CN111016018A - 一种非水反应类双组份发泡体聚氨酯专用外脱模剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非水反应类双组份发泡体聚氨酯专用外脱模剂及其制备方法，所述外脱模剂包括按质量份数计的以下各组分：二甲基硅油25～35份、甲基苯基硅油8～12份、聚醚改性硅油6～8份、乙酸叔丁酯55～65份、球形二氧化硅微粉4～8份。本发明选用聚醚改性硅油作表面活性剂使得制品表面气泡分布均匀、泡孔尺寸适中、不易破泡，提高制品表面质量，选用球形二氧化硅微粉作抗粘连剂使薄膜层的表面变得粗糙，层与层之间能够存留一定量的空气，从而防止层与层之间相互粘连作用，使其脱模性能优良。

Description

一种非水反应类双组份发泡体聚氨酯专用外脱模剂及其制备 方法

技术领域

本发明涉及高分子材料，具体地指一种非水反应类双组份发泡体聚氨酯专用外脱模剂及其制备方法。

背景技术

目前，用于聚氨酯的外脱模剂主要分为有机高聚物脱模剂、有机脱模剂、无机脱模剂。滑石粉类无机脱模剂不与成型物发生反应，脱模效果好，使用成本低，但其在模具表面不易分散；石蜡类有机脱模剂脱模效果好，但其相容性及稳定性差，易污染模具；脂肪酸类有机脱模剂原料来源简单，产品无毒、价格低，润滑性及稳定性好，但脱模剂膜层容易破裂，使得制品表面产生裂纹，造成制品强度下降；有机高聚物脱模剂表面张力小，易脱模，且耐热、稳定性好、光泽好，但制品表面有时会产生凹凸不平现象。

传统的有机硅脱模剂已广泛应用于多个工业领域，如轮胎、金属压铸、玻璃、混凝土、聚氨酯、橡胶、塑料、制鞋业、汽车座椅座垫、沥青、电缆润滑剂等。有机硅脱模剂按使用寿命分为：暂时型脱模剂、半永久型脱模剂。暂时型脱模剂又称之为迁移型脱模剂，其在制品成型加工过程中向制品转移，一般涂施一次，使用一次或有限次；半永久型脱模剂又称之为非迁移型脱模剂，在制品成型加工过程中不向制品转移，基本不消耗，故不影响制品的粘结涂装等后续加工。

当聚氨酯的双组份料混合均匀浇筑至模具内后，一方面，多亚甲基多苯基多异氰酸酯本身具有一定的粘结性；另一方面，多亚甲基多苯基多异氰酸酯易与模具表面上水分反应产生粘性；此外，多亚甲基多苯基多异氰酸酯与多元醇发生凝胶反应，生成的聚氨基甲酸酯是一种良好的粘合剂；导致制品极易粘附于模具表面，引起制品表面缺陷，增加模具清理工序和时间，造成生成效率下降，且会间接伤害模具，因此需要在制品与模具间涂刷一层脱模剂作隔离层。

有机硅脱模剂耐热性能优良，稳定温度高，不易出现脱模剂热分解、碳化等，因其表面能低，制品脱模的剥离力最小，制品脱模最容易；通过对二甲基硅油进行改性得到聚醚改性有机硅油，因其具有润滑、消泡、匀泡的作用，从而可改善制品表面质量，且脱模效果优于二甲基硅油；配制非水溶性暂时型有机硅脱模剂，不需要加入乳化剂、增溶剂等添加剂，也不需要加入交联剂、分散剂等从而简化生产工艺，降低生产成本。

非水反应类双组份发泡体聚氨酯制品在生产或合成过程中几乎不含水分，若在反应完成前，接触到一定量的水分，多亚甲基多苯基多异氰酸酯将会先与水分发生反应，从而会影响到制品的最终性能，故水基或含水溶剂的外脱模剂均不适用。若使用机油、传统硅系脱模剂等，该非水反应类双组份发泡体聚氨酯依然会与模具有一定的粘附性，会造成制品脱模质量不佳。目前，国内市面上可见的有机硅脱模剂，要么适用于聚氨酯发泡材料，要么适用于聚氨酯弹性体，或塑料胶黏剂，而无溶剂非水反应类双组分发泡体聚氨酯材料是一种新型聚氨酯材料(以下简称“新型聚氨酯”)，其抗压强度高，又具有较高的拉伸强度及断裂伸长率，且发泡率大、粘结强度也较高。现有技术中新型聚氨酯材料是一种注浆材料，主要用于工程的填充加固堵水，在测试其产品性能时才需要使用专门的模具成型，因此其使用的专用脱模剂无需使用半永久性有机硅脱模剂，以便简化生产工艺，降低生产成本。

因此，需要研发一种新型有机硅脱模剂专用于该新型聚氨酯材料。该专用脱模剂应具有以下特点：1)耐热性能好、表面张力小，制品容易脱模；2)能改善制品表面质量，如制品表面气孔的分布及气孔的大小；3)制备简单、无污染、运输方便。

