CN117066443A - 一种无硅压铸脱模剂及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无硅压铸脱模剂及其制备方法和应用，该脱模剂包括以下质量分数的原料组分：基础油脂微乳液30％‑50％：高分子微乳液10％‑50％：添加剂0％‑2％，余量为水。其制备步骤为S1：将基础油酯和乳化剂通过相变乳化法乳化形成基础油脂微乳液；S2：将高分子材料和乳化剂一起通过相变乳化法乳化形成高分子微乳液；S3：混合基础油脂微乳液、高分子微乳液、添加剂和水。该脱模剂用于新型铝材的压铸。与现有技术相比，本发明的无硅脱模剂具有极好的耐高温性能以及成膜性能，避免工件成型过程中的粘模现象且在加入前不需要对新型铝材进行热处理，减少了碳排放，能够节能减排。

Description

一种无硅压铸脱模剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于脱模剂技术领域，尤其是涉及一种无硅压铸脱模剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着近些年环保的要求，车身结构件正在逐步减少热处理，这样就意味着新型铝材的使用越来越多。新型铝材所生产的结构件可以免除后续热处理工艺，而且比较大型的结构件，如果做热处理也容易变形，而且无热处理工艺，提高了节能减排，减少碳排放。但是同时对压铸成型的脱模剂提出了更高的要求。

传统的脱模剂通常为含硅脱模剂，如果有热处理工艺的话，结构件表面有机硅残留物可以被燃烧掉，对后续的涂装粘接无影响。但是，如果没有热处理，硅本身特有的低表面能，使其容易残留在工件表面，影响产品后续粘接和涂装。所以需要既能满足压铸工艺，同时又不影响后续粘接和涂装的新型涂料。

同时，新型铝材的熔融温度非常高，并且很粘，流动性略差，对脱模剂的助成膜性和耐温性能有相当高的要求。

CN106311968A公开了一种铝合金模板脱模剂及其制备方法，该发明的铝合金模板脱模剂，由如下重量份数的原料组成：聚乙烯蜡10～20份，聚乙烯醇1～5份，硅油4～9份，硼砂2～6份，滑石粉19～27份，十二烷基苯磺酸钠6～14份，十六烷基三甲基氯化铵0.2～1.3份，复配乳化剂5～10份，双氯酚0.05～0.2份，氧丙烯氧化乙烯甘油醚0.1～0.25份，缓蚀剂0.2～1.4份，水60～90份；该发明的制备方法简单，通过添加复配乳化剂、双氯酚和缓蚀剂，使得脱模剂更加安全、清洁、无污染，与传统的油基脱模剂相比，具有冷却效果好、不产生堆积、铸件表面质量好的优点，但是脱模剂的喷涂时间较长，脱模剂的厚度控制不好时不易脱模，且脱模后铸件表面易产生缺陷。

CN109014023A公开了一种水基脱模剂及其制备方法和使用方法，包括如下组分：20～30份的改性有机聚硅氧烷、10～20份的氧化聚乙烯蜡和硅蜡的复合物、1～5份的阴离子表面活性剂、1～5份的非离子表面活性剂、1～5份的防氧化剂、0.1～1份的杀菌剂和50～70份的水。该水基脱模剂，可耐400～600℃的高温，稳定性强，脱模性好，污染少，但是仍需要对模具进行热处理后再加入脱模剂，仍然会造成制作大型新型铝材结构件会容易变形。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种无硅压铸脱模剂及其制备方法和应用，该脱模剂在进行压铸工艺时不用进行热处理且不影响后续粘接与涂装。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明一方面给提供了一种无硅压铸脱模剂，该脱模剂包括以下质量分数的原料组分：基础油脂微乳液30％-50％，高分子微乳液10％-50％，添加剂0％-2％，余量为水。

