CN109454779B - 一种塑料制品隔离脱模剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种塑料制品隔离脱模剂及其制备方法，属塑料加工助剂领域。其由如下方法制备而成：首先以硅油、乳化剂、水溶性盐氯化钙和碳酸钠为原料制备W/O型活性纳米碳酸钙硅油复合乳液，然后加水转相得到O/W型硅油纳米碳酸钙乳液。该塑料制品隔离脱模剂在塑料制品的加工过程中能很好地实现原料与模具的隔离，使模具表面易清洁。纳米碳酸钙成份的加入，不仅可以修复模具表面的微坑和损伤，延长模具使用寿命，并使产品表面缺陷减少，提高成品率。
Description
技术领域
本发明涉及一种塑料制品隔离脱模剂及其制备方法，特别涉及一种原位制备纳米碳酸钙改性硅油乳液及其制备方法，属塑料加工助剂领域。
背景技术
金属模具脱模剂作为塑料制品加工成型过程中的一种重要助剂，可以改善产品外观及性能，提高产品质量。常用的脱模剂品种有蜡类、硅油类、皂类等，其各有特色；而常用的隔离脱模剂主要是低黏度硅油等，其使用过程中存在用量大、脱模次数少、成本高的致命缺陷；而且常用的塑料制品成型模温在30-120℃条件下，温度范围较宽，通常需采用不同的脱模剂来实现其顺利脱模。因此，急需研制一种克服以上缺陷的、能满足较宽使用温度范围的物美价廉的塑料制品隔离脱模剂。
由于无机纳米级粒子具有比普通微米级粒子拥有诸多无可比拟的优点，因此广泛用于工业产品的改性。纳米碳酸钙作为补强剂目前已广泛用在塑料、橡胶、高分子复合材料等领域，其能改善产品性能，提高产品质量。通常由于碳酸钙表面含有钙离子、羟基等呈现表面亲水疏油的特征，在高分子材料体系中易于团聚，不能很好分散，需要进行表面改性以改善其与有机材料及高分子材料的相容性。因此，市场用户渴望得到一种含有无机纳米碳酸钙粒子的无机-有机复合塑料隔离脱模剂，在30-120℃条件下，实现原料与金属模具顺利分开，减少次品率，同时能延长模具清洗周期和模具使用寿命。
发明内容
基于现有技术现状，本发明目地在于提供一种塑料制品隔离脱模剂，在30-120℃条件下，在塑料制品成型过程中实现原料与金属模具顺利分开，延长模具使用寿命，减少次品率；同时提供其制备方法。
为实现本发明目的，本发明以硅油、乳化剂、水溶性盐氯化钙和碳酸钠为主原料制备活性纳米碳酸钙改性硅油乳液，这种复合乳液是一种新型耐高低温金属模具隔离脱模剂。其在塑料制品隔离脱模中有较好的应用效果，而且可以通过调整脱模剂的浓度实现在30-120℃条件下，较宽温度范围内塑料制品的隔离脱模。
本发明塑料制品隔离脱模剂通过如下具体方法制备而成：
原料重量份配比如下：
硅油 40---50
改性剂 1—10
氯化钙 0.2—3
碳酸钠 0.2—3
稀释剂 16—54.6
乳化剂 4---20
所述改性剂指丙二醇、乙醇、正丁醇、油酸及其钠盐、硬脂酸及其钠盐中的至少两种；所述的氯化钙为去离子水配制成浓度为1.0--2.5mol/L的氯化钙水溶液；所述的碳酸钠为去离子水配制成的1.0-2.5mol/L的碳酸钠水溶液或无水碳酸钠粉末；所述的稀释剂为去离子水；所述乳化剂为十六烷基三甲基溴化胺（1631-Br）、十二烷基二甲基甜菜碱（BS-12）中的至少一种；
通过如下具体方法制备而成：
