CN114905003B

CN114905003B - 一种铸造用水性脱模剂及其制备方法

Info

Publication number: CN114905003B
Application number: CN202110172960.6A
Authority: CN
Inventors: 唐磊; 刘烨; 赵秀娟; 时正康
Original assignee: Jinan Shengquan Group Share Holding Co Ltd
Current assignee: Jinan Shengquan Casting Materials Co ltd
Priority date: 2021-02-08
Filing date: 2021-02-08
Publication date: 2024-01-23
Anticipated expiration: 2041-02-08
Also published as: CN114905003A

Abstract

本发明提供一种铸造用水性脱模剂，包括以下重量份的组分：矿物油3～15份，硅油1～5份，消泡剂0.1～0.3份，太古油0.1份，0.1～1份OP‑10，水70～85份。本发明所得脱模剂具有良好的延展性和高温成膜性，在100～200℃能保持脱模剂膜能均匀的依附在模具上，不出现絮状现象；易于脱模，拔模力低至0.045N/cm³，脱模次数15次后还能保持良好的脱模效果，延长了模具使用寿命。本发明水性脱模剂含水量高，具有环保，对铸造工人友好型的特点，减少传统脱模剂对工人的伤害，且可降低成本。

Description

一种铸造用水性脱模剂及其制备方法

技术领域

本发明属于脱模剂技术领域，涉及一种铸造用水性脱模剂及其制备方法。

背景技术

铸造用脱模剂是一种介于模具和砂芯(型)之间的功能性物质，能于模具表面形成坚韧保护膜，隔离砂芯与模具的直接接触，而且涂覆一次，能反复脱模多次，从而增加模具寿命。主要由粉料加悬浮剂、功能助剂、溶剂组成。

目前，国内外铸造用脱模剂大多采用铝粉、铜粉、蜡粉与主体油、乳化剂、溶剂等成分组成。铝粉、铜粉的耐热性较好，能保证在溶剂挥发后保留在模具表面。但是它们的延展性、成膜性稍差，如果加入量少，则很难在模具形成一层致密的薄膜，影响砂芯的脱模性能；如果加入量大，则在模具表面形成堆积层，影响铸件尺寸和精度。蜡粉的致密性成膜性都较好，但软化点较低，受温度影响比较大，温度低时可在表面形成较硬的薄膜，温度高时薄膜层变软，影响脱模效果。

铸造用水性脱模剂适用于铸造湿砂机器造型及手工造型方法。在型砂温度与模具温度差距较大的不利环境下，也具有良好脱模性能，以实现降低或取消对型板的加热；含水性乳液，无火灾危险，安全性高；脱模剂与金属模具之间可形成物理、化学键结合，形成一层稳固的薄膜，可达到喷涂1次连续多次造型。但是，现有水性脱模剂存在耐热性差、成膜不均匀、长时间放置出现分层现象。由于在使用过程中模具需要加热，如果脱模剂的耐热性不好会严重影响成膜效果。

中国专利文献CN 110171082 A(201910404785.1)公开一种环氧树脂热固体用脱模剂及其制备方法，该环氧树脂热固体用脱模剂按重量份数计，包括下述原料：1份羧甲基纤维素、1～2份聚乙烯吡咯烷酮、1～2份聚脲、0.1～0.2份乳化剂、0.1～0.2份消泡剂、50～100份水、0.1～0.2份阻锈剂以及10～50份硅油。该专利以羧甲基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、聚脲复合乳液为主要组分，成膜快，有效组分分散均匀，产品质量稳定，配以少量阻锈剂和硅油，通过高速剪切技术制备得到环氧树脂热固体用脱模剂，该脱模剂涂刷在铸铁模具表面后，可在模具表面形成一种保护膜，阻止环氧树脂与模具接触，减少环氧树脂对模具的渗透和黏连作用，从而降低环氧树脂热固体脱模难度。

