CN107570659A - 一种冷芯盒脱模剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种冷芯盒脱模剂及其制备方法，本发明提供的脱模剂包括3％～6％的环氧改性硅油、1％～6％的高粘度硅油、0.1％～1％的固化剂、0.01％～0.6％的增韧剂和余量的硅油；所述环氧改性硅油如式(Ⅰ)所示，其中，m为60～70，n₁为2～17，n₂为1～14。该脱模剂起模性好、寿命长，不易积油，能够较好的应用于铸型脱模中；其使用简单，通过喷涂法即可获得涂层膜；而且，其成分简单，成本低，便于市场量化生产应用。本发明还提供了上述脱模剂的制备方法，其制备过程简单易行，有利于规模化生产应用。

Description

一种冷芯盒脱模剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及铸型技术领域，特别涉及一种冷芯盒脱模剂及其制备方法。

背景技术

铸造生产用制芯方式有热芯盒、冷芯盒、自硬砂和壳芯等，其中，冷芯盒制芯工艺以其高效、低耗和尺寸精度高等特点发展最为迅速。目前，冷芯盒工艺皆采用型砂(包括石英砂、烘焙砂、树脂砂等)工艺，其是将混有粘结剂的沙子喷射到金属模具表面，再利用三乙胺固化粘结成型，得到型砂模具，再将砂型(或称之为砂芯)从模具中脱出存放，在后续使用时下芯浇注即可。因此，铸型脱模也即型砂与金属模具的脱离，是铸造工艺中不可或缺的重要一步，直接关系到铸造质量。

脱模剂是脱模过程的重要物质，其是在向模具喷射沙子前，事先涂覆在模具表面的一层涂层剂，其作用是防止型砂模具内物料成型后与金属模具发生粘黏而造成不能起模或起模后容易开裂，致使后续工序无法进行，采用脱模剂能够使型砂易于从模具中脱离，同时使产品表面光滑、尺寸合格和形状合格，降低废品损失，是保证顺利出模及出模质量的关键物质，能够提高经济效益。针对冷芯盒工艺，较理想的脱模剂一般应满足如下几个要求：(1)对模具和砂型无腐蚀性，对砂型不润；(2)能附着于金属模具表面形成均匀薄膜，具有一定耐刮擦性和润滑性；(3)长期使用不易积垢、单次喷涂的涂膜寿命长；(4)可室温脱模。

目前，冷芯盒脱模剂已在工业界取得了广泛应用，但也存在不少问题。如专利号为201610856650.5的专利申请公布了一种脱模剂，然而，其成分非常复杂，多组分存在不混溶的缺点，脱模剂产品起模性和使用寿命欠佳，易积油，另外，其制备过程需要长时间的剪切搅拌，制备过程复杂。专利号为201510422044.8的专利申请公开了一种复合涂膜剂乳液，复合乳液通过乳液法稳定分散于溶液组分中，但该体系中多种物质有氟，存在潜在的环境危害，且脱模剂同样存在起模性和使用寿命欠佳、易积油的缺陷，另外，其成分复杂和制备过程复杂、周期长，成本高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种环氧改性硅油及其应用，本发明提供的环氧改性硅油能够使脱模剂起模性好、寿命长，不易积油。本发明还提供了一种冷芯盒脱模剂及其制备方法，本发明提供的脱模剂起模性好、寿命长，不易积油，能够较好的应用于铸型脱模中。