进一步地，所述添加剂为极压润滑添加剂、抗磨剂、抗氧化剂、分散剂、防锈剂、消泡剂或杀菌剂中的一种或多种。

进一步地，所述基础油脂微乳液包括基础油脂和乳化剂，所述高分子微乳液包括高分子材料和乳化剂。

更进一步地，所述基础油酯为菜籽油、合成酯、环烷油、聚醚、矿物油或合成烃类中的一种或几种。其中优选为合成酯，该合成酯为2％-15％的季戊四醇、2％-15％的三羟甲基丙烷酯及70％-96％多元醇酯的混合物，其中多元醇酯为二元醇脂肪酸酯、双季戊四醇酯、二元醇苯甲酸酯或甘油三乙酸酯中的一种或多种，其中优选为双季戊四醇酯。

更进一步地，所述高分子材料为蜡乳液、聚丁烯乳液、聚氨酯乳液、液体橡胶乳液、液体石蜡、聚异丁烯乳液、聚丁二烯乳液或丙烯酸乳液中的一种或几种

更进一步地，所述蜡乳液为巴西棕榈蜡乳液、聚乙烯蜡乳液、聚丙烯蜡乳液、酯基蜡乳液或费托蜡乳液中的一种或多种，其中优选为蜡乳液。

更进一步地，所述乳化剂为阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂或非离子表面活性剂一种或几种，其中优选为阴离子表面活性剂，该阴离子表面活性剂优选为十二烷基苯磺酸钠。

另一方面本发明提供了一种无硅压铸脱模剂的制备方法，包括以下制备步骤：

S1：将基础油酯和乳化剂通过相变乳化法乳化形成基础油脂微乳液；

S2：将高分子材料和乳化剂一起通过相变乳化法乳化形成高分子微乳液；

S3：混合基础油脂微乳液、高分子微乳液、添加剂和水。

进一步地，在S1中，相变乳化法中各组分具体操作方法为：在基础油脂中不断入水和乳化剂，搅拌，直到基础油脂、乳化剂、水的质量之比(10-15)：(5-7)：4.5；

在S2中，相变乳化法中各组分具体操作方法为：在高分子材料中不断入水和乳化剂，搅拌，直到高分子材料、乳化剂、水的质量之比(15-25)：(2-8)：4.5；

在S3中，基础油脂微乳液、高分子微乳液、添加剂、水的混合质量用量之比为：基础油脂微乳液30％-50％，高分子微乳液10％-50％，添加剂0％-2％，余量为水。

最后本发明还提供了无硅压铸脱模剂的应用，用于新型铝材的压铸。

与现有技术相比，本发明具有以下效益：

(1)新型铝材含铁量少，容易粘模，本申请的无硅脱模剂具有极好的耐高温性能以及成膜性能，避免工件成型过程中的粘模现象。

(2)本申请的脱模剂对后续粘接高度兼容。

(3)本申请脱模剂在加入前不需要对新型铝材进行热处理，减少了碳排放，能够节能减排，呼应了碳中和。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。

如无具体说明，本发明的各种原料均可市售购得，或根据本领域的常规方法制备得到。下述合成酯为质量分数为7.5％季戊四醇酯、7.5％三羟甲基丙烷酯以及85％双季戊四醇酯的混合物，所用聚丁烯的摩尔质量分子量为6000g/mol，所用聚乙烯蜡乳液的熔点为130度，所以液体石蜡为aladdin品牌，所用聚丙烯蜡乳液的熔点为160度，合成微乳液时用的乳化剂为阴离子表面活性剂，其中优选为十二烷基苯磺酸钠。

实施例1

在去离子水中加入合成酯制作40-50％浓度的微乳液25％(其中加入合成酯的重量份数为15份、阴离子表面活性剂的重量份数为5份)，美孚PAO合成碳氢油制作的40-50％浓度的微乳液8％(其中加入美孚PAO的重量份数为15份、阴离子表面活性剂的重量份数为5份)，环烷油(Nynas品牌)制作的40-50％浓度的微乳液10％(其中加入环烷油(Nynas品牌)的重量份数为15份、阴离子表面活性剂的重量份数为5份)以及聚丁烯制作30-40％的微乳液6％(其中加入聚丁烯的重量份数为15份、阴离子表面活性剂的重量份数为8份)，添加5％的聚乙烯蜡乳液，以及0.5％浓度的异噻唑啉酮类杀菌剂，1％的多元羧酸-乙醇胺类防锈剂。