但是，上述专利适用于环氧树脂热固体，用于阻止环氧树脂与模具接触。当其应用于铸造砂芯脱模，用于分离金属模具与砂芯时，由于乳化剂和基础油的选择不合适，导致脱模剂的成膜性差，造成高温性能较差，长时间放置出现分层现象，且上述专利配方复杂。

发明内容

为了解决现有技术中存在的应用于金属模具和砂芯的水性脱模剂耐热性差、成膜不均匀、长时间放置出现分层现象，从而影响脱模效果的问题，本发明提供一种铸造用水性脱模剂及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种铸造用水性脱模剂，其特征在于，包括以下重量份的组分：矿物油3～15份，硅油1～5份，消泡剂0.1～0.3份，太古油0.1份，0.1～1份聚氧乙烯辛基苯酚醚-10(OP-10)，水70～85份。

所得脱模剂为乳白色液体，20℃下粘度为16～30厘泊，乳液中液滴直径是20～50μm，pH为6～8，固含量为6～30％。优选的，液滴直径为25～40μm。

本发明中矿物油和硅油组成主体油，太古油、OP-10组成复合乳化剂。复合乳化剂HLB值为8～10。HLB值为亲水亲油平衡值，HLB值越大代表亲水性越强，HLB值越小代表亲油性越强，一般而言HLB值从1～40之间。

优选的，所述硅油包括非水溶性硅油或水溶性硅油；矿物油包括工业白油、煤油中的一种。

进一步优选的，所述非水溶性硅油包括二甲基硅油、甲基硅油、氨基硅油中的一种或几种，所述水溶性硅油包括聚醚硅油。

优选的，所述水性脱模剂还包括1～5份聚乙二醇双油酸酯。

优选的，所述脱模剂包括以下重量份的组分：矿物油10～15份，硅油1～5份，消泡剂0.2份，太古油0.1份，0.1～1份OP-10，水80～85份，聚乙二醇双油酸酯1～5份。所述脱模剂固含量为17～21％，粘度为21～27厘泊。

优选的，所述消泡剂包括有机硅类、聚醚类、聚醚改性聚硅氧烷类消泡剂，进一步优选有机硅类消泡剂，具有消泡速度快、抑泡时间长、适用介质范围广的优势。

有机硅类消泡剂包括聚二甲基硅氧烷、氟硅氧烷、乙二醇硅氧烷。

为了得到上述水性脱模剂，本发明提供一下制备方法：

先把乳化剂、主体油、消泡剂高速混合均匀搅拌2～5分钟，然后在搅拌状态下缓慢加入水，保持转速在1500～3000转/分，继续乳化10～20分钟，即得。

本发明还提供上述水性脱模剂在分离金属模具与砂芯中的应用。

本发明还提供一种稀释的水性脱模剂，将上述水性脱模剂和水按照体积比1：1～10稀释得到。

本发明的有益效果：

(1)本发明配方成分简单，以硅油和矿物油为主体油，以太古油和OP-10为复合乳化剂制备水性脱模剂，所得脱模剂具有良好的延展性和高温成膜性。在100～200℃能保持脱模剂膜能均匀的依附在模具上，不出现絮状现象。本发明的脱模剂刷(喷)涂在模腔内，良好的延展性使得脱模剂在模腔内迅速展开，形成整体一片，不留间隙，溶剂挥发后形成一个整体膜，能起到良好的隔离。

(2)本发明脱模剂刷(喷)涂在模腔内，溶剂挥发后形成的薄膜能较好地附着在模具上，不会随着砂芯(型)而带走，因而可保持较长的脱模时间。本发明脱模剂易于脱模，拔模力低至0.045N/cm³，脱模次数15次后还能保持良好的脱模效果，延长了模具使用寿命。

(3)本发明脱模剂不影响铸件的外观和质量，能够提高铸件精度。本发明脱模剂刷(喷)涂在模腔内，能够快速形成一层薄致密层，喷涂后1～3分钟即可成膜，对铸件尺寸影响极小。