本发明提供了一种式(Ⅰ)所示环氧改性硅油：

其中，m为60～70，n₁为2～17，n₂为1～14。

优选的，(n₁+n₂)/(m+n₁+n₂)的比值为0.13～0.25，n₁/(n₁+n₂)的比值为0.4～0.7。

本发明还提供了上述技术方案所述的环氧改性硅油在冷芯盒脱模剂中的应用。

本发明还提供了一种冷芯盒脱模剂，按质量百分比计，包括以下组分：

所述环氧改性硅油为上述技术方案所述的环氧改性硅油。

优选的，所述高粘度硅油的粘度为8000～12500cps。

优选的，所述固化剂为叔胺和/或钛酸酯。

优选的，所述叔胺选自十四烷基二甲基叔胺、十六烷基二甲基叔胺和四甲基乙二胺中的一种或几种；

所述钛酸酯为钛酸四丁酯。

优选的，所述增韧剂为聚丙二醇二缩水甘油醚和/或聚硫化合物；

所述溶剂选自沸点在60～120℃的挥发性溶剂油。

优选的，所述溶剂包括60-90石油醚、庚烷和汽油中的一种或几种。

本发明还提供了一种上述技术方案所述的冷芯盒脱模剂的制备方法，包括以下步骤：

将增韧剂、环氧改性硅油和固化剂混合，得到混合物；

利用高粘度硅油调节所述混合物的粘度后，加入溶剂稀释至粘度为40～50cps，得到脱模剂；

或包括以下步骤：

将环氧改性硅油和高粘度硅油混合后，加入溶剂稀释至粘度为40～50cps，再加入增韧剂和固化剂，得到脱模剂。

本发明提供了一种环氧改性硅油及其应用，本发明提供的式(Ⅰ)所示的环氧改性硅油能够使脱模剂起模性好、寿命长，不易积油。本发明提供了一种冷芯盒脱模剂，包括3％～6％的环氧改性硅油、1％～6％的高粘度硅油、0.1％～1％的固化剂、0.01％～0.6％的增韧剂和余量的硅油。本发明提供的脱模剂起模性好、寿命长，不易积油，能够较好的应用于铸型脱模中；其使用简单，通过喷涂法即可获得涂层膜；而且，其成分简单，成本低，便于市场量化生产应用。本发明还提供了上述冷芯盒脱模剂的制备方法，其制备过程简单易行，有利于规模化生产应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的环氧改性硅油的核磁氢谱图。

具体实施方式

本发明提供了一种式(Ⅰ)所示环氧改性硅油：

其中，m为60～70，n₁为2～17，n₂为1～14。

作为优选，(n₁+n₂)/(m+n₁+n₂)的比值为0.13～0.25，n₁/(n₁+n₂)的比值为0.4～0.7。

本发明中，所述环氧改性硅油的粘度优选为60～200cps。

本发明中，所述环氧改性硅油优选通过以下方式制得：在铂化合物催化剂的作用下，将含氢硅油与烯丙基缩水甘油醚进行反应得到。本发明中，所述铂化合物催化剂优选为铂-1,3-二乙烯-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷；更优选为铂(0)-1,3-二乙烯-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷，即铂为0价态时的配合物。本发明中，所述反应中优选加入溶剂，具体的，可先将含氢硅油与溶剂混合，再加入烯丙基缩水甘油醚，升至反应温度后，再滴加铂化合物催化剂。其中，溶剂的种类没有特殊限制，能够与含氢硅油均匀溶合即可，如可以为甲苯；在升至反应温度后，加入铂化合物催化剂前，优选鼓入氮气将反应容器内空气排出并形成保护性体系；加入催化剂数分钟后有少量气泡产生，于反应温度下持续反应一定的反应时间。反应结束后，优选真空脱除低沸物、溶剂和未反应物，得到浅黄色透明液体，即为式(Ⅰ)所示环氧改性硅油。所得环氧改性硅油的核磁氢谱图如图1所示。

如在一些实施例中，环氧改性硅油的制备过程具体如下：在干燥的500毫升圆底烧瓶中加入100g含氢硅油和50mL甲苯溶剂，搅拌均匀，接着加入8mL烯丙基缩水甘油醚，升温至75℃，鼓入氮气将瓶内空气驱除并保护体系，同时逐滴滴加催化剂铂(0)-1,3-二乙烯-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷50μL(约50mg)，数分钟后有少量气泡产生，保持在75℃下继续反应5h；反应结束后，真空脱除低沸物、溶剂和未反应物，得到浅黄色透明液体。即为式(Ⅰ)所示环氧改性硅油。

本发明提供的式(Ⅰ)所示环氧改性硅油具有特定结构和环氧修饰率，其核磁氢谱图如图1所示，其中，m为60～70，n₁为2～17，n₂为1～14；优选的，(n₁+n₂)/(m+n₁+n₂)的比值为0.13～0.25，n₁/(n₁+n₂)的比值为0.4～0.7。该环氧改性硅油能够使脱模剂起模性好、寿命长，不易积油。

