CN110539431A

CN110539431A - 一种聚氨酯泡沫脱模用水性脱模剂的制备方法

Info

Publication number: CN110539431A
Application number: CN201910719379.4A
Authority: CN
Inventors: 刘群艳
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-08-05
Filing date: 2019-08-05
Publication date: 2019-12-06

Abstract

本发明公开了一种聚氨酯泡沫脱模用水性脱模剂的制备方法，属于脱模剂制备技术领域。本发明首先以大豆油为原料，利用脂肪酶对其进行酶解，接着将酶解产物和甲醇进行酯化反应，再对酯化反应产物进行加氢反应制得脂肪醇，对脂肪醇进行氧乙烯化反应后再酯化，最终制得水溶性的磷酸酯类产物，接着本发明利用活性粘土膨润土为原料，将其用蓖麻油浸渍吸附，再加碱进行皂化，得到改性膨润土，最后将水溶性的磷酸酯类产物和改性膨润土以及稳定剂和水混合搅拌，最终制得聚氨酯泡沫脱模用水性脱模剂。

Description

一种聚氨酯泡沫脱模用水性脱模剂的制备方法

技术领域

本发明公开了一种聚氨酯泡沫脱模用水性脱模剂的制备方法，属于脱模剂制备技术领域。

背景技术

聚氨酯是一种重要的高分子合成材料，由于其原料和配比的多样性，从而导致其性能的独特性及应用的广泛性。聚氨酯泡沫塑料是聚氨酯制品中最主要的品种，其产量约占整个聚氨酯制品的一半以上。通常，聚氨酯泡沫塑料制品在成型加工过程中，采用的模具材料一般是高导热材料，如铝、钢等，由于聚氨酯发泡原料中的异氰酸酯成分具有粘结性，会与金属产生较强的键合作用，所以需要使用合适的脱模剂来防止聚氨酯泡沫制品与模具的粘结，防止脱模时撕裂泡沫表皮，损伤泡沫表面质量。

脱模剂是一种介于模具和成品之间的功能性物质。按脱模剂的化学成分可分为无机物、有机物和高聚物三类。脱模剂有耐化学性，在与不同树脂的化学成份（特别是苯乙烯和胺类）接触时不被溶解。脱模剂还具有耐热及应力性能，不易分解或磨损；脱模剂粘合到模具上而不转移到被加工的制件上，不妨碍喷漆或其他二次加工操作。

脱模剂是一种用在两个彼此易于粘着的物体表面的一个界面涂层，它可使物体表面易于脱离、光滑及洁净。脱模剂用于玻璃纤维增强塑料、金属压铸、聚氨酯泡沫和弹性体、注塑热塑性塑料、真空发泡片材和挤压型材等各种模压操作中。在模压中，有时其他塑料填加剂如增塑剂等会渗出到界面上，这时就需要一个表面脱除剂来除掉它。还有一种是塑料脱模剂，这种产品专用于注塑，吸塑，塑胶制品生产加工过程中与模具之间的离型。橡胶异型管硫化成型要在170℃以上进行，要求所使用的脱模剂要在高温下稳定和具有脱模性能。以往的脱模剂主要采用溶剂型脱模剂及水性脱模剂。

溶剂型脱模剂，无论是蜡性的还是油性的，在聚氨酯生产已经应用了十几年了，属于非常成熟的产品，但由于其主要以有机溶剂为载体，有机溶剂在生产、运输过程中对VOC的管控较为困难，容易造成脱模后的制品VOC偏高的问题。而水性脱模剂由于以水做主要载体，将极大降低脱模剂的VOC贡献值，目前鞋底、硬泡、地毯以及相关橡胶件类聚氨酯产品已经逐步采用了水性脱模剂替代原有的溶剂型脱模剂。然而，与传统的含有机溶剂的脱模剂相比，水性脱模剂的缺点是在大部分水挥发后，在模具中总是会留下薄的水膜。这种水膜在模塑高回弹泡沫生产中（例如汽车座椅海绵，模具温度通常在45～75℃）不会完全挥发，残留水分容易与聚氨酯体系的异氰酸酯化合物反应，导致制品表面出现消泡的现象，同时在模腔内生成非常坚硬的聚脲化合物，极大影响模具表面，产生了必须通过复杂的清洗才能除去所谓的积垢。所以目前在国内，汽车座椅合棉生产线上尚未看到水性脱模剂的长期批量应用。目前常见的水性脱模剂用于聚氨酯泡沫脱模时，脱模剂难以均匀分散在模具表面，脱模后容易残留在模具表面，并且容易撕裂聚氨酯泡沫表皮，影响泡沫表面质量、脱模效果差。