（1）按照所述的配比，将硅油、乳化剂、改性剂、氯化钙、去离子水混合搅拌制成硅油-氯化钙溶液；（2）将无水碳酸钠粉末或其水溶液在搅拌下缓慢加入上述配制成的硅油-氯化钙溶液中，钙离子与碳酸根离子的摩尔比为1：1，加入完毕，升温至50—75℃搅拌反应，得到W/O型纳米碳酸钙改性硅油乳液；（3）补加去离子水，搅匀、降温转相，得到固含量为40%-50%的O/W型硅油纳米碳酸钙乳液，即塑料制品隔离脱模剂。
本发明原理是：先把一种水溶性盐与乳化剂、硅油、改性剂混合制成透明溶液，再把另一种水溶性盐加入前一种溶液中制备形貌和粒径可控的无机纳米碳酸钙硅油乳液，同时，由于纳米碳酸钙粒子表面具有很高的表面能，并含有钙离子、羟基等，易于吸附或与体系中的改性剂发生化学反应生成离子键，从而使其表面由亲水性变为亲油性，加料顺序的改变避免了纳米粒子的团聚，得到纳米粒径宽分布10-100 nm的隔离脱模剂，同时又提高了其与有机物质的相容性。
本发明优点：1、采用纳米碳酸钙与有机成膜物质原位制备新型耐高温塑料制品隔离脱模剂，该隔离脱模剂是一种固含量为40-50%的高固含量纳米碳酸钙改性硅油乳液，在30℃-120℃左右的塑料制品的加工过程中，能很好地实现原料与金属模具顺利分开，既克服了单一使用无机粉体隔离剂所带来的制品冒白现象，以及单一使用低黏度硅油所带来的高成本低效率的缺陷，又使其增加了耐久性，减少涂刷次数。而且纳米碳酸钙可以修复模具表面的微坑和损伤，保护模具表面，延长模具使用寿命，并使产品表面缺陷减少，提高成品率。同时可以使模具和制品表面具有自清洁的效果，而兼具隔离脱模双重功效。2、采用一步法工艺，根据硅油乳化过程的特点，即先由乳化剂与硅油制成W/O型微乳液，再转相制备O/W型微乳液，在W/O型微乳液制备阶段原位制备纳米碳酸钙，然后转相制备得到O/W型纳米碳酸钙硅油乳液，制得固含量为40%-50%的耐高低温塑料制品隔离脱模剂。3、通过调整纳米碳酸钙硅油乳液的浓度，可以实现在30-120℃条件下较宽温度范围内塑料制品的隔离脱模。本发明所用试剂均为无毒或低毒，制备的新型塑料制品隔离脱模剂成品属于绿色产品。
附图说明
图1为本发明制得的塑料制品隔离脱模剂透射电镜图；可以看出乳液中纳米碳酸钙的平均粒径为：10-100nm。
具体实施方式
为对本发明进行更好地说明，举实施例和对比实施例如下 ：
实施例1：
称取平均黏度为1000cp的硅油50份，乳化剂2.5份十六烷基三甲基溴化胺（1631-Br）、2.5份十二烷基二甲基甜菜碱（BS-12），量取10份去离子水，称取0.8份硬脂酸，0.2份乙醇，0.2份无水氯化钙用去离子水配制成浓度为1.0M的氯化钙水溶液，加入带搅拌回流装置的反应容器内，50℃搅拌成透明溶液。按照钙离子与碳酸根离子的摩尔比为1：1，将无水碳酸钠粉末在搅拌下缓慢加入上述配制成的硅油-氯化钙溶液中，边加入边搅拌，加入完毕，体系升温至50—60℃，搅拌回流反应36h，补加去离子水，停止加热，缓慢搅匀，降温转相，得到固含量约为40%的硅油纳米碳酸钙乳液塑料制品隔离脱模剂。透射电镜法测定纳米碳酸钙的平均粒径为：10-100nm。
实施例2：
称取平均黏度为1000cp的硅油30份，平均黏度为500cp的硅油15份，乳化剂11份十六烷基三甲基溴化胺（1631-Br），量取10份去离子水，称取1份丙二油、3份乙醇、1.5份油酸，1.5份无水氯化钙用去离子水配制成浓度为1.5M的氯化钙水溶液，加入带搅拌回流装置的反应容器内，50℃搅拌成透明溶液。按照钙离子与碳酸根离子的摩尔比为1：1，将无水碳酸钠粉末或2.5M的碳酸钠水溶液，在搅拌下缓慢加入上述配制成的硅油-氯化钙溶液中，边加入边搅拌，加入完毕，体系升温至60—65℃，搅拌回流反应24h，补加去离子水，停止加热，缓慢搅匀，降温转相，得到固含量约为45%的硅油纳米碳酸钙乳液型塑料制品隔离脱模剂。透射电镜法测定纳米碳酸钙的平均粒径为：10-100nm。