(4)本发明水性脱模剂含水量高，具有环保，对铸造工人友好型的特点，减少传统脱模剂对工人的伤害，且可降低成本。

(5)本发明的水性脱模剂为乳白色的液体，长时间放置不分层，且可以加入1～10体积倍数的水稀释使用，进一步降低成本。

具体实施方式：

以下实施例是对本发明的进一步说明，但本发明并不局限于此。

实施例所得乳液中液滴直径是20～50μm，液滴直径采用聚焦光束反射测量仪(FBRM)进行测量。

实施例1：

一种铸造用水性脱模剂及其制备方法，

先把0.1份太古油、1份OP-10与1份二甲基硅油、3份煤油，0.2份聚二甲基硅氧烷高速混合均匀，然后在搅拌状态下缓慢加入水70份，保持转速在2600转/分，继续乳化10分钟后，即得成品。

得到的水性脱模剂的粘度是18厘泊(20℃)；pH为7.1；比重为0.8～1.0g/mL，固含量为6.6％；液滴直径26～36μm。

实施例2：

一种铸造用水性脱模剂及其制备方法，

先把0.1份太古油、0.1份OP-10与5份二甲基硅油、0.2份氟硅氧烷、10份工业白油高速混合均匀，然后在搅拌状态下缓慢加入水85份，保持转速在2800转/分，继续乳化15分钟后，即得成品。得到的水性脱模剂粘度是17厘泊(20℃)，pH为7.5，固含量为15％；液滴直径25～33μm。

实施例3：

一种铸造用水性脱模剂及其制备方法，

先把0.1份太古油、1份OP-10、1份聚乙二醇双油酸酯与1份二甲基硅油、15份工业白油、0.2份乙二醇硅氧烷高速混合均匀，然后在搅拌状态下缓慢加入水85份，保持转速在2600转/分，继续乳化10分钟后，即得成品。得到的水性脱模剂粘度是21厘泊(20℃)；pH为7.1，固含量为17.7％；液滴直径31～36μm。

实施例4：

一种铸造用水性脱模剂及其制备方法，

先把0.1份太古油、0.1份OP-10、5份聚乙二醇双油酸酯与5份二甲基硅油、0.2份聚二甲基硅氧烷、10份工业白油高速混合均匀，然后在搅拌状态下缓慢加入80份水，保持转速在2800转/分，继续乳化15分钟后，即得成品。得到的水性脱模剂粘度是27厘泊(20℃)，pH为7，固含量为20.3％；液滴直径35～34μm。

实施例5：

一种水稀释的铸造用水性脱模剂，

将实施例4的脱模剂兑入5倍体积的水，得到的水性脱模剂粘度是5厘泊(20℃)；液滴直径10～15μm。

对比例1：

一种铸造用水性脱模剂及其制备方法，

先把太古油0.1份、1份OP-10与二甲基硅油4份、0.2份聚二甲基硅氧烷高速混合均匀，然后在搅拌状态下缓慢加入水70份，保持转速在2600转/分，继续乳化10分钟后，即得成品。得到的水性脱模剂粘度是8厘泊(20℃)，pH为7.1；液滴直径14～21μm。

对比例2：

一种铸造用水性脱模剂及其制备方法，

先把0.2份OP-10与二甲基硅油5份、0.2份氟硅氧烷、10份工业白油高速混合均匀，然后在搅拌状态下缓慢加入水85份，保持转速在2800转/分，继续乳化15分钟后，即得成品。得到的水性脱模剂粘度是11厘泊(20℃)，pH为7.4；液滴直径18～25μm。

对比例3：

一种铸造用水性脱模剂及其制备方法，

先把0.5份太古油、1份OP-10、1份聚乙二醇双油酸酯与1份二甲基硅油、15份工业白油、0.2份乙二醇硅氧烷高速混合均匀，然后在搅拌状态下缓慢加入水85份，保持转速在2600转/分，继续乳化10分钟后，即得成品。得到的水性脱模剂粘度是14厘泊(20℃)，pH为7.2；液滴直径21～30μm。