因此，发明一种脱模效果好的聚氨酯泡沫脱模用水性脱模剂对脱模剂制备技术领域是很有必要的。

发明内容

本发明主要解决的技术问题，针对目前常见的水性脱模剂用于聚氨酯泡沫脱模时，脱模剂难以均匀分散在模具表面，脱模后容易残留在模具表面，并且容易撕裂聚氨酯泡沫表皮，影响泡沫表面质量、脱模效果差的缺陷，提供了一种聚氨酯泡沫脱模用水性脱模剂的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种聚氨酯泡沫脱模用水性脱模剂的制备方法为：

称取自制水溶性功能物、改性膨润土、甘油和去离子水混合后装入搅拌器中，以600～800r/min的转速，搅拌混合45～60min，出料，灌装，即得聚氨酯泡沫脱模用水性脱模剂；

自制水溶性功能物的制备：

（1）将大豆油和脂肪酶混合后装入酶解罐中，在35～45℃下酶解6～8h，得到酶解产物，将酶解产物和质量分数为70%的甲醇溶液混合后放入反应釜中，加热升温至60～70℃，搅拌反应1～2h，得到反应物；

（2）将上述反应产物装入加氢反应釜中，并向反应釜中通入氢气置换空气，置换完成后，密封反应釜，反应4～5h，得到反应产物；

（3）将上述反应产物移入反应釜中，再向反应釜中加入氧化铝，并向反应釜中通入混合气，直至反应釜中压力达到0.3～0.4MPa，加热升温至180～200℃，反应3～4h，反应结束后，用冰醋酸调节产物pH至中性；

（4）将上述得到的产物和五氧化二磷混合后装入带有搅拌器和温度计的三口烧瓶中，再将三口烧瓶移入水浴锅中，加热升温至55～60℃，保温搅拌反应3～4h，得到自制水溶性功能物；

改性膨润土的制备：

将膨润土和蓖麻油混合后搅拌浸渍1～2h，浸渍结束后过滤分离得到滤渣，将所得滤渣和质量分数为30%的氢氧化钠溶液混合后装入烧杯中，在80～90℃下搅拌反应1～2h，过滤分离得到滤饼，即为改性膨润土。

聚氨酯泡沫脱模用水性脱模剂的制备中，按重量份数计，自制水溶性功能物为50～60份、改性膨润土为8～10份、甘油为3～5份、去离子水为15～20份。

自制水溶性功能物的制备中，大豆油和脂肪酶的质量比为10:1，酶解产物和质量分数为70%的甲醇溶液的质量比为1:1。

自制水溶性功能物的制备中，反应的压力为11～13MPa，反应的温度为250～270℃。

自制水溶性功能物的制备中，氧化铝的加入量为反应产物质量的0.5%。

自制水溶性功能物的制备中，混合气为氮气和环氧乙烷按等体积比混合而成。

自制水溶性功能物的制备中，产物和五氧化二磷的质量比为4:1。

改性膨润土的制备中，膨润土和蓖麻油的质量比为1:5，滤渣和质量分数为30%的氢氧化钠溶液的质量比为1:5。

本发明的有益技术效果是：

（1）本发明首先以大豆油为原料，利用脂肪酶对其进行酶解，接着将酶解产物和甲醇进行酯化反应，再对酯化反应产物进行加氢反应制得脂肪醇，对脂肪醇进行氧乙烯化反应后再酯化，最终制得水溶性的磷酸酯类产物，接着本发明利用活性粘土膨润土为原料，将其用蓖麻油浸渍吸附，再加碱进行皂化，得到改性膨润土，最后将水溶性的磷酸酯类产物和改性膨润土以及稳定剂和水混合搅拌，最终制得聚氨酯泡沫脱模用水性脱模剂，本发明首先以大豆油为原料，利用脂肪酶对其进行酶解，产生脂肪酸和甘油，接着将酶解产物和甲醇进行酯化反应，生成脂肪酸酯，再对脂肪酸酯进行加氢反应制得脂肪醇，以脂肪醇作为疏水基原料，在碱性催化剂的作用下和环氧乙烷进行氧乙烯化反应，得到氧乙烯化产物，最后加入五氧化二磷反应生成水溶性的磷酸酯类产物，并以此作为脱模剂的主料，此主料在和金属模具接触后，能够在聚氨酯和模具之间形成一个微米级的热稳定的界面膜层，使得聚氨酯和模具之间形成隔离，弱化了聚氨酯和模具之间的吸附或粘结，从而使剥离力减弱，让成型的聚氨酯泡沫更容易脱落，有效提高了本发明脱模剂的脱模效果；

