CN111218327A - 一种铝挤压脱模剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铝挤压脱模剂，其制备原料至少包括：10～30wt％含羧基的芳香族化合物、0.5～5wt％多元醇、0.1～3wt％多糖、5～15wt％pH调节剂、余量为水。该铝挤压脱模剂不含油质，使用过程中无油污，好清洗不留残渣，拥有良好的离型润滑性能，制品表面光滑，提高产品质量和成品率，保护延长挤压攻击的使用性能和使用寿命，且生产成本可控，脱模剂能够长期稳定保存。

Description

一种铝挤压脱模剂

技术领域

本发明涉及金属加工领域，尤其涉及一种铝挤压脱模剂。

背景技术

在铝型材挤压、压铸行业，工具和材料或制品之间都需要离型润滑，在铝型材挤压工艺中，原材料的特性和高温挤制过程中，挤压工具和原材料的接触面一定会造成原料和挤压工具有粘连情况。传统习惯中会使用石墨油之类的离型润滑剂，此离型润滑剂含油、含碳，在高温情况下会燃烧、结碳、残留油污，残留物会附着在工具表面、原材料表面，挤压过程中残留物会进入制品内部，造成制品质量缺陷和影响产品成品率，具体表现在挤压工具易损、制品汽泡、夹渣、氧化铝工作带附着、表面处理花斑等。

目前市面上存在更为环保的水基脱模剂产品，其实际上是将油性成分在水中借表面活性剂分散制得的乳液，如CN 105176657中公开的脱模剂，这些产品存在成本较高的问题，在实际应用中表面活性剂的使用还会对环境造成一定影响，且脱模剂无法长期稳定储存。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的第一方面提供了一种铝挤压脱模剂，其制备原料至少包括：

A)10～30wt％含羧基的芳香族化合物；

B)0.5～5wt％多元醇；

C)0.1～3wt％多糖；

D)5～15wt％pH调节剂；

余量为水。

作为一种优选的技术方案，所述制备原料还包括E)0.5～2wt％硅酸盐。

作为一种优选的技术方案，所述制备原料还包括F)0.01～0.1wt％杀菌剂。

作为一种优选的技术方案，所述制备原料还包括适量色素。

作为一种优选的技术方案，所述A)含羧基的芳香族化合物的羧基官能度为1～3。

作为一种优选的技术方案，所述B)多元醇的羟基官能度为2～5。

作为一种优选的技术方案，所述B)多元醇包含聚合物多元醇。

作为一种优选的技术方案，所述聚合物多元醇的数均分子量为200～2000。

作为一种优选的技术方案，所述C)多糖为同多糖和/或杂多糖。

本发明的第二方面提供了一种如上所述的铝挤压脱模剂的制备方法，包括以下步骤：按比例称取制备原料后，将A)10～30wt％含羧基的芳香族化合物、B)0.5～5wt％多元醇、C)0.1～3wt％多糖、D)5～10wt％pH调节剂分别在水中溶解，混合水溶液，过滤，出料。

有益效果：本发明提供了一种铝挤压脱模剂，不含油质，使用过程中无油污，好清洗不留残渣，拥有良好的离型润滑性能，制品表面光滑，提高产品质量和成品率，保护延长挤压攻击的使用性能和使用寿命，且生产成本可控，脱模剂能够长期稳定保存。

具体实施方式

结合以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可进一步地理解本发明的内容。除非另有说明，本文中使用的所有技术及科学术语均具有与本申请所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。如果现有技术中披露的具体术语的定义与本申请中提供的任何定义不一致，则以本申请中提供的术语定义为准。

在本文中使用的，除非上下文中明确地另有指示，否则没有限定单复数形式的特征也意在包括复数形式的特征。还应理解的是，如本文所用术语“由…制备”与“包含”同义，“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”，当在本说明书中使用时表示所陈述的组合物、步骤、方法、制品或装置，但不排除存在或添加一个或多个其它组合物、步骤、方法、制品或装置。此外，当描述本申请的实施方式时，使用“优选的”、“优选地”、“更优选的”等是指，在某些情况下可提供某些有益效果的本发明实施方案。然而，在相同的情况下或其他情况下，其他实施方案也可能是优选的。除此之外，对一个或多个优选实施方案的表述并不暗示其他实施方案不可用，也并非旨在将其他实施方案排除在本发明的范围之外。

