CN109822793B - 一种水性半永久型有机氟脱模剂 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水性半永久型有机氟脱模剂，其特征在于，按重量份数计，其组分为：全氟壬烯氧基苯磺酸钠3份、2,2,3,3,4,4,5,5‑八氟‑1,6‑己二醇4份、水性氟树脂乳液28份、硬脂酸钙6份、甘油三棕榈酸酯4份、聚乙二醇(数均分子量为6000)3份、去离子水54份。相对于有机硅脱模剂，本发明脱模剂的脱模效率更高、表面张力更低，具有较高的应用前景。

Description

一种水性半永久型有机氟脱模剂

技术领域

本发明属于脱模剂技术领域，具体涉及一种水性半永久型有机氟脱模剂。

背景技术

脱模剂是一种介于模具和成品之间的功能性物质，可防止橡胶、塑料等弹性体和其他材料的制件粘结到模具表面上，起到辅助脱模作用的一类加工助剂剂。

市面目前多采用的是油性产品，使用过程中会有大量的溶剂挥发，对环境及人类造成一定伤害，而水性产品接近零VOC排放，可大大降低对环境及人类的伤害，另一方面，油性产品因含有大量溶剂，在生产、运输、储存过程中存在极大的安全隐患，因而，安全、环保的水性脱模剂将成为后续主流产品。

市场上目前所开发的水性脱模剂多为常规脱模剂，脱模剂在模具上形成的涂层耐磨性及与模具的粘接性较差，一次涂覆只能使用一次，如专利号为CN200910048867.3的专利中所述，采用乳化蜡液，甲基硅油乳液，改性硅油乳液等按一定比例混合，添加相应助剂而制备出一种水性脱模剂，因无可与模具反应结合的组份而只能涂覆一次使用一次，属牺牲型脱模剂，专利号CN201610961071.7中采用长链烷基硅氧烷乳液，二甲基硅氧烷乳液及聚乙烯蜡乳液所制备的水性脱模剂也同属于此一类牺牲型脱模剂，因而开发一种一次涂覆可使用多次的半永久型脱模剂成为亟待解决的问题。

发明内容

为克服现有技术的缺点和不足，本发明旨在提供相对于有机硅脱模剂，表面张力更低、成膜性和不粘性更好、半永久性效果更好的一种水性半永久型有机氟脱模剂。

本发明采取以下技术方案，一种水性半永久型有机氟脱模剂，按重量份数计，其组分为：有机氟乳化剂2-4份、有机氟多元醇3-5份、水性氟树脂乳液20-40份、增硬改性剂5-10份、增韧改性剂3-5份、聚乙二醇2-4份、去离子水40-60份；

所述的水性氟树脂乳液，由以下方法制备：按照重量份数计，将20-30份有机氟单体、2-3份丙烯酸、0.1-0.15份引发剂加入至混合釜中搅拌均匀，得混合液Ⅰ；通氮气条件下，将8-12份有机氟单体、1-2份丙烯酸、3-6份乙二醇单丁醚、3-6份丙酮、0.03-0.1份引发剂加入到反应釜中，加热至110-130℃，反应30min后，通过滴加装置向其中滴加混合液Ⅰ，0.5-1h滴加完毕，滴加完毕继续反应1-2h，通过减压蒸馏除去小分子和杂质，然后向其中加入6-10份中和剂搅拌反应10-20min，然后加入55-75份去离子水高速乳化，得到水性氟树脂乳液。

所述的小分子为水性氟树脂乳液制备过程中产生的分子量小于500的单体物质。

所述的有机氟乳化剂为全氟-1-十二烷基磺酸钠、全氟壬烯氧基苯磺酸钠、全氟辛酸钠、全氟癸酸钠、全氟-1-十六烷基磺酸钠、全氟-1-十八烷基磺酸钠中的至少一种。

所述的有机氟多元醇为2,2,3,3,4,4,5,5-八氟-1,6-己二醇、2,2,3,3-四氟-1,4-丁二醇、1H,1H,8H,8H-十二氟-1,8-辛二醇中的至少一种。

所述的增硬改性剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸镁中的至少一种。

所述的增韧改性剂为三硬脂酸甘油酯、单硬脂酸甘油酯、三软脂酸甘油酯、甘油三棕榈酸酯中的至少一种。

所述的聚乙二醇，其数均分子量为2000-20000。

所述的有机氟单体为全氟(4-甲基戊-2-烯)、全氟(2-甲基戊-2-烯)、甲基丙烯酸九氟叔丁酯、丙烯酸九氟叔丁酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯、丙烯酸十二氟庚酯中的至少一种。

所述的引发剂为过氧化苯甲酸叔丁酯、二叔丁基过氧化异丙基苯、过氧化甲乙酮中的至少一种。

所述的中和剂为全氟三丙胺。

所述的水性半永久型有机氟脱模剂，由以下方法制备：首先将有机氟乳化剂、有机氟多元醇、增硬改性剂、增韧改性剂、聚乙二醇、去离子水搅拌混合均匀，然后经高速均质溶解乳化均匀后，加入水性氟树脂乳液搅拌均匀，即得所述的水性半永久型有机氟脱模剂。