（2）本发明利用活性粘土膨润土为原料，将其用蓖麻油浸渍吸附，再加碱进行皂化，得到改性膨润土，其中皂化后产生的脂肪酸盐使得膨润土的表面活性增强，能够更加均匀稳定的分散在水性脱模剂体系中，同时表面活性成分的产生，使得本发明水性脱模剂可以更加均匀的分散在模具表面，而且由于无机膨润土的引入，弱化了脱模界面层和模具之间的吸附或粘结，当聚氨酯泡沫脱模时，脱模剂膜层从模具表面脱离，所以不会撕裂聚氨酯泡沫表皮，不会损伤泡沫表面质量，具有广阔的应用前景。

具体实施方式

按质量比为10:1将大豆油和脂肪酶混合后装入酶解罐中，在35～45℃下酶解6～8h，得到酶解产物，将酶解产物和质量分数为70%的甲醇溶液按质量比为1:1混合后放入反应釜中，加热升温至60～70℃，搅拌反应1～2h，得到反应物；将上述反应产物装入加氢反应釜中，并向反应釜中通入氢气置换空气，置换完成后，密封反应釜，在压力为11～13MPa，温度为250～270℃的条件下反应4～5h，得到反应产物；将上述反应产物移入反应釜中，再向反应釜中加入反应产物质量0.5%的氧化铝，并向反应釜中通入氮气和环氧乙烷的等体积比混合气，直至反应釜中压力达到0.3～0.4MPa，加热升温至180～200℃，反应3～4h，反应结束后，用冰醋酸调节产物pH至中性；将上述得到的产物和五氧化二磷按质量比为4:1混合后装入带有搅拌器和温度计的三口烧瓶中，再将三口烧瓶移入水浴锅中，加热升温至55～60℃，保温搅拌反应3～4h，得到自制水溶性功能物，备用；按质量比为1:5将膨润土和蓖麻油混合后搅拌浸渍1～2h，浸渍结束后过滤分离得到滤渣，将所得滤渣和质量分数为30%的氢氧化钠溶液按质量比为1:5混合后装入烧杯中，在80～90℃下搅拌反应1～2h，过滤分离得到滤饼，即为改性膨润土；按重量份数计，称取50～60份备用的自制水溶性功能物、8～10份上述改性膨润土、3～5份甘油和15～20份去离子水混合后装入搅拌器中，以600～800r/min的转速，搅拌混合45～60min，出料，灌装，即得聚氨酯泡沫脱模用水性脱模剂。

实施例1

自制水溶性功能物的制备：

按质量比为10:1将大豆油和脂肪酶混合后装入酶解罐中，在35℃下酶解6h，得到酶解产物，将酶解产物和质量分数为70%的甲醇溶液按质量比为1:1混合后放入反应釜中，加热升温至60℃，搅拌反应1h，得到反应物；

将上述反应产物装入加氢反应釜中，并向反应釜中通入氢气置换空气，置换完成后，密封反应釜，在压力为11MPa，温度为250℃的条件下反应4h，得到反应产物；

将上述反应产物移入反应釜中，再向反应釜中加入反应产物质量0.5%的氧化铝，并向反应釜中通入氮气和环氧乙烷的等体积比混合气，直至反应釜中压力达到0.3MPa，加热升温至180℃，反应3h，反应结束后，用冰醋酸调节产物pH至中性；

将上述得到的产物和五氧化二磷按质量比为4:1混合后装入带有搅拌器和温度计的三口烧瓶中，再将三口烧瓶移入水浴锅中，加热升温至55℃，保温搅拌反应3h，得到自制水溶性功能物，备用；