为了解决上述问题，本发明的第一方面提供了一种铝挤压脱模剂，其制备原料至少包括：

A)10～30wt％含羧基的芳香族化合物；

B)0.5～5wt％多元醇；

C)0.1～3wt％多糖；

D)5～15wt％pH调节剂；

余量为水。

本文中的术语“芳香族化合物”是指具有苯环结构的化合物，所述含羧基的芳香族化合物中的羧基可直接连接在苯环上，也可连接在苯环侧链上。

在一些优选的实施方式中，所述A)含羧基的芳香族化合物的羧基官能度为1～3；进一步优选的，A)含羧基的芳香族化合物的羧基官能度为1或2。

作为羧基官能度为1的A)含羧基的芳香族化合物，可列举苯甲酸、对甲基苯甲酸、间甲基苯甲酸、对甲氧基苯甲酸、对乙基苯甲酸、邻乙基苯甲酸、萘乙酸、萘甲酸、对羟基苯甲酸等；在一些优选的实施方式中，所述羧基官能度为1的A)含羧基的芳香族化合物为苯甲酸，其能够提高脱模剂的稳定性，有效延长保存时间，尤其在C)多糖存在的情况下。

作为羧基官能度为2的A)含羧基的芳香族化合物，可列举邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、对苯二乙酸、邻苯二乙酸、间苯二乙酸、4-甲基邻苯二甲酸、联苯二甲酸、萘二甲酸、3-(羧基甲基)苯甲酸等；在一些优选的实施方式中，所述羧基官能度为2的A)含羧基的芳香族化合物选自邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸中的一种或多种的混合。

发明人在仔细的研究中发现，A)含羧基的芳香族化合物在铝挤压过程中的高温条件下可熔化形成流体膜，将挤压杆与锭坯隔开，防止熔融金属粘连在挤压杆上。发明人还意料不到地发现，间苯二甲酸相比于邻苯二甲酸、对苯二甲酸具有更好的性能，具体体现在耐温性和脱模效果的平衡上，其可能的原因在于，间苯二甲酸的熔点较高，同时两个位于间位的羧基形成的分子体积恰好使体系中各个原料更好地融合，相互促进。

本文中的术语“多元醇”是指分子中含有至少2个羟基的化合物，其可以是小分子多元醇，也可以是聚合物多元醇。

在一些优选的实施方式中，所述B)多元醇的羟基官能度为2～5；从亲水性基团对水分子之间作用力的影响考虑，进一步优选的，所述B)多元醇的羟基官能度为2或3。

作为羟基官能度为2的小分子多元醇，可列举乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、异戊二醇、新戊二醇、己二醇、异己二醇等。

作为羟基官能度为2的聚合物多元醇，可列举聚乙二醇、聚丙二醇、聚四氢呋喃等。

在一些优选的实施方式中，所述聚合物多元醇的数均分子量为200～2000；由于脱模剂需要具有一定的粘度使其能附着在锭坯或挤压杆的接触面上，同时又能在表面均匀地铺展，进一步优选的，所述聚合物多元醇的数均分子量为200～800。

作为羟基官能度为3的小分子多元醇，可列举丙三醇、丁三醇、戊三醇、己三醇等；在一些优选的实施方式中，所述小分子多元醇为丙三醇。

在一些优选的实施方式中，所述B)多元醇为小分子多元醇和聚合物多元醇的混合，重量比为(5～10)：1。

发明人在仔细的研究中发现，复配使用小分子多元醇与聚合物多元醇可以平衡脱模剂的粘附性和润湿性，推测是由于短链和长链的相互配合所带来的效果，此外还可以提高溶液内各组分的分散性，使脱模剂形成均匀的稳定体系，然而若小分子多元醇用量过多，脱模剂的附着力差，反之用量过少时，脱模剂难以在表面展开，同样易从表面脱落。

本文中的术语“多糖”是指由糖苷键结合的糖链，其中单糖的个数至少为10个的高分子聚合物，由相同的单糖组成的多糖为同多糖，由不同的单糖组成的多糖为杂多糖。

在一些优选的实施方式中，所述C)多糖为同多糖和/或杂多糖。

作为同多糖，可列举淀粉、纤维素、糖原、壳多糖、葡聚糖等；从提高脱模剂防腐变的角度考虑，在一些优选的实施方式中，所述同多糖为纤维素。

作为纤维素，可列举甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素等；从提高脱模剂耐温性的角度考虑，在一些优选的实施方式中，所述纤维素为羟丙基甲基纤维素。