本发明还提供了上述技术方案所述环氧改性硅油在冷芯盒脱模剂中的应用。

现有技术中的常规环氧改性硅油通常用于纺织领域作为柔软剂使用，使织物手感柔软。然而，申请人创造性的发现，上述式(Ⅰ)所示环氧改性硅油能够作为冷芯盒脱模剂材料，使脱模剂起模性好、寿命长，不易积油。

本发明还提供了一种冷芯盒脱模剂，按质量百分比计，包括以下组分：

所述环氧改性硅油为上述技术方案所述的环氧改性硅油。

本发明提供的冷芯盒脱模剂包括环氧改性硅油，所述环氧改性硅油与上述技术方案所述式(Ⅰ)环氧改性硅油的组成、粘度、制备方法等与上述技术方案所述一致，在此不再赘述。本发明中，所述环氧改性硅油的含量为3％～6％，优选为3％～5％。

本发明提供的冷芯盒脱模剂还包括高粘度硅油；高粘度硅油是指旋转粘度(25℃，CS)在100万～500万的一类硅油，本发明中，高粘度硅油的粘度优选为8000～12500cps(25℃)，可以调节脱模剂的粘度。本发明中，所述高粘度硅油的含量为1％～6％，优选为1％～5％。本发明对所述高粘度硅油的来源没有特殊限制，为一般市售品即可。

本发明提供的冷芯盒脱模剂还包括固化剂；本发明中，所述固化剂优选为叔胺和/或钛酸酯。所述叔胺优选为十四烷基二甲基叔胺、十六烷基二甲基叔胺和四甲基乙二胺中的一种或几种；所述钛酸酯优选为钛酸四丁酯。本发明对所述固化剂的来源没有特殊限制，为一般市售品即可。本发明中，固化剂的用量为0.1％～1％，优选为0.1％～0.5％。

本发明提供的冷芯盒脱模剂还包括增韧剂；本发明中，所述增韧剂优选为聚丙二醇二缩水甘油醚和/或聚硫化合物；所述聚硫化合物优选为二乙氧基甲烷多硫化物；更优选为二乙氧基甲烷多硫化物LP-2、二乙氧基甲烷多硫化物LP-3和二乙氧基甲烷多硫化物LP-33中的一种或几种。本发明对所述增韧剂的来源没有特殊限制，为一般市售品即可。本发明中，所述增韧剂的含量为0.01％～0.6％，优选为0.02％～0.5％。

本发明提供的冷芯盒脱模剂还包括溶剂；本发明中，所述溶剂优选为沸点在60～120℃的挥发性溶剂油；包括但不限于60-90石油醚、庚烷和汽油中的一种或几种；其中，60-90石油醚是指沸程在60℃-90℃的石油醚。本发明对所述溶剂的来源没有特殊限制，为一般市售品即可。

本发明提供的脱模剂起模性好、寿命长，不易积油，能够较好的应用于铸型脱模中；其使用简单，通过喷涂法即可获得涂层膜；而且，其成分简单，成本低，便于市场量化生产应用。

本发明还提供了一种上述技术方案所述冷芯盒脱模剂的制备方法，包括以下步骤：

将增韧剂、环氧改性硅油和固化剂混合，得到混合物；

利用高粘度硅油调节所述混合物的粘度后，加入溶剂稀释至粘度为40～50cps，得到脱模剂；

或包括以下步骤：

将环氧改性硅油和高粘度硅油混合后，加入溶剂稀释至粘度为40～50cps，再加入增韧剂和固化剂，得到脱模剂。

其中，所述环氧改性硅油、高粘度硅油、增韧剂、固化剂和溶剂的种类、用量和来源与上述技术方案一致，在此不再赘述。

在一些实施例中，可利用高粘度硅油将增韧剂、环氧改性硅油与固化剂的混合物的粘度调节至1000cps，再用溶剂稀释20～25倍，得到粘度为40～50cps的脱模剂。在一些实施例中，可先将环氧改性硅油和高粘度硅油混合形成粘度为1000cps的复合物，再加入溶剂稀释20～25倍，得到粘度为40～50cps的稀释物，最后再加入增韧剂和固化剂，从而得到脱模剂。

