貌等方面的性能。WO02081121A2公开了一种改性硅油、低分子量硅油和生物可降解性合成油脂的组合物，适用于非铁轻金属脱模、轧制、挤出、热拉成型等工序，可有效防止金属和模具的粘结。
CN103103011B公开了一种乳液型混凝土脱模剂浓缩液，通过加入白油、石蜡或硅油，一定量的乳化剂和消泡剂等组成浓缩液，使用时添加水配制成水乳液，目的在于提高乳液型脱模剂浓缩液的耐久性和储存性，降低成本。EP1134060B1公开了一种由脂肪酸、脂肪酸衍生物和10-150个结构单元的含侧基的聚硅氧烷组成的乳液型混凝土脱模剂。其中，聚硅氧烷的侧基可为氢或4-50个碳的长链烷基，其含量为脱模剂中油性组分的0.1-10wt%。
发明内容
本发明的目的是提供一种含有聚硅氧烷的油剂型无机基体建筑材料脱模剂组合物。使用本发明的无机基体建筑材料脱模剂组合物制得的建材制品易脱模，脱模后模具表面粘附量小，边缘完整度、表面平整度高，气孔占比和表面沾污比小，显示出优异的脱模性。油剂型产品可以有效减小对金属模具的腐蚀，有利于模具的保护。
一种油剂型无机基体建筑材料脱模剂组合物，其中含有一种聚硅氧烷或多种聚硅氧烷的组合，按照DIN 53019测试，该聚硅氧烷或多种聚硅氧烷的组合在25℃时的动力粘度范围为50-60,000 mPa.s之间。
如上所述的脱模剂组合物，其中该脱模剂组合物含水量低于5wt%。
如上所述的脱模剂组合物，其中脱模剂组合物含有少于等于0.01wt%的表面活性剂。
如上所述的脱模剂组合物，其中聚硅氧烷是线性聚硅氧烷，选自聚二甲基硅氧烷、羟基封端聚二甲基硅氧烷、甲基苯基聚硅氧烷中的一种或多种的组合；优选自聚二甲基硅氧烷、羟基封端聚二甲基硅氧烷；更优选聚二甲基硅氧烷。
如上所述的脱模剂组合物，其中聚硅氧烷的含量占脱模剂组合物总质量的10-100wt%；优选20-100wt%。
如上所述的脱模剂组合物，其中含有一种或多种石油裂解、分馏后提炼得到的矿物油作为稀释剂，其动力粘度按照DIN 53019测试在1-2000 mPa.s之间，优选精炼后的废机油、白油、溶剂油，其动力粘度按照DIN 53019测试在1-1000 mPa.s之间；更优选白油和溶剂油，其动力粘度按照DIN 53019测试在1-500 mPa.s之间。
根据《国家危险废物名录（2014修订稿）》（编写单位：中华人民共和国环境保护部、中华人民共和国国家发展和改革委员会），废机油包括车辆、机械维修过程中产生的发动机油、制动器油、自动变速器油、齿轮油等废润滑油；冷冻压缩设备维护、更换过程中产生的废冷冻机油；使用防锈油进行铸件表面防锈处理产生的废防锈油；液压设备维护、更换过程中产生的废液压油；变压器维护、更换过程中产生的废变压器油。
如上所述的脱模剂组合物，该脱模剂组合物25℃下粘度范围按照DIN 53019测试，在5-5,000 mPa.s之间；优选在5-1,000 mPa.s之间。
如上所述的脱模剂组合物，其中无机基体建筑材料是砂浆、混凝土（具体包括现场浇筑混凝土、预制混凝土、纤维增强混凝土）、轻质水泥基制品（具体包括加气混凝土、发泡水泥砌块），优选无机基体建筑材料是砂浆或混凝土。
含聚硅氧烷的脱模剂组合物用于无机基体建筑材料脱模的应用，其中该脱模剂组合物的含水量低于5wt%，该脱模剂组合物中含有少于等于0.01wt%的表面活性剂；按照DIN53019测试所含聚硅氧烷在25℃下的动力粘度为50-60,000 mPa.s。
如上所述的应用，其中该脱模剂组合物25℃下粘度范围按照DIN 53019测试，在5-5,000 mPa.s之间；优选在5-1,000 mPa.s之间。
如上所述的应用，其中无机基体建筑材料是砂浆、混凝土（具体包括现场浇筑混凝土、预制混凝土、纤维增强混凝土）、轻质水泥基制品（具体包括加气混凝土、发泡水泥砌块），优选无机基体建筑材料是砂浆或混凝土。
如上所述的应用，其中该脱模剂组合物可应用于各种类型的模具，如木制模具、金属模具、塑料模具；优选应用于金属模具；特别优选钢模、铝模。其成分中含水量极低，可减少金属模具的腐蚀，延长模具寿命。