作为杂多糖，可列举黄原胶、阿拉伯树胶、果胶等。

发明人在实际生产中发现，复配使用同多糖和杂多糖能够在保证脱模剂稳定性和附着力的同时，减少多糖类原料的用量，进而控制成本，其原因在于，同多糖与杂多糖不同的链式分子结构同时存在于体系中，能够相互嵌合交叉，形成更多的氢键，增加体系粘度，然而杂多糖的加入可能会缩短脱模剂的储存时间。

本文中的术语“pH调节剂”是指用于调整或保持体系pH值的化合物。

作为pH调节剂，可列举盐酸、乙酸、甲酸、乙酸钠、氢氧化钠、氨水等；优选为乙酸钠和氢氧化钠，其中乙酸钠为体系中的pH缓冲剂，氢氧化钠为中和剂。

在一些优选的实施方式中，所述A)10～30wt％含羧基的芳香族化合物、B)0.5～5wt％多元醇、C)0.1～3wt％多糖、D)5～10wt％pH调节剂之间的重量比为(50～60)：(2～5)：1：(25～30)。

发明人在大量的实践中发现，脱模剂中的多糖物质极易受到体系中离子浓度和亲水性基团的影响，当离子或亲水性基团与水分子的相互作用增多，会使多糖物质的溶解度降低而从体系中析出，使稳定性降低，保存时间缩短，也不利于在锭坯、挤压杆上的应用；多元醇和多糖所带来的性能相互影响，即产品的润湿性和附着力需要通过严格控制用量进行调节；此外多糖成分在高温下炭化同样具有隔离效果，并且还有一定的润滑效果，与芳香族化合物产生协同作用，但产品储存过程中易滋生微生物，造成腐败，含羧基的芳香族化合物有一定的防腐作用，然而用量过多会破坏体系平衡，使多糖析出，因此需对组分之间的比例做出限定。

本发明的又一目的是提供一种耐500℃以上高温的铝挤压脱模剂，其在上述实施方式的基础上，所述制备原料还包括E)0.5～2wt％硅酸盐。

本文中的术语“硅酸盐”是指以硅氧四面体相连作为骨架结构的硅酸盐化合物，其中硅氧四面体组成的骨架可为链状结构、层状结构等，同时硅酸盐大多具有较高的熔点。

在一些优选的实施方式中，所述硅酸盐为层状结构的硅酸盐，此类硅酸盐的分子结构中层之间的范德华力较弱，在外力作用下，层之间产生滑动，加入脱模剂后，在挤压杆和锭坯之间能够提高高温下的润滑效果。

作为层状结构的硅酸盐，可列举滑石粉、云母粉、硅酸镁铝、蒙脱石粉等；从提高脱模剂贮存稳定性的角度考虑，优选为硅酸镁铝。

发明人在研究过程中发现，加入硅酸镁铝的脱模剂贮存时间大大延长，高温下的储存也不会出现性能变化，挤压时隔离效果增加，其原因在于，硅酸镁铝在水中溶胀后，层状结构解聚重排形成立体网状结构，配合多糖的链状分子穿插其中，极大地改善了体系稳定性，在高温下仍能维持，喷涂在挤压杆表面上形成的薄膜微观上具有立体结构，即使在多糖炭化后仍能保留部分空隙，防止加工金属接触挤压杆。

本发明的又一目的是提供一种具有抗菌效果的脱模剂，其在上述实施方式的基础上，所述制备原料还包括F)0.01～0.1wt％杀菌剂。

作为杀菌剂，可列举山梨酸、山梨酸钾、卡松、尼泊金酯等。

本发明的又一目的是提供一种便于观察喷涂情况的脱模剂，其在上述实施方式的基础上，所述制备原料还包括适量色素，添加色素之后喷涂后的表面出现颜色，可以判断是否喷涂均匀。

本发明的第二方面提供了一种如上所述的铝挤压脱模剂的制备方法，包括以下步骤：按比例称取制备原料后，将A)10～30wt％含羧基的芳香族化合物、B)0.5～5wt％多元醇、C)0.1～3wt％多糖、D)5～10wt％pH调节剂分别在水中溶解，混合水溶液，过滤，出料。

上述制备方法中的加料顺序、稀释倍数、溶解、混合等操作可为本领域技术人员的常规操作。

实施例

以下通过实施例对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

实施例1

实施例1提供了一种铝挤压脱模剂，其制备原料包括：0.21wt％苯甲酸、16.89wt％间苯二甲酸、1wt％丙三醇、0.15wt％聚乙二醇(数均分子量为400)、0.3wt％羟丙基甲基纤维素、0.2wt％乙酸钠、8.3wt％氢氧化钠，余量为水。