实施例3：
称取平均黏度为500cp的硅油50份，乳化剂12.5份十六烷基三甲基溴化胺（1631-Br）、7.5份十二烷基二甲基甜菜碱（BS-12），量取15份去离子水，称取5份乙醇、2份油酸、3份油酸钠，3份无水氯化钙用去离子水配制成浓度为2.5M的氯化钙水溶液，加入带搅拌回流装置的反应容器内，50℃搅拌成透明溶液。按照钙离子与碳酸根离子的摩尔比为1：1，将无水碳酸钠粉末或2.5M的碳酸钠水溶液，在搅拌下缓慢加入上述配制成的硅油-氯化钙溶液中，边加入边搅拌，加入完毕，体系升温至65—75℃，搅拌回流反应18h，补加去离子水，停止加热，缓慢搅匀，降温转相，得到固含量约为50%的硅油纳米碳酸钙乳液型塑料制品隔离脱模剂。透射电镜法测定纳米碳酸钙的平均粒径为：10-100nm。
实施例4：
称取平均黏度为1000cp的硅油25份，平均黏度为500cp的硅油25份，乳化剂7.5 份十六烷基三甲基溴化胺（1631-Br）、2.5份十二烷基二甲基甜菜碱（BS-12），量取10份去离子水，称取1.3份硬脂酸，2份乙醇，1.2份丙二醇，0.5份正丁醇，3份无水氯化钙用去离子水配制成浓度为2.0M的氯化钙水溶液，加入带搅拌回流装置的反应容器内，50℃搅拌成透明溶液。按照钙离子与碳酸根离子的摩尔比为1：1，将无水碳酸钠粉末或2.0M的碳酸钠水溶液，在搅拌下缓慢加入上述配制成的硅油-氯化钙溶液中，边加入边搅拌，加入完毕，体系升温至60—75℃，搅拌回流反应15h，补加去离子水，停止加热，缓慢搅匀，降温转相，得到固含量约为50%的硅油纳米碳酸钙乳液型塑料制品隔离脱模剂。透射电镜法测定纳米碳酸钙的平均粒径为：10-100nm。
对比实施例1：
称取平均黏度为1000cp的硅油50份，乳化剂2.5份十六烷基三甲基溴化胺（1631-Br）、2.5份十二烷基二甲基甜菜碱（BS-12），量取10份去离子水，加入带搅拌回流装置的反应容器内，50℃搅拌成透明溶液。体系升温至50—60℃，搅拌回流反应36h，补加去离子水，停止加热，缓慢搅匀，降温转相，得到固含量约为40%的硅油型塑料制品隔离脱模剂。
对比实施例2：
称取平均黏度为1000cp的硅油30份，平均黏度为500cp的硅油15份，乳化剂11份十六烷基三甲基溴化胺（1631-Br），量取10份去离子水， 50℃搅拌成透明溶液。体系升温至60—65℃，搅拌回流反应24h，补加去离子水，停止加热，缓慢搅匀，降温转相，得到固含量约为45%的硅油型塑料制品隔离脱模剂。
对比实施例3：
称取平均黏度为500cp的硅油50份，乳化剂12.5份十六烷基三甲基溴化胺（1631-Br）、7.5份十二烷基二甲基甜菜碱（BS-12），量取15份去离子水，称加入带搅拌回流装置的反应容器内，50℃搅拌成透明溶液。体系升温至65—75℃，搅拌回流反应18h，补加去离子水，停止加热，缓慢搅匀，降温转相，得到固含量约为50%的硅油型塑料制品隔离脱模剂。
对比实施例4：
称取平均黏度为1000cp的硅油25份，平均黏度为500cp的硅油25份，乳化剂7.5 份十六烷基三甲基溴化胺（1631-Br）、2.5份十二烷基二甲基甜菜碱（BS-12），量取10份去离子水，加入带搅拌回流装置的反应容器内，50℃搅拌成透明溶液。体系升温至60—75℃，搅拌回流反应15h，补加去离子水，停止加热，缓慢搅匀，降温转相，得到固含量约为40%的硅油型塑料制品隔离脱模剂。