如上所述的应用，其中该脱模剂组合物在模具上的涂覆量在30-100g/m2之间，优选40-90g/m2之间。
如上所述的应用，其中从脱模剂组合物覆盖于模具表面起，至向模具中浇筑无机基体建筑材料，其之间的干燥时间小于等于30分钟；优选10-20分钟。
本发明所述脱模剂组合物通过下面数个实施方案来进行说明。
具体实施方式
本发明所用聚硅氧烷为线性聚硅氧烷，可以是甲基聚硅氧烷、羟基封端聚二甲基硅氧烷、甲基苯基聚硅氧烷的一种或多种的组合。按照DIN 53019测试，该类聚硅氧烷25℃下动力粘度范围在50-60,000mPa.s之间，是一类透明无色无味或浅黄色液体。
本发明使用的原料如下：
聚二甲基硅氧烷1，线性，由瓦克化学公司提供，按照DIN 53019测试，25℃下动力粘度为100mPa.s。
聚二甲基硅氧烷2，线性，由瓦克化学公司提供，按照DIN 53019测试，25℃下动力粘度为1,000mPa.s。
聚二甲基硅氧烷3，线性，由瓦克化学公司提供，按照DIN 53019测试，25℃下动力粘度为2,000mPa.s。
聚二甲基硅氧烷4，线性，由瓦克化学公司提供，按照DIN 53019测试，25℃下动力粘度为5,000mPa.s。
聚二甲基硅氧烷5，线性，由瓦克化学公司提供，按照DIN 53019测试，25℃下动力粘度为12,500mPa.s。
聚二甲基硅氧烷6，线性，由瓦克化学公司提供，按照DIN 53019测试，25℃下动力粘度为60,000mPa.s。
羟基封端聚二甲基硅氧烷，线性，由瓦克化学公司提供，分子链两端各有一个羟基官能团封端，按照DIN 53019测试，25℃下动力粘度为68mPa.s。
甲基苯基聚硅氧烷，线性，商品名WACKER® AP 1000，由瓦克化学公司提供，结构中至少含含有较高比例的苯基侧基，按照DIN 53019测试，25℃下动力粘度为1100mPa.s。
D40，脱芳香烃溶剂油，按照DIN53019测试，25℃下动力粘度为1 mPa.s，购自壳牌的SHELLSOL D40。
精炼后的废机油，按照DIN 53019测试，25℃下动力粘度为469 mPa.s，购自上海应诺施建材有限公司。
白油，按照DIN 53019测试，25℃下动力粘度为8 mPa.s，购自江苏高科石化有限公司。
表1
将本发明脱模剂组合物用于模具的具体实施方法如下：
将实施例1-6及对比例1的无机基体建筑材料脱模剂组合物搅拌均匀，并刷涂于组装好的清洁钢模具表面，钢模内部尺寸为10*10*10cm3，无机基体建筑材料脱模剂组合物涂覆量为60-90g/m2，干燥时间10-20分钟。待脱模剂组合物流延完全，在模具中浇筑砂浆（砂浆配比选用42.5水泥：标准砂：水=1:2.5:0.5），经振捣均匀后，在室温条件固化24小时，脱模得到10*10*10cm3的立方块试样。为了评价实施例和对比例组合物脱模性的差异，分别对模具内侧砂浆粘附量、边缘完整度、气孔占比、表面平整度、表面沾污比进行评分，方法如下：
粘附量：脱模24小时后，用铲刀铲下粘附于模具内侧五个面的砂浆（顶面除外），并计算粘附量。粘附量大于5.0g/m2记为1分；粘附量在1.0-5.0g/m2之间记为3分；粘附量小于1.0g/m2记为5分。
边缘完整度：脱模24小时后，评价试样侧面及底面共8条棱的破损程度及其完整性，记录完整无破损棱柱的数量。边缘完整条数小于4记为1分；边缘完整条数4-6之间记为3分；边缘完整条数大于6记为5分。
气孔占比：脱模3天后，将试样的4个侧面划分为10*10共100个1*1cm2区域，记录有气泡的区域数量占划分的总区域数量的比例。气孔占比大于50%记为1分；气孔占比在40%-50%之间记为3分；气孔占比小于40%记为5分。
表面平整度：脱模3天后，将试样的4个侧面划分为20*20共400个0.5*0.5cm2区域，记录平整光滑的区域数量占划分的总区域数量的比例。表面平整度小于40%记为1分；表面平整度在40%-70%之间记为3分；表面平整度大于70%记为5分。