本例还提供了一种如上所述的铝挤压脱模剂的制备方法，以配置1000kg脱模剂为例，包括以下步骤：

(1)将2.12kg的苯甲酸和168.93kg的间苯二甲酸加入反应釜中，并加入274kg的水，搅拌混合均匀；

(2)在搅拌条件下，将82.96kg的氢氧化钠缓慢溶于140.0kg的水中；

(3)在搅拌条件下，将氢氧化钠水溶液缓慢加入含有苯甲酸和间苯二甲酸反应釜中，待样品变为澄清透明的液体，得到组分A。

(4)将3.0kg的羟丙基甲基纤维素在搅拌的情况下溶解到300.0kg的水中，得到组分B。

(5)将1.5kg的聚乙二醇(PEG400)、10.0kg的丙三醇、2.0kg的乙酸钠依次溶解于15.0kg的水中，得到组分C。

(6)在搅拌的情况下，将组分C、组分B依次加入组分A中混合均匀，过滤，出料。

对比例1

对比例1提供了一种铝挤压脱模剂，其与实施例1的区别在于，所述间苯二甲酸替换为对苯二甲酸。

对比例2

对比例2提供了一种铝挤压脱模剂，其与实施例1的区别在于，所述间苯二甲酸替换为邻苯二甲酸。

对比例3

对比例3提供了一种铝挤压脱模剂，其与实施例1的区别在于，所述1wt％丙三醇、0.15wt％聚乙二醇(数均分子量为400)替换为1.15wt％聚乙二醇(数均分子量为400)。

对比例4

对比例4提供了一种铝挤压脱模剂，其与实施例1的区别在于，所述1wt％丙三醇、0.15wt％聚乙二醇(数均分子量为400)替换为0.5wt％丙三醇、0.65wt％聚乙二醇(数均分子量为400)。

将实施例1、对比例1～2用取样4倍重量的水稀释后应用于铝挤压加工中，锭坯材质为铝合金，直径为27.5cm，采用正向挤压，挤压速度1.8mm/s，将铝棒预热至450℃以上进行挤压。为保证使用性能，结合脱模剂的耐温特性，使用时对需离型润滑面使用喷涂工具做局部降温处理，再在锭坯和工具上喷涂脱模剂，以保证脱模剂在耐温范围内更好形成离型隔离膜。加工完成后观察铝剖面和挤压工具接触面，记录脱模性能，见表1。

表1

例	铝剖面	挤压杆接触面
			实施例1	剖面光亮平滑	无铝粘黏
对比例1	剖面光亮，出现少量微孔	少量铝粘黏
			对比例2	剖面发暗，出现微孔	少量铝粘黏
对比例3	剖面发暗，大量气泡微孔	出现铝粘黏
			对比例4	剖面发暗，出现少量微孔	少量铝粘黏

实施例2

实施例2提供了一种铝挤压脱模剂，其制备原料包括：0.14wt％苯甲酸、11.26wt％间苯二甲酸、0.6wt％丙三醇、0.1wt％聚乙二醇(数均分子量为400)、0.2wt％羟丙基甲基纤维素、0.2wt％乙酸钠、5.6wt％氢氧化钠，余量为水。

本例还提供了一种如上所述的铝挤压脱模剂的制备方法，其与实施例1类似。

对比例5

对比例5提供了一种铝挤压脱模剂，其与实施例2的区别在于，将0.2wt％羟丙基甲基纤维素替换为0.3wt％羟丙基甲基纤维素。

实施例3

实施例3提供了一种铝挤压脱模剂，其制备原料包括：0.31wt％苯甲酸、25.35wt％间苯二甲酸、1.5wt％丙三醇、0.22wt％聚乙二醇(数均分子量为400)、0.5wt％羟丙基甲基纤维素、0.5wt％乙酸钠、12.6wt％氢氧化钠，余量为水。

本例还提供了一种如上所述的铝挤压脱模剂的制备方法，其与实施例1类似。

对比例6

对比例6提供了一种铝挤压脱模剂，其与实施例3的区别在于，将0.5wt％羟丙基甲基纤维素替换为0.3wt％羟丙基甲基纤维素。

对实施例2、3和对比例5、6进行测试，将样品静置在80±2℃的烘箱内一周，取出观察，记录高温稳定性；室温下密闭静置3个月后，观察，记录防腐稳定性；脱模性能测试同上述，结果见表2。