发明内容

本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种易脱模、能改善制品表面质量的非水反应类双组份发泡体聚氨酯专用外脱模剂及其制备方法。

本发明的技术方案为：一种非水反应类双组份发泡体聚氨酯专用外脱模剂，其特征在于，包括按质量份数计的以下各组分：

本方案各组分的作用为，1)二甲基硅油：主脱模剂，二甲基硅油具有耐高低温、低表面张力、憎水、消泡、脱模及生理惰性等特点；2)甲基苯基硅油：助脱模剂，甲基苯基硅油除具有二甲基硅油的特点外，与二甲基硅油相比，其耐寒性、润滑性、耐热性、相容性及耐辐照性均有所提高；3)聚醚改性硅油：表面活性剂，具有表面张力低、匀泡、乳化、流平、消泡、润滑及防雾的功能；4)球型二氧化硅微粉：高效抗粘连剂，抗粘连剂在薄膜层的表面形成许多突起，使薄膜层的表面变得粗糙，层与层之间能够存留一定量的空气，从而防止层与层之间相互粘连的作用，具有熔点低，流动性好，在有机体系中容易混合，分散均匀；5)乙酸叔丁酯：是一种非挥发性有机化合物，非有害空气污染物的环保型低毒性溶剂，是多种挥发性有机化合物和有害空气物质的替代物。

优选的，所述球形二氧化硅微粉中二氧化硅的含量>99％，粒径3μm～5μm，球形率≥95％。

优选的，所述二甲基硅油25℃粘度为100～3000cs，表面张力16mN/m～22mN/m。

优选的，所述甲基苯基硅油25℃粘度为300cs～600cs，表面张力22mN/m～28.5mN/m。

优选的，所述聚醚改性硅油25℃粘度为600cs～1000cs，表面张力20mN/m～29mN/m。

优选的，包括按质量份数的以下各组分：

优选的，包括按质量份数的以下各组分：

本发明还提供上述任一所述的非水反应类双组份发泡体聚氨酯专用外脱模剂的制备方法，其特征在于，步骤为：

1)将二甲基硅油、甲基苯基硅油、聚醚改性硅油、乙酸叔丁酯在室温条件下用磁力搅拌器以500～1000r/min的速率搅拌3～5min；

2)加入球形二氧化硅微粉，再用磁力搅拌器以1000～2000r/min的速率搅拌5～7min，得到非水反应类双组份发泡体聚氨酯专用外脱模剂。

本发明的有益效果为：

1)聚氨酯合成时，反应放热导致温度较高，选用的主脱模剂、助脱模剂、表面活性剂、防粘连剂的耐热性能优异，不会因温度过高而分解，该专用外脱模剂耐热性能优异。

2)选用的二甲基硅油、甲基苯基硅油、聚醚改性硅油及乙酸叔丁酯，他们的表面张力均很低，使得该外脱模剂的脱模性能优异，制品易脱模。

3)选用聚醚改性硅油作表面活性剂除提高该外脱模剂的润滑性、互溶性外，还使得制品表面气泡分布均匀、泡孔尺寸适中，不易破泡，提高制品表面质量。

4)大多数聚氨酯脱模剂选用甲苯、二甲苯、乙酸丁酯、溶剂油等有毒、低毒或易燃的危化品作溶剂，制备及使用时易对人体健康产生危害，该外脱模剂选用环保型乙酸叔丁酯作溶剂具有安全环保的优点。

5)新型聚氨酯材料具有很大的胶粘性，且发泡时对模具有一定的侧向挤压力，使得制品与脱模剂及模具间缺少空气存在，在大气压及聚氨酯胶粘性的共同作用下脱模困难，选用球形二氧化硅微粉作抗粘连剂能使薄膜层的表面变得粗糙，层与层之间能够存留一定量的空气，从而防止层与层之间相互粘连作用。

6)一般的聚氨酯脱模剂在制备时需在加热或高温条件下反应或搅拌均匀，然后经一段时间的低温冷却，其制备工艺步骤多、时间长，而该外脱模剂只需在室温搅拌5min～10min即可，因其不含任何危化品，不属于管制品，故其制备简单，运输方便。

7)具有耐热性能好、表面张力小(脱模力小)、涂布性能好、化学稳定性好、无污染、运输方便等特点，特别适用于非水反应类双组份发泡体聚氨酯材料成型后脱模，以便对制品进行相关的物理力学性能测试或二次加工。

具体实施方式

下面具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐述本发明内容，但是本发明并不限于下述实施例。本发明的实施步骤为：

1)按各组分原材料质量配比，分别称取相应质量份的二甲基硅油、甲基苯基硅油、聚醚改性硅油、乙酸叔丁酯、球形二氧化硅，其中原料配备如下：

二甲基硅油为临沂市洁润商贸有限公司产201甲基硅油，25℃粘度为1000cs，熔点-50℃，相对密度0.97，表面张力21.2mN/m；

甲基苯基硅油为安徽艾约塔硅油有限公司产IOTA250-30，其25℃的相对密度为1.04，25℃折射率1.475，凝固点-45℃，闪点250℃，表面张力24.8mN/m，25℃粘度为550cs；