实施例2

在去离子水中加入合成酯制作40-50％浓度的微乳液30％(其中加入合成酯的重量份数为15份、阴离子表面活性剂的重量份数为5份)，美孚PAO合成碳氢油40-50％浓度的微乳液6％(其中加入美孚PAO的重量份数为15份、阴离子表面活性剂的重量份数为5份)，环烷油(Nynas品牌)40-50％浓度的微乳液7.5％(其中加入环烷油(Nynas品牌)的重量份数为15份、阴离子表面活性剂的重量份数为5份)，聚丁烯30-40％浓度的微乳液6％(其中加入聚丁烯的重量份数为15份、阴离子表面活性剂的重量份数为8份)，添加5％的聚乙烯蜡乳液，以及0.5％浓度的异噻唑啉酮类杀菌剂，1％的多元羧酸-乙醇胺类防锈剂。

实施例3

在去离子水中加入合成酯制作40-50％浓度的微乳液40％(其中加入合成酯的重量份数为15份、阴离子表面活性剂的重量份数为5份)，使用聚丁烯制作30-40％的微乳液6％(其中加入聚丁烯的重量份数为15份、阴离子表面活性剂的重量份数为8份)，添加5％的聚丙烯蜡乳液，以及0.5％浓度的异噻唑啉酮类杀菌剂，1％的多元羧酸-乙醇胺类防锈剂。

实施例4

在去离子水中加入合成酯制作40-50％浓度的微乳液40％(其中加入合成酯的重量份数为15份、阴离子表面活性剂的重量份数为5份)，以及液体石蜡制作30-40％的微乳液8％(其中加入液体石蜡的重量份数为15份、阴离子表面活性剂的重量份数为8份)，添加5％的聚丙烯蜡乳液，以及0.5％浓度的异噻唑啉酮类杀菌剂，1％的多元羧酸-乙醇胺类防锈剂。

性能测试试验：

1.高温成膜性能测试

与含硅类的脱模剂乳液做对比。

使用高温成膜的方法来验证产品耐高温性能和成膜性能，样品的有效含量都调整为20％，喷涂方式为有气喷涂，喷涂量为2g，喷涂压力为5kg，将测试样品喷涂在加热到350℃的钢板表面，测试结果为钢板表面的有效残余量占初始喷涂量2*20％的比例，同时和同样条件下的含硅脱模剂做对比。每个实施例做五组平行样品结果如下表所示：

测试1

测试2

测试3

测试4

测试5

平均数值

含硅脱模剂

实施例1

8.26％

8.51％

8.55％

8.43％

8.41％

8.43％

8.50％

实施例2

9.71％

9.82％

9.82％

9.78％

9.76％

9.78％

8.50％

实施例3

10.41％

10.41％

10.30％

10.30％

10.31％

10.35％

8.50％

实施例4

10.21％

10.25％

10.30％

10.28％

10.35％

10.28％

8.50％

2.粘接测试

使用该脱模剂在压铸机上用新型铝材压铸试片，压铸的试片切割成25*100mm大小，不做任何表面处理。使用环氧结构胶做剪切测试，每组测五个样品，记录每组剪切强度和失效模式，剪切测试速度50mm/min,搭接面积25*10mm，胶层厚度0.2mm，测试结果如下表所示：

	平均剪切强度MPa	平均失效模式
			实施例1	32.18	98％CF 2％AF
实施例2	33.82	100％CF
			实施例3	34.82	100％CF
实施例4	34.00	100％CF
			含硅脱模机	9.82	85％AF