表2

例	高温稳定性	防腐稳定性	铝剖面	挤压杆接触面
					实施例2	未分层	未变质	剖面光亮平滑	无铝粘黏
对比例5	出现分层	少量变质	剖面光亮，出现少量微孔	少量铝粘黏
					实施例3	未分层	未变质	剖面光亮平滑	无铝粘黏
对比例6	出现分层	出现分层	剖面发暗，出现微孔	少量铝粘黏

实施例4

实施例4提供了一种铝挤压脱模剂，其制备原料包括：0.21wt％苯甲酸、16.89wt％间苯二甲酸、1wt％丙三醇、0.15wt％聚乙二醇(数均分子量为400)、0.1wt％羟丙基甲基纤维素、0.1wt％黄原胶、0.2wt％乙酸钠、8.3wt％氢氧化钠，余量为水。

本例还提供了一种如上所述的铝挤压脱模剂的制备方法，其与实施例1类似，黄原胶与羟丙基甲基纤维素一起溶解。

本例的各项性能与实施例1处于同样水平。

实施例5

实施例5提供了一种铝挤压脱模剂，其制备原料包括：0.21wt％苯甲酸、16.89wt％间苯二甲酸、1wt％丙三醇、0.15wt％聚乙二醇(数均分子量为400)、0.3wt％羟丙基甲基纤维素、0.8wt％硅酸镁铝、0.2wt％乙酸钠、8.3wt％氢氧化钠，余量为水。

本例还提供了一种如上所述的铝挤压脱模剂的制备方法，其与实施例1类似，硅酸镁铝与羟丙基甲基纤维素一起在水中分散。

本例的各项性能与实施例1处于同样水平，且铝挤压加工中无需局部降温。

对比例7

对比例7提供了一种铝挤压脱模剂，其与实施例5的区别在于，所述硅酸镁铝替换为滑石粉。

对实施例5和对比例7进行高温稳定性测试和脱模性能测试，方法同上，结果见表3。

表3

通过实施例1～5和对比例1～7可以得知，本发明提供的一种铝挤压脱模剂具有科学的选料和配比，可以通过简便工艺生产得到成本低廉、环保无污染、无油污、好清洗的脱模剂，喷涂后脱模有效成分附着在工具和加工件表面，且能均匀铺展，延长了生产工具的使用寿命，提高成品率，此外产品可长期保存，实施例1～5均可在一般化学品贮存条件下保质6～12个月。更进一步的，实施例5还具有更好的高温应用性。

需要说明的是，上述发明是作为本发明的例示实施方式而提供的，但其只不过仅为例示，不做限定性解释。本领域技术人员所明了的本发明的变形例也包含在所附的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种铝挤压脱模剂，其特征在于，其制备原料至少包括：

A)10～30wt％含羧基的芳香族化合物；

B)0.5～5wt％多元醇；

C)0.1～3wt％多糖；

D)5～15wt％pH调节剂；

余量为水。

2.如权利要求1所述的铝挤压脱模剂，其特征在于，所述制备原料还包括E)0.5～2wt％硅酸盐。

3.如权利要求1所述的铝挤压脱模剂，其特征在于，所述制备原料还包括F)0.01～0.1wt％杀菌剂。

4.如权利要求1～3任一项所述铝挤压脱模剂，其特征在于，所述制备原料还包括适量色素。

5.如权利要求1所述的铝挤压脱模剂，其特征在于，所述A)含羧基的芳香族化合物的羧基官能度为1～3。

6.如权利要求1所述的铝挤压脱模剂，其特征在于，所述B)多元醇的羟基官能度为2～5。

7.如权利要求6所述的铝挤压脱模剂，其特征在于，所述B)多元醇包含聚合物多元醇。

8.如权利要求7所述的铝挤压脱模剂，其特征在于，所述聚合物多元醇的数均分子量为200～2000。

9.如权利要求1所述的铝挤压脱模剂，其特征在于，所述C)多糖为同多糖和/或杂多糖。

10.一种如权利要求1～9任一项所述的铝挤压脱模剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按比例称取制备原料后，将A)10～30wt％含羧基的芳香族化合物、B)0.5～5wt％多元醇、C)0.1～3wt％多糖、D)5～10wt％pH调节剂分别在水中溶解，混合水溶液，过滤，出料。