隔离脱模试验：以模口温度为60℃塑料注塑成型机为例，使用效果如附表所示。
附表：
产品本身性能说明:
1.本发明纳米碳酸钙硅油乳液塑料脱模剂与同配方的硅油乳液塑料脱模剂相比，喷涂一次的脱模次数明显提高，模具清洗周期明显延长，次品率显著下降，同时脱模剂存放周期明显延长，有利于运输和贮存。特别是对于快要淘汰的表面有微坑等缺陷的金属模具，使用纳米碳酸钙硅油乳液塑料脱模剂，可以修复金属模具表面的微坑缺陷，制备出表面光洁的合格塑料制品，延长模具使用寿命。
2.常用塑料加工成型模温约为30-60℃,部分塑料加工成型模温达到60-120℃,对于加工成型模温约为30-60℃的塑料制品,由于模温低,使用高含水量的脱模剂,由于水份蒸发慢,容易造成制品表面缺陷,需要使用高固含量的脱模剂,保证制品表面光洁,无缺陷。本发明制备的高固含量脱模剂能够满足塑料制品加工成型模温为30-120℃宽范围的需要,低温成模时无需稀释,直接使用,高温成模时按需要稀释使用。
Claims (3)
1.一种塑料制品隔离脱模剂，其特征在于：通过如下方法制备而成，原料各组份重量份如下:
硅油 40---50
改性剂 1—10
氯化钙 0.2—3
碳酸钠 0.2—3
稀释剂 16—54.6
乳化剂 4---20
所述改性剂指丙二醇、乙二醇、甘油、聚乙二醇、油酸及其钠盐、硬脂酸及其钠盐中的至少两种；所述的氯化钙为去离子水配制成浓度为1.0--2.5mol/L的氯化钙水溶液；所述的碳酸钠为去离子水配制成的1.0-2.5mol/L的碳酸钠水溶液或无水碳酸钠粉末；所述的稀释剂为去离子水；所述乳化剂为十六烷基三甲基溴化胺（1631-Br）、十二烷基二甲基甜菜碱（BS-12）中的至少一种；
（1）按照所述配比，将硅油、乳化剂、改性剂、氯化钙、去离子水混合搅拌制成硅油-氯化钙溶液；（2）将无水碳酸钠粉末或其水溶液在搅拌下缓慢加入上述配制成的硅油-氯化钙溶液中，钙离子与碳酸根离子的摩尔比为1：1，加入完毕，升温至50—75℃搅拌反应，得到W/O型纳米碳酸钙改性硅油乳液；（3）补加去离子水，搅匀、降温转相，得到O/W型硅油纳米碳酸钙乳液。
2.如权利要求1所述的塑料制品隔离脱模剂，其特征在于：补加稀释剂，将其制成固含量为40%-50%的耐高温塑料制品隔离脱模剂。
3.一种制备如权利要求1所述的塑料制品隔离脱模剂的方法，其特征在于：通过如下方法实现：
（1）按照权利要求1所述的配比，将硅油、乳化剂、改性剂、氯化钙、去离子水混合搅拌制成硅油-氯化钙溶液；（2）将无水碳酸钠粉末或其水溶液在搅拌下缓慢加入上述配制成的硅油-氯化钙溶液中，钙离子与碳酸根离子的摩尔比为1：1，加入完毕，升温至50—75℃搅拌反应，得到W/O型纳米碳酸钙改性硅油乳液；（3）补加去离子水，搅匀、降温转相，得到塑料制品隔离脱模剂；
所述改性剂指丙二醇、乙二醇、甘油、聚乙二醇、油酸及其钠盐、硬脂酸及其钠盐中的至少两种；所述的氯化钙为去离子水配制成浓度为1.0--2.5mol/L的氯化钙水溶液；所述的碳酸钠为去离子水配制成的1.0-2.5mol/L的碳酸钠水溶液或无水碳酸钠粉末；所述的稀释剂为去离子水；所述乳化剂为十六烷基三甲基溴化胺（1631-Br）、十二烷基二甲基甜菜碱（BS-12）中的至少一种。
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