对比例4：

一种铸造用水性脱模剂及其制备方法，

先把0.2份OP-10、5份聚乙二醇双油酸酯与5份二甲基硅油、0.2份聚二甲基硅氧烷、10份工业白油高速混合均匀，然后在搅拌状态下缓慢加入80份水，保持转速在2800转/分，继续乳化15分钟后，即得成品。

得到的水性脱模剂粘度是15厘泊(20℃)，pH为7.1；液滴直径24～32μm。

对比例5：

其他同实施例4，不同的是，使用0.2份太古油和5份聚乙二醇双油酸酯作为乳化剂。

得到的水性脱模剂粘度是6厘泊(20℃)，pH为7；液滴直径11～16μm。

脱模剂拔模力和脱模次数检测：

拔模力也称脱模力，指为了克服塑件冷却时对型芯的收缩包紧力、大气压力、粘附力等而施加给塑件，使其顺利从模腔中脱出的力。

拔模力：在不锈钢模具表面均匀喷涂脱模剂，于室温(20～25)℃，干燥1-3min，形成脱模剂涂层。然后将混合均匀的树脂砂填入不锈钢模具中压实，待完全固化后，用液压强度机将不锈钢模具和砂块分离的力称之为拔模力。

脱模次数：将树脂砂射芯机的模具上均匀喷涂脱模剂，用射芯机制“8”字型试块，当树脂砂试块与金属模具分离时的声音明显增大时，记下“8”字型试块的组数，即为脱模剂的脱模次数。

成膜厚度：

在清除干净的金属材质砂型模具表面涂刷一层脱模剂，将其自然晾干，观察脱模效果。

表1：

由表1可以看出，本发明脱模剂，使用矿物油和硅油共同作为主体油比单一使用硅油时脱模效果更好。本发明脱模剂使用太古油和OP-10复合作为乳化剂，比单一使用太古油或者OP-10乳化剂效果更好，脱模次数更多。而用太古油、OP-10和聚乙二醇双油酸酯三种乳化剂复配使用时，效果更好，脱模次数可以达到15次；该水性脱模剂即使用水稀释5倍，依然具有很好的脱模效果。

Claims

1.一种铸造用水性脱模剂，其特征在于，包括以下重量份的组分：矿物油3~15份，二甲基硅油1~5份，消泡剂0.1~0.3份，太古油0.09~0.11份，0.1~1份聚氧乙烯辛基苯酚醚-10（OP-10），水70~85份；太古油和OP-10组成复合乳化剂，所述复合乳化剂HLB值为8~10。

2.根据权利要求1所述的脱模剂，其特征在于，所述矿物油包括工业白油、煤油中的一种。

3.根据权利要求1所述的脱模剂，其特征在于，所述水性脱模剂还包括1~5份聚乙二醇双油酸酯。

4.根据权利要求3所述的脱模剂，其特征在于，包括以下重量份的组分：矿物油10~15份，硅油1~5份，消泡剂0.2份，太古油0.1份，0.1~1份OP-10，水80~85份，聚乙二醇双油酸酯1~5份。

5.根据权利要求1所述的脱模剂，其特征在于，所述消泡剂包括有机硅类、聚醚类、聚醚改性聚硅氧烷类消泡剂；所述有机硅类消泡剂包括聚二甲基硅氧烷、氟硅氧烷、乙二醇硅氧烷。

6.权利要求1~2任一项所述脱模剂的制备方法，其特征在于，

先把复合乳化剂、矿物油、二甲基硅油、消泡剂高速混合均匀搅拌2~5分钟，然后在搅拌状态下缓慢加入水，保持转速在1500~3000转/分，继续乳化10~20分钟，即得。

7.权利要求1~5任一项所述脱模剂或权利要求6所述方法制备的脱模剂在分离金属模具与砂芯中的应用。

8.一种稀释的铸造用水性脱模剂，其特征在于，将权利要求1~5任一项所述脱模剂或权利要求6所述方法制备的脱模剂和水按照体积比为1：1~10稀释得到。