本发明提供的制备方法简单易操作，无需复杂设备，有利于规模化生产应用。

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。本发明以下实施例所用环氧改性硅油按照上述技术方案所述制备方法得到，其核磁氢谱图如图1所示；所用其它原料均为市售商品。

实施例1

1.1脱模剂的制备

将质量百分比为4％的环氧改性硅油、0.3％的聚丙二醇二缩水甘油醚、0.3％的十四烷基二甲基叔胺混合均匀，再加入3％的高粘度硅油调节粘度至1000cps，最后加入石油醚稀释22倍，得到粘度为45cps的脱模剂。

1.2脱模剂使用性能测试

分别以P20钢板、铸铁、铸铝为金属模具基材，分别以树脂砂、石英砂作为砂芯进行铸型脱模试验：向金属模具表面喷涂上述脱模剂，不超过10秒即完成脱模剂涂层喷涂，喷涂后，脱模剂成膜；之后填充砂芯，砂芯硬化后进行起模。

结果显示：起模时砂芯容易脱出，且起模后脱模剂涂层保持完整、不开裂，砂芯产品表面光洁、尺寸形状完整，起模性好；喷涂一次脱模剂后，重复上述脱模试验，均能够脱模10次以上；多次脱模后，脱模剂涂层表面不积油，不会使砂芯产品表面沾染油污。

实施例2

1.1脱模剂的制备

将质量百分比为4％的式(Ⅰ)环氧硅油、0.3％的二乙氧基甲烷多硫化物、0.3％的十六烷基二甲基叔胺混合均匀，再加入3％的高粘度硅油调节粘度至1000cps，最后加入庚烷稀释22倍，得到粘度为45cps的脱模剂。

1.2脱模剂使用性能测试

分别以P20钢板、铸铁、铸铝为金属模具基材，分别以树脂砂、石英砂作为砂芯进行铸型脱模试验：向金属模具表面喷涂上述脱模剂，不超过10秒即完成脱模剂涂层喷涂，喷涂后，脱模剂成膜；之后填充砂芯，砂芯硬化后进行起模。

结果显示：起模时砂芯容易脱出，且起模后脱模剂涂层保持完整、不开裂，砂芯产品表面光洁、尺寸形状完整，起模性好；喷涂一次脱模剂后，重复上述脱模试验，均能够脱模10次以上；多次脱模后，脱模剂涂层表面不积油，不会使砂芯产品表面沾染油污。

实施例3

1.1脱模剂的制备

将质量百分比为4％的式(Ⅰ)环氧硅油、3％的高粘度硅油混合形成粘度为1000cps的复合物，加入汽油稀释24倍，在加入0.3％的聚丙二醇二缩水甘油醚、0.3％的四甲基乙二胺混合均匀，得到粘度约为42cps的脱模剂。

1.2脱模剂使用性能测试

分别以P20钢板、铸铁、铸铝为金属模具基材，分别以树脂砂、石英砂作为砂芯进行铸型脱模试验：向金属模具表面喷涂上述脱模剂，不超过10秒即完成脱模剂涂层喷涂，喷涂后，脱模剂成膜；之后填充砂芯，砂芯硬化后进行起模。

结果显示：起模时砂芯容易脱出，且起模后脱模剂涂层保持完整、不开裂，砂芯产品表面光洁、尺寸形状完整，起模性好；喷涂一次脱模剂后，重复上述脱模试验，均能够脱模10次以上；多次脱模后，脱模剂涂层表面不积油，不会使砂芯产品表面沾染油污。

实施例4

1.1脱模剂的制备

将质量百分比为4％的环氧改性硅油、3％的高粘度硅油混合形成粘度为1000cps的复合物，加入汽油稀释24倍，在加入0.3％的聚丙二醇二缩水甘油醚、0.3％的钛酸四丁酯混合均匀，得到粘度约为42cps的脱模剂。

1.2脱模剂使用性能测试

分别以P20钢板、铸铁、铸铝为金属模具基材，分别以树脂砂、石英砂作为砂芯进行铸型脱模试验：向金属模具表面喷涂上述脱模剂，不超过10秒即完成脱模剂涂层喷涂，喷涂后，脱模剂成膜；之后填充砂芯，砂芯硬化后进行起模。