聚醚改性硅油为江苏省海安石油化工厂生产，25℃粘度为800cs，25℃密度为1.04g/ml，表面张力23.4mN/m；

乙酸叔丁酯为岳阳富和科技有限公司生产的环保型溶剂，25℃密度为0.859g/ml，20℃表面张力22.4mN/m，自燃温度520℃。

球型二氧化硅微粉为广州市森纳贸易有限公司产SN－Q55，其二氧化硅的含量为99.6％，粒径3μm～5μm，球形率≥95％，烧失量0.8％，比表面积2000m²/kg。

2)先将按质量配比称量的二甲基硅油、甲基苯基硅油、聚醚改性硅油、乙酸叔丁酯在室温条件下用磁力搅拌器以500～1000r/min的速率搅拌3min～5min(优选以800r/min速率搅拌5min)，然后加入球形二氧化硅，再用磁力搅拌器以1000～2000r/min的速率搅拌5～7min(优选以1000r/min速率搅拌5min)即可混合均匀，得到新型聚氨酯专用外脱模剂。

3)将制得的新型聚氨酯专用外脱模剂涂刷或喷涂于模具内表面，浇筑新型聚氨酯的反应原料，原料在模具内反应1min后即可脱模。

实施例1～5和对比例1～2

实施例1～5为采用本发明所述原材料及其对应组分比例和制备方法配制而成的新型聚氨酯专用外脱模剂，实施例1～5各原材料质量配比如表1所示：

表1实施例1～5各原材料质量配比

以市售上海海联牌741聚氨酯油性脱模剂为对比例1；以市售美国产箭步JB聚氨酯油性脱模剂为对比例2，实施例1～5制得的新型聚氨酯专用脱模剂及对比例1～2所用脱模剂的主要性能参数如表2所示：

表2脱模剂性能参数

从表2可以看出，实施例1～5的表面张力均不超过24mN/m，而对比例1～2的表面张力均超过25mN/m，故新型聚氨酯专用脱模剂的脱模性能更好。此外，新型聚氨酯专用外脱模剂的耐热性均大于市售脱模剂的耐热性，25℃黏度均小于市售脱模剂的黏度，表明新型聚氨酯专用脱模剂的热稳定性更优良，涂刷或喷涂时分布更易均匀。因此，本发明的新型聚氨酯专用外加剂用于非水反应类双组份发泡体聚氨酯材料时其综合性能优于其他非专用外脱模剂。

因此，本发明中用于新型聚氨酯注浆材料的专用外脱模剂具有耐热性能好、黏度小、表面张力低的优异性能，使得制品容易脱模，能改善制品表面质量，且生产制备工艺简单、无污染、运输方便，相比于其他非专用外脱模剂更适用于新型聚氨酯注浆材料。

本发明所列举的各组分原材料，以及本发明各组分原材料的上下限、区间取值，都能实现本发明，在此不一一列举实施例。

Claims (8)

1.一种非水反应类双组份发泡体聚氨酯专用外脱模剂，其特征在于，包括按质量份数计的以下各组分：

2.如权利要求1所述的非水反应类双组份发泡体聚氨酯专用外脱模剂，其特征在于，所述球形二氧化硅微粉中二氧化硅的含量>99％，粒径3μm～5μm，球形率≥95％。

3.如权利要求1所述的非水反应类双组份发泡体聚氨酯专用外脱模剂，其特征在于，所述二甲基硅油25℃粘度为100cs～3000cs，表面张力16mN/m～22mN/m。

4.如权利要求1所述的非水反应类双组份发泡体聚氨酯专用外脱模剂，其特征在于，所述甲基苯基硅油25℃粘度为300cs～600cs，表面张力22mN/m～28.5mN/m。

5.如权利要求1所述的非水反应类双组份发泡体聚氨酯专用外脱模剂，其特征在于，所述聚醚改性硅油25℃粘度为600cs～1000cs，表面张力20mN/m～29mN/m。

6.如权利要求1所述的非水反应类双组份发泡体聚氨酯专用外脱模剂，其特征在于，包括按质量份数的以下各组分：

7.如权利要求1所述的非水反应类双组份发泡体聚氨酯专用外脱模剂，其特征在于，包括按质量份数的以下各组分：

8.一种如权利要求1-7中任一所述的非水反应类双组份发泡体聚氨酯专用外脱模剂的制备方法，其特征在于，步骤为：

1)将二甲基硅油、甲基苯基硅油、聚醚改性硅油、乙酸叔丁酯在室温条件下用磁力搅拌器以500～1000r/min的速率搅拌3～5min；

2)加入球形二氧化硅微粉，再用磁力搅拌器以1000～2000r/min的速率搅拌5～7min，得到非水反应类双组份发泡体聚氨酯专用外脱模剂。