改性膨润土的制备：

按质量比为1:5将膨润土和蓖麻油混合后搅拌浸渍1h，浸渍结束后过滤分离得到滤渣，将所得滤渣和质量分数为30%的氢氧化钠溶液按质量比为1:5混合后装入烧杯中，在80℃下搅拌反应1h，过滤分离得到滤饼，即为改性膨润土；

聚氨酯泡沫脱模用水性脱模剂的制备：

按重量份数计，称取50份备用的自制水溶性功能物、8份上述改性膨润土、3份甘油和15份去离子水混合后装入搅拌器中，以600r/min的转速，搅拌混合45min，出料，灌装，即得聚氨酯泡沫脱模用水性脱模剂。

实施例2

自制水溶性功能物的制备：

按质量比为10:1将大豆油和脂肪酶混合后装入酶解罐中，在40℃下酶解7h，得到酶解产物，将酶解产物和质量分数为70%的甲醇溶液按质量比为1:1混合后放入反应釜中，加热升温至65℃，搅拌反应1.5h，得到反应物；

将上述反应产物装入加氢反应釜中，并向反应釜中通入氢气置换空气，置换完成后，密封反应釜，在压力为12MPa，温度为260℃的条件下反应4.5h，得到反应产物；

将上述反应产物移入反应釜中，再向反应釜中加入反应产物质量0.5%的氧化铝，并向反应釜中通入氮气和环氧乙烷的等体积比混合气，直至反应釜中压力达到0.3MPa，加热升温至190℃，反应3.5h，反应结束后，用冰醋酸调节产物pH至中性；

将上述得到的产物和五氧化二磷按质量比为4:1混合后装入带有搅拌器和温度计的三口烧瓶中，再将三口烧瓶移入水浴锅中，加热升温至57℃，保温搅拌反应3.5h，得到自制水溶性功能物，备用；

改性膨润土的制备：

按质量比为1:5将膨润土和蓖麻油混合后搅拌浸渍1.5h，浸渍结束后过滤分离得到滤渣，将所得滤渣和质量分数为30%的氢氧化钠溶液按质量比为1:5混合后装入烧杯中，在85℃下搅拌反应1.5h，过滤分离得到滤饼，即为改性膨润土；

聚氨酯泡沫脱模用水性脱模剂的制备：

按重量份数计，称取55份备用的自制水溶性功能物、9份上述改性膨润土、4份甘油和17份去离子水混合后装入搅拌器中，以700r/min的转速，搅拌混合50min，出料，灌装，即得聚氨酯泡沫脱模用水性脱模剂。

实施例3

自制水溶性功能物的制备：

按质量比为10:1将大豆油和脂肪酶混合后装入酶解罐中，在45℃下酶解8h，得到酶解产物，将酶解产物和质量分数为70%的甲醇溶液按质量比为1:1混合后放入反应釜中，加热升温至70℃，搅拌反应2h，得到反应物；

将上述反应产物装入加氢反应釜中，并向反应釜中通入氢气置换空气，置换完成后，密封反应釜，在压力为13MPa，温度为270℃的条件下反应5h，得到反应产物；

将上述反应产物移入反应釜中，再向反应釜中加入反应产物质量0.5%的氧化铝，并向反应釜中通入氮气和环氧乙烷的等体积比混合气，直至反应釜中压力达到0.4MPa，加热升温至200℃，反应4h，反应结束后，用冰醋酸调节产物pH至中性；

将上述得到的产物和五氧化二磷按质量比为4:1混合后装入带有搅拌器和温度计的三口烧瓶中，再将三口烧瓶移入水浴锅中，加热升温至60℃，保温搅拌反应4h，得到自制水溶性功能物，备用；

改性膨润土的制备：

按质量比为1:5将膨润土和蓖麻油混合后搅拌浸渍2h，浸渍结束后过滤分离得到滤渣，将所得滤渣和质量分数为30%的氢氧化钠溶液按质量比为1:5混合后装入烧杯中，在90℃下搅拌反应2h，过滤分离得到滤饼，即为改性膨润土；

聚氨酯泡沫脱模用水性脱模剂的制备：

按重量份数计，称取60份备用的自制水溶性功能物、10份上述改性膨润土、5份甘油和20份去离子水混合后装入搅拌器中，以800r/min的转速，搅拌混合60min，出料，灌装，即得聚氨酯泡沫脱模用水性脱模剂。