相对于现有技术，本发明具有以下优点或有益效果：本发明的原料各组分均对脱模效果、效率有促进作用，其中有机氟乳化剂起乳化、降低脱模剂混合液表面张力的同时，在脱模剂干后起润滑作用，具有不粘性；有机氟多元醇、增硬改性剂、增韧改性剂、聚乙二醇可起到润滑效果；由于-C-F键的特殊性，合成的水性氟树脂乳液在水分挥发后，起到高效降低脱模剂膜的表面张力、憎粘作用，且由于形成氟碳树脂膜，使得所述的脱模剂效果持久，反复使用脱模效果衰减较慢。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的一种水性半永久型有机氟脱模剂做进一步的描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。

本发明下述实施例中所使用的原料均为商业购买。

实施例1

一种水性半永久型有机氟脱模剂，按重量份数计，其组分为：全氟-1-十六烷基磺酸钠4份、1H,1H,8H,8H-十二氟-1,8-辛二醇3份、水性氟树脂乳液40份、硬脂酸锌5份、单硬脂酸甘油酯5份、聚乙二醇(数均分子量为2000)2份、去离子水60份。

所述的水性氟树脂乳液，由以下方法制备：按照重量份数计，将30份全氟(2-甲基戊-2-烯)、2份丙烯酸、0.15份过氧化甲乙酮加入至混合釜中搅拌均匀，得混合液Ⅰ；通氮气条件下，将8份全氟(2-甲基戊-2-烯)、2份丙烯酸、3份乙二醇单丁醚、6份丙酮、0.03份过氧化甲乙酮加入到反应釜中，加热至130℃，反应30min后，通过滴加装置向其中滴加混合液Ⅰ，0.5h滴加完毕，滴加完毕继续反应1h，通过减压蒸馏除去小分子和杂质，然后向其中加入10份全氟三丙胺搅拌反应10min，然后加入75份去离子水高速乳化，得到水性氟树脂乳液。

所述的水性半永久型有机氟脱模剂，由以下方法制备：首先将全氟-1-十六烷基磺酸钠4份、1H,1H,8H,8H-十二氟-1,8-辛二醇3份、硬脂酸锌5份、单硬脂酸甘油酯5份、聚乙二醇(数均分子量为2000)2份、去离子水60份搅拌混合均匀，然后经高速均质溶解乳化均匀后，加入水性氟树脂乳液40份搅拌均匀，即得所述的水性半永久型有机氟脱模剂。

实施例2

一种水性半永久型有机氟脱模剂，按重量份数计，其组分为：全氟-1-十二烷基磺酸钠2份、2,2,3,3-四氟-1,4-丁二醇5份、水性氟树脂乳液20份、硬脂酸镁5份、三软脂酸甘油酯3份、聚乙二醇(数均分子量为20000)4份、去离子水40份。

所述的水性氟树脂乳液，由以下方法制备：按照重量份数计，将22份甲基丙烯酸九氟叔丁酯、2.3份丙烯酸、0.14份二叔丁基过氧化异丙基苯加入至混合釜中搅拌均匀，得混合液Ⅰ；通氮气条件下，将9份甲基丙烯酸九氟叔丁酯、1.7份丙烯酸、5份乙二醇单丁醚、4份丙酮、0.05份二叔丁基过氧化异丙基苯加入到反应釜中，加热至124℃，反应30min后，通过滴加装置向其中滴加混合液Ⅰ，0.6h滴加完毕，滴加完毕继续反应1.5h，通过减压蒸馏除去小分子和杂质，然后向其中加入8份全氟三丙胺搅拌反应15min，然后加入59份去离子水高速乳化，得到水性氟树脂乳液。

所述的水性半永久型有机氟脱模剂，由以下方法制备：首先将全氟-1-十二烷基磺酸钠2份、2,2,3,3-四氟-1,4-丁二醇5份、硬脂酸镁5份、三软脂酸甘油酯3份、聚乙二醇(数均分子量为20000)4份、去离子水40份搅拌混合均匀，然后经高速均质溶解乳化均匀后，加入水性氟树脂乳液20份搅拌均匀，即得所述的水性半永久型有机氟脱模剂。

实施例3

一种水性半永久型有机氟脱模剂，按重量份数计，其组分为：全氟壬烯氧基苯磺酸钠3份、2,2,3,3,4,4,5,5-八氟-1,6-己二醇4份、水性氟树脂乳液28份、硬脂酸钙6份、甘油三棕榈酸酯4份、聚乙二醇(数均分子量为6000)3份、去离子水54份。

所述的水性氟树脂乳液，由以下方法制备：按照重量份数计，将20份全氟(4-甲基戊-2-烯)、3份丙烯酸、0.1份过氧化苯甲酸叔丁酯加入至混合釜中搅拌均匀，得混合液；通氮气条件下，将12份全氟(4-甲基戊-2-烯)、1份丙烯酸、6份乙二醇单丁醚、3份丙酮、0.1份过氧化苯甲酸叔丁酯加入到反应釜中，加热至110℃，反应30min后，通过滴加装置向其中滴加混合液Ⅰ，1h滴加完毕，滴加完毕继续反应2h，通过减压蒸馏除去小分子和杂质，然后向其中加入6份全氟三丙胺搅拌反应20min，然后加入55份去离子水高速乳化，得到水性氟树脂乳液。