结果显示：起模时砂芯容易脱出，且起模后脱模剂涂层保持完整、不开裂，砂芯产品表面光洁、尺寸形状完整，起模性好；喷涂一次脱模剂后，重复上述脱模试验，均能够脱模10次以上；多次脱模后，脱模剂涂层表面不积油，不会使砂芯产品表面沾染油污。

实施例5

1.1脱模剂的制备

按照实施例1的制备过程制备，不同的是，将环氧改性硅油的用量分别调整为6％，所得脱模剂记为样品5-1。

1.2脱模剂使用性能测试

分别以P20钢板、铸铁、铸铝为金属模具基材，分别以树脂砂、石英砂作为砂芯进行铸型脱模试验：向金属模具表面喷涂脱模剂5-1，不超过10秒即完成脱模剂涂层喷涂，喷涂后，脱模剂成膜；之后填充砂芯，砂芯硬化后进行起模。

结果显示：对于脱模剂5-1，起模时砂芯容易脱出，且起模后脱模剂涂层保持完整、不开裂，砂芯产品表面光洁、尺寸形状完整，起模性好；喷涂一次脱模剂后，重复上述脱模试验，能够脱模8次；多次脱模后，脱模剂涂层表面不积油，不会使砂芯产品表面沾染油污。

对比例1

1.1脱模剂的制备

按照实施例1的制备过程制备，不同的是，将环氧改性硅油替换为市售BD-8001环氧改性硅油(由包尔得有机硅公司提供)，所得样品记为D-1。

1.2脱模剂使用性能测试

分别以P20钢板、铸铁、铸铝为金属模具基材，分别以树脂砂、石英砂作为砂芯进行铸型脱模试验：向金属模具表面喷涂样品D-1，喷涂数十秒后喷涂剂难以成膜；1min后填充砂芯，砂芯硬化后进行起模。

结果显示：起模时砂芯与金属模具发生粘黏，砂芯难以脱出，强制脱出后，砂芯表面粗糙、边角缺落，形状及尺寸均破坏，砂芯表面粘有样品D-1涂剂，模具内边角及底面粘有砂芯，模具内喷涂剂大量减少，起模性非常差；而且，难以重复脱模。

由以上实施例可知，本发明提供的脱模剂起模性好、寿命长，不易积油，能够较好的应用于铸型脱模中；其使用简单，通过喷涂法即可获得涂层膜；而且，其成分简单，成本低，便于市场量化生产应用。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种式(Ⅰ)所示环氧改性硅油：

其中，m为60～70，n₁为2～17，n₂为1～14。

2.根据权利要求1所述的环氧改性硅油，其特征在于，(n₁+n₂)/(m+n₁+n₂)的比值为0.13～0.25，n₁/(n₁+n₂)的比值为0.4～0.7。

3.权利要求1或2所述的环氧改性硅油在冷芯盒脱模剂中的应用。

4.一种冷芯盒脱模剂，其特征在于，按质量百分比计，包括以下组分：

所述环氧改性硅油为权利要求1或2所述的环氧改性硅油。

5.根据权利要求4所述的脱模剂，其特征在于，所述高粘度硅油的粘度为8000～12500cps。

6.根据权利要求4所述的脱模剂，其特征在于，所述固化剂为叔胺和/或钛酸酯。

7.根据权利要求6所述的脱模剂，其特征在于，所述叔胺选自十四烷基二甲基叔胺、十六烷基二甲基叔胺和四甲基乙二胺中的一种或几种；

所述钛酸酯为钛酸四丁酯。

8.根据权利要求4所述的脱模剂，其特征在于，所述增韧剂为聚丙二醇二缩水甘油醚和/或聚硫化合物；

所述溶剂选自沸点在60～120℃的挥发性溶剂油。

9.根据权利要求4或8所述的脱模剂，其特征在于，所述溶剂包括60-90石油醚、庚烷和汽油中的一种或几种。

10.权利要求4～9中任一项所述的冷芯盒脱模剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将增韧剂、环氧改性硅油和固化剂混合，得到混合物；

利用高粘度硅油调节所述混合物的粘度后，加入溶剂稀释至粘度为40～50cps，得到脱模剂；

或包括以下步骤：

将环氧改性硅油和高粘度硅油混合后，加入溶剂稀释至粘度为40～50cps，再加入增韧剂和固化剂，得到脱模剂。