对比例1：与实施例2的制备方法基本相同，唯有不同的是缺少自制水溶性功能物。

对比例2：与实施例2的制备方法基本相同，唯有不同的是缺少改性膨润土。

对比例3：长沙某公司生产的聚氨酯泡沫脱模用水性脱模剂。

脱模能力测试：将实施例与对比例所得脱模剂用做聚氨酯泡沫制品的成型，并对其进行性能测试。具体实施方式：用乙醇清洗模具表面，将模具加热到70℃，在其表面均匀涂刷脱模剂，并用喷枪吹干溶剂，再将聚氨酯泡沫原浆液均匀倒入模具中快速搅拌，保温发泡10分钟，开模并取出聚氨酯泡沫制品。

脱模效果：一级：上下模均能快速脱离，模具表面无泡沫制品残留，且制品表面平整，棱角整洁，无破损。

二级：上模表面有泡沫制品残留粘粘，下模表面无泡沫制品残留，制品表面较平整，无破损。

三级：上模表面无泡沫制品残留粘粘，下模表面有泡沫制品残留，制品表面较平整，无破损。

四级：上下模无法快速脱离，上下模有泡沫制品残留，制品表面不平整，棱角有破损。

五级：上下模无法快速脱离，上下模有较多泡沫制品残留，制品表面特别不平整，棱角不清，制品表面有破损。

表1：水性脱模剂性能测定结果

检测项目

实例1

实例2

实例3

对比例1

对比例2

对比例3

脱模能力

一级

四级

三级

模具清洁度（生产100模）

干净，表面无残留

上下均有残留

下模有残留

聚氨酯泡沫表皮

未撕裂

轻微撕裂

明显撕裂

轻微撕裂

综合上述，从表1可以看出本发明的聚氨酯泡沫脱模用水性脱模剂用于聚氨酯泡沫脱模时，脱模剂可以均匀分散在模具表面，脱模后模具表面无残留，聚氨酯泡沫表皮不易撕裂，脱模效果好，具有广阔的应用前景。

以上所述仅为本发明的较佳方式，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种聚氨酯泡沫脱模用水性脱模剂的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：称取自制水溶性功能物、改性膨润土、甘油和去离子水混合后装入搅拌器中，以600～800r/min的转速，搅拌混合45～60min，出料，灌装，即得聚氨酯泡沫脱模用水性脱模剂；

所述自制水溶性功能物的制备步骤为：

所述改性膨润土的制备步骤为：

2.根据权利要求1所述的一种聚氨酯泡沫脱模用水性脱模剂的制备方法，其特征在于：所述聚氨酯泡沫脱模用水性脱模剂的具体制备步骤中，按重量份数计，自制水溶性功能物为50～60份、改性膨润土为8～10份、甘油为3～5份、去离子水为15～20份。

3.根据权利要求1所述的一种聚氨酯泡沫脱模用水性脱模剂的制备方法，其特征在于：所述自制水溶性功能物的制备步骤（1）中，大豆油和脂肪酶的质量比为10:1，酶解产物和质量分数为70%的甲醇溶液的质量比为1:1。

4.根据权利要求1所述的一种聚氨酯泡沫脱模用水性脱模剂的制备方法，其特征在于：所述自制水溶性功能物的制备步骤（2）中，反应的压力为11～13MPa，反应的温度为250～270℃。

5.根据权利要求1所述的一种聚氨酯泡沫脱模用水性脱模剂的制备方法，其特征在于：所述自制水溶性功能物的制备步骤（3）中，氧化铝的加入量为反应产物质量的0.5%。

6.根据权利要求1所述的一种聚氨酯泡沫脱模用水性脱模剂的制备方法，其特征在于：所述自制水溶性功能物的制备步骤（3）中，混合气为氮气和环氧乙烷按等体积比混合而成。

7.根据权利要求1所述的一种聚氨酯泡沫脱模用水性脱模剂的制备方法，其特征在于：所述自制水溶性功能物的制备步骤（4）中，产物和五氧化二磷的质量比为4:1。

8.根据权利要求1所述的一种聚氨酯泡沫脱模用水性脱模剂的制备方法，其特征在于：所述改性膨润土的制备步骤中，膨润土和蓖麻油的质量比为1:5，滤渣和质量分数为30%的氢氧化钠溶液的质量比为1:5。