所述的水性半永久型有机氟脱模剂，由以下方法制备：首先将全氟壬烯氧基苯磺酸钠3份、2,2,3,3,4,4,5,5-八氟-1,6-己二醇4份、硬脂酸钙6份、甘油三棕榈酸酯4份、聚乙二醇(数均分子量为6000)3份、去离子水54份搅拌混合均匀，然后经高速均质溶解乳化均匀后，加入水性氟树脂乳液28份搅拌均匀，即得所述的水性半永久型有机氟脱模剂。

以市售溶剂型有机硅脱模剂为对比例，将实施例1-3按照以下方法进行性能测试：

脱模次数模拟测试：将相同量的实施例(对比例)脱模剂分别擦拭于干净的环氧模具板表面，室温下干燥2h，然后将其固定于电子剥离试验机上，用标准压聚氨酯敏胶带以25mm/min速度做180°剥离实验，测试得脱模剂剥离次数。

接触角测试：将实施例(对比例)脱模剂均匀涂敷于光滑玻璃板上，室温下完全干燥后，将水滴滴在脱模剂上，采用接触角测试仪测试水在脱模剂表面的接触角。

表1脱模剂的性能

由表1可以看出，相对于有机硅脱模剂，本发明脱模剂的脱模效率更高(衰减更慢)、表面张力更低(接触角更大)，具有较高的应用前景。

尽管本发明已作了详细说明并引用了实施例，但对于本领域的普通技术人员，显然按照上述说明而做出的各种方案、修改和改动，都应该包括在权利要求的范围之内。

Claims (9)

1.一种水性半永久型有机氟脱模剂，其特征在于，按重量份数计，其组分为：有机氟乳化剂2-4份、有机氟多元醇3-5份、水性氟树脂乳液20-40份、增硬改性剂5-10份、增韧改性剂3-5份、聚乙二醇2-4份、去离子水40-60份；

所述的水性氟树脂乳液，由以下方法制备：按照重量份数计，将20-30份有机氟单体、2-3份丙烯酸、0.1-0.15份引发剂加入至混合釜中搅拌均匀，得混合液Ⅰ；通氮气条件下，将8-12份有机氟单体、1-2份丙烯酸、3-6份乙二醇单丁醚、3-6份丙酮、0.03-0.1份引发剂加入到反应釜中，加热至110-130℃，反应30min后，通过滴加装置向其中滴加混合液Ⅰ，0.5-1h滴加完毕，滴加完毕继续反应1-2h，通过减压蒸馏除去小分子和杂质，然后向其中加入6-10份中和剂搅拌反应10-20min，然后加入55-75份去离子水高速乳化，得到水性氟树脂乳液。

2.根据权利要求1所述的水性半永久型有机氟脱模剂，其特征在于，所述的有机氟乳化剂为全氟-1-十二烷基磺酸钠、全氟壬烯氧基苯磺酸钠、全氟辛酸钠、全氟癸酸钠、全氟-1-十六烷基磺酸钠、全氟-1-十八烷基磺酸钠中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的水性半永久型有机氟脱模剂，其特征在于，所述的有机氟多元醇为2,2,3,3,4,4,5,5-八氟-1,6-己二醇、2,2,3,3-四氟-1,4-丁二醇、1H,1H,8H,8H-十二氟-1,8-辛二醇中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的水性半永久型有机氟脱模剂，其特征在于，所述的增硬改性剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸镁中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的水性半永久型有机氟脱模剂，其特征在于，所述的增韧改性剂为三硬脂酸甘油酯、单硬脂酸甘油酯、三软脂酸甘油酯、甘油三棕榈酸酯中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的水性半永久型有机氟脱模剂，其特征在于，所述的聚乙二醇的数均分子量为2000-20000。

7.根据权利要求1所述的水性半永久型有机氟脱模剂，其特征在于，所述的有机氟单体为全氟(4-甲基戊-2-烯)、全氟(2-甲基戊-2-烯)、甲基丙烯酸九氟叔丁酯、丙烯酸九氟叔丁酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯、丙烯酸十二氟庚酯中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的水性半永久型有机氟脱模剂，其特征在于，所述的引发剂为过氧化苯甲酸叔丁酯、二叔丁基过氧化异丙基苯、过氧化甲乙酮中的至少一种；所述的中和剂为全氟三丙胺。

9.根据权利要求1-8任一项所述的水性半永久型有机氟脱模剂，其特征在于，由以下方法制备：

首先将有机氟乳化剂、有机氟多元醇类、增硬改性剂、增韧改性剂、聚乙二醇、去离子水搅拌混合均匀，然后经高速均质溶解乳化均匀后，加入水性氟树脂乳液搅拌均匀，即得所述的水性半永久型有机氟脱模剂。