对比例1

与实施例3相对，绝大部分相同，除了不添加高分子材料聚丁烯制作的为乳液,用聚乙烯蜡乳液替代,其高温润湿性为7.22％，相比对比例3降低很多。

对比例2

与实施例3相对，绝大部分相同，除了合成酯制作的微乳液，所采用的合成酯为三羟甲基丙烷酯，其高温润湿性为4.98％，相比对比例3降低很多。

对比例3

与实施例3相对，绝大部分相同，除了合成酯制作的乳液，所采用的为PAO乳液和环烷油乳液各25％，其高温润湿性为6.98％，相比对比例3降低很多。

由高温成膜测试跟粘接测试可知，本配方最大的优势在于,满足压铸之后的粘接性能,但是同时不牺牲压铸过程中的高温性能,尤其是在350度以内,和含硅配方接近,甚至部分配方相对含硅材料来说耐高温性更好一些,也是因为这款合成酯在350度以内的耐温性比较好,所以量多的时候效果也更好.

因为硅类材料的表面面能很低,所以容易吸附在基材表面,导致后续粘接材料很难跟基材附着,但是本配方就没有这类的担忧,同时,本配方中选用大量的合成酯,里面有极性基团存在,对粘接也有一定的促进作用。

本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种无硅压铸脱模剂，其特征在于，该脱模剂包括以下质量分数的原料组分：基础油脂微乳液30％-50％，高分子微乳液10％-50％，添加剂0％-2％，余量为水。

2.根据权利要求1所述的一种无硅压铸脱模剂，其特征在于，所述添加剂为极压润滑添加剂、抗磨剂、抗氧化剂、分散剂、防锈剂、消泡剂或杀菌剂中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的一种无硅压铸脱模剂，其特征在于，所述基础油脂微乳液包括基础油脂和乳化剂，所述高分子微乳液包括高分子材料和乳化剂。

4.根据权利要求3所述的一种无硅压铸脱模剂，其特征在于，所述基础油酯为菜籽油、合成酯、环烷油、聚醚、矿物油或合成烃类中的一种或几种。

5.根据权利要求3所述的一种无硅压铸脱模剂，其特征在于，所述高分子材料为蜡乳液、聚丁烯乳液、聚氨酯乳液、液体橡胶乳液、液体石蜡、聚异丁烯乳液、聚丁二烯乳液或丙烯酸乳液中的一种或几种。

6.根据权利要求5所述的一种无硅压铸脱模剂，其特征在于，所述蜡乳液为巴西棕榈蜡乳液、聚乙烯蜡乳液、聚丙烯蜡乳液、酯基蜡乳液或费托蜡乳液中的一种或多种。

7.根据权利要求3所述的一种无硅压铸脱模剂，其特征在于，所述乳化剂为阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂或非离子表面活性剂一种或几种。

8.如权利要求1-7任一所述的一种无硅压铸脱模剂的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：

S1：将基础油酯和乳化剂通过相变乳化法乳化形成基础油脂微乳液；

S2：将高分子材料和乳化剂一起通过相变乳化法乳化形成高分子微乳液；

S3：混合基础油脂微乳液、高分子微乳液、添加剂和水。

9.根据权利要求8所述的一种无硅压铸脱模剂的制备方法，其特征在于，在S1中，相变乳化法中各组分具体操作方法为：在基础油脂中不断入水和乳化剂，搅拌，直到基础油脂、乳化剂、水的质量之比(10-15)：(5-7)：4.5；

在S2中，相变乳化法中各组分具体操作方法为：在高分子材料中不断入水和乳化剂，搅拌，直到高分子材料、乳化剂、水的质量之比(15-25)：(2-8)：4.5；

在S3中，基础油脂微乳液、高分子微乳液、添加剂、水的混合质量用量之比为：基础油脂微乳液30％-50％，高分子微乳液10％-50％，添加剂0％-2％，余量为水。

10.如权利要求1-7任一所述的一种无硅压铸脱模剂的应用，用于新型铝材的压铸。