表面沾污比：脱模3天后，记录4个侧面中脱模剂组合物在试样表面的沾污面积占试样表面总面积的比例。表面沾污比大于50%记为1分；表面沾污比在20%-50%之间记为3分；表面沾污比小于20%记为5分。
根据以上评分标准，对使用实施例1-6和对比例1脱模剂组合物得到的试样评分如下：
表2
本发明组合物为油剂型脱模剂，在模具内形成疏水的隔离层，减少模具内亲水基体与模具表面的粘结力。脱模剂组合物中含有聚硅氧烷，聚硅氧烷的消泡作用可以明显减少试样表面的气孔占比，并且对试样表面平整度起到积极影响。脱模剂组合物的粘度在合适的范围内时，可以减少积液现象，极大降低对试样边缘强度的影响。但实验发现，脱模剂组合物中如果含有高于60,000mPa.s粘度的聚硅氧烷，则容易对试样产生沾污。
从使用实施例1-6和对比例1的脱模剂组合物的试样气孔占比评分来看，脱模剂组合物中含有的聚硅氧烷可以明显减少试样表面的气孔数量。
从表面沾污比评分来看，实施例1、3、5、6表明脱模剂组合物的评分明显优于脱模剂组合物中含有精炼后的废机油的实施例2，说明该脱模剂组合物在不含稀释剂，或稀释剂为白油和D40溶剂油时，效果最佳。
实施例3和6表明，脱模剂组合物中含有较小（68mPa.s）或较大（60,000mPa.s）粘度聚硅氧烷时，这些脱模剂组合物都能表现出优良的脱模性。
实施例1、3-6表明，含有聚二甲基硅氧烷、羟基封端聚二甲基硅氧烷的脱模剂组合物综合评分较高，脱模效果较好；其中实施例5中含聚二甲基硅氧烷的脱模剂组合物综合评分最高，脱模效果最好。
实施例1和5表明脱模剂组合物粘度在两个端点值时（分别为1000mPa.s、7mPa.s），综合评分较高，表明这两种脱模剂组合物仍然能实现良好的脱模效果。
Claims (10)
1.一种油剂型无机基体建筑材料脱模剂组合物，其中含有一种聚硅氧烷或多种聚硅氧烷的组合，按照DIN 53019测试，该聚硅氧烷或多种聚硅氧烷的组合在25℃时的动力粘度范围为50-60,000 mPa.s之间。
2.如权利要求1所述的脱模剂组合物，其中该脱模剂组合物含水量低于5wt%。
3.如权利要求1或2所述的脱模剂组合物，其中脱模剂组合物含有少于等于0.01wt%的表面活性剂。
4.如权利要求1-3之任一所述的脱模剂组合物，其中聚硅氧烷是线性聚硅氧烷，选自聚二甲基硅氧烷、羟基封端聚二甲基硅氧烷、甲基苯基聚硅氧烷中的一种或多种的组合；优选自聚二甲基硅氧烷、羟基封端聚二甲基硅氧烷；更优选聚二甲基硅氧烷。
5.如权利要求1-4之任一所述的脱模剂组合物，其中含有一种或多种矿物油作为稀释剂，优选精炼后的废机油、白油、溶剂油，更优选白油和溶剂油，其动力粘度按照DIN 53019测试在1-1,000 mPa.s之间。
6.如权利要求1-6之任一所述的脱模剂组合物，该脱模剂组合物25℃下粘度范围按照DIN 53019测试，在5-5,000 mPa.s之间；优选在5-1,000 mPa.s之间。
7.如权利要求1-7之任一所述的脱模剂组合物，其中无机基体建筑材料是砂浆、混凝土、轻质水泥基制品；优选无机基体建筑材料是砂浆或混凝土。
8.含聚硅氧烷的脱模剂组合物用于无机基体建筑材料脱模的应用，其中该脱模剂组合物的含水量低于5wt%，该脱模剂组合物中含有少于等于0.01wt%的表面活性剂；按照DIN53019测试所含聚硅氧烷在25℃下的动力粘度为50-60,000 mPa.s。
9.如权利要求8所述的应用，其中该脱模剂组合物应用于金属模具；优选钢模、铝模。
10.如权利要求8或9所述的应用，其中该脱模剂组合物在模具上的涂覆量在30-100 g/m2之间，优选40-90 g/m2之间。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20171010 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |