Vol . 8 No . 4
Dec . 2011
邵阳学院学报(自然科学版)
Journal of Shaoyang University(Natural Science Edition)
第 8卷 第 4期
2011年 12月
文章编号:1672- 7010(2011)04- 0060- 05
环保型水溶性脱模剂的研制
收稿日期:2011- 06- 28
作者简介:胡建明(1967-),男,湖南株州人.讲师.研究方向:工业分离.
胡建明 1,佘斌 2
(1.邵阳学院生物与化学
系,湖南邵阳,422000;2.邵东县教育局,湖南邵东县 422800)
摘 要:本文制备了一种绿色环保型水溶性脱模剂.通过改变硅油、
面活性剂等的配比,以改善水溶性
脱模剂的稳定性及脱模效果.该脱模剂具有很好的乳化稳定性,脱模效果好,并且不含有毒物质,是一种环境友
好的脱模剂.最后,对该脱模剂的 PH值、消泡性、抗腐蚀性、储存安定性进行了试验,效果较为理想.另外,该脱
模剂具有制备简单、价格低廉等特点.
关键词:水溶性;脱模剂;制备
中图分类号:TQ423 文献标识码:A
Research and Preparation of the Environment- fr iendly
Water- soluble Releasing Agent
HU Jian- ming,SHE Bin
Abstract: In this paper, a new kind of green water- soluble releasing agent has been prepared. Good emulsion stability and pat-
tern drawing effect of the water- soluble releasing agent was achieved by changing the ratio of methyl silicone oil, surface active agents
and other additives. The environment- friendly water- soluble releasing agent containing no any poisonous matters showed excellent
emulsion stability and pattern drawing effect. Finally, the pH value, the antifoam property, the corrosion resistance, and the storage sta-
bility of the water- soluble releasing agent appear good properties in our experiments. In addition, the water- soluble releasing agent has
such characters as easy preparation and lowcost.
Key words: water- soluble; releasing agent; preparation
(1.Department of Biological and Chemical Shaoyang University, Shaoyang Hunan,422000, china;
2. Education Bureau of Shaodong County, Shaodong, Hunan 422800, china)
0前言
脱模剂[1]是为防止成型的复合材料制品在模
具上粘着,而在制品与模具之间施加一类隔离膜,
以便制品很容易从模具中脱出,同时保证制品表
面质量和模具完好无损常用的,它是介于模具与
制品之间的功能性物质,在橡胶、塑料[2]制造工业
中,制造模型产品时,为了脱模、提高生产效率、延
长模具使用寿命,同时使产品光洁、尺寸合格、减
少废品,而需使用的必不可少的一种助剂[3- 5].
在工业生产中,有些塑料如酚、环氧、聚酯、高
压聚乙烯等成型时比较难脱模,采用传统的石蜡
或硅油,往往不能满足要求,特别是在不饱和聚
酯、环氧树脂成型的过程中,新型脱模剂的选择应
用已成为不可缺少的重要内容. 脱模时要求具有
一定的热稳定性,不腐蚀模具,具有化学惰性,不
与树脂中的组分反应,不残留分解物,不影响制品
色泽和加工性好,清洗性好,易成型,脱模性能优
良,不污染环境等.
目前,国产脱模剂多为油类.油类脱模剂原材
料少,成本高,易产生油雾,加工现场空气污浊程度
高,对操作工人的健康产生危害.而水溶性脱模剂
操作安全,无油雾,对环境污染小,对人体健康损害
小,且使用方便,逐步发展成油基脱模剂的代替品.
现在市场上的水溶性脱模剂大多为进口产品,价格
高,因此,开发此类产品有十分重要的意义[6].
与传统的脱模剂相比,新型脱模剂具有选择
粘附力强,能优先粘附在模具上而不传递给成型
件,同时还能对树脂表面起到改性作用,有利于树
脂流动性,提高成型件表面的质量[7].
我们主要通过改变基础油、表面活性剂、防锈
剂、防腐剂、pH调整剂、金属离子掩蔽剂、防毒杀
菌剂等的配比,以达到提高脱模效果的要求.
1实验部分
1.1仪器
具塞量筒 (1个),恒温干燥箱,pH试纸,冰箱,
玻璃罩,恒温器,铁片 (2 个),铜片 (2 个),铝片 (2
个),玻璃片 (2个),滴定管 (1个),大烧杯 (2只),小
烧杯 (4只),玻璃棒 (1只),量筒 (2个),滴液管 (2),
洗耳球,电磁加热搅拌器,塑料,电子天平.
1.2药品
25#变压器油 (30mL),烷基苯磺酸钠 (200g),
烷基聚氧乙烯醚 (10mL),甲基硅油 (200mL),防锈
剂 (20mL),聚乙烯醇 (200g),乙醇 (20mL),司班
60 (100g),聚乙二辛基苯基醚 (20mL),丙酮 (20mL).
1.3配方
水溶性脱模剂是由油、水和表面活性剂等组分
组成.本方法中,以甲基硅油为主要添加剂,用表面
活性剂分散适量水中,形成均匀、稳定的乳化液.
对于原始配方的表面活性剂用量为 20%左
右,这样才能保证油滴细化,体系才具有高度的稳
定性.单一的乳化剂很难形成稳定的乳化液.经过
大量实验,得到改善后的配方,有较好的效果,实
验结果见表 3.
实验表明,稳定的乳化液的配方为:甲基硅油
表 3原始乳化剂的匹配及效果
Tab.3 Formula and effect of original emulsifying agent
表 1脱模剂的原始配方 (100%)
Tab.1 Original ingredient of releasing ageng
表 2脱模剂的原始选择与效果
Tab.2 Original choice and effect of releasing agent
第 4期 胡建明 1,佘斌 2:环保型水溶性脱模剂的研制 61
表 4脱模剂的优化配方
Tab.4 Optimized fomula of releasing agent
(35%),聚乙烯醇(10%),司班 60(10%),水 (余量).水
溶性脱模剂的原始配方只是简单的乳液,没有防
锈杀菌功能,通过对它改良,可以得到既具有原始
配方的优点,又有防锈、防腐性.优化配方见表 4
1.3.1水溶性脱模剂基础油的选择
虽然水溶性脱模剂中基础油的含量较低,但
它直接影响产品的乳化分散性能. 水溶性脱模剂
中加有大量的添加剂,一定程度上势必增加产品
的粘度.因此,水溶性脱模剂选用粘度较低的基础
油[1]作为脱模剂,甲基硅油可单独用,但单独的甲
基硅油是一种油性脱模剂,我们需要的是可稳定
分散在水中的,形成水基脱模剂.因此,选择甲基
硅油为水溶性脱模剂的主要添加剂.
1.3.2水溶性脱模剂表面活性剂的选择
水溶性脱模剂中分散相的高度细化和体系的
稳定性是依靠表面活性剂润湿、分散、乳化和增溶
等作用实现的.在水溶性脱模剂中,表面活性剂的
用量为 10- 25%,以保证分散相油滴细化,使体系
保持高度的稳定性. 通过调整阴离子和非离子表
面活性剂的配比,以获得最佳的均匀和稳定的体
系[8].
1.3.3水溶性脱模剂防锈剂的选择
为了保护金属模具不受乳液的侵蚀,要加入
防锈缓蚀剂,在金属表面形成保护膜.水溶性防锈
缓蚀剂有:亚硝酸钠、苯并三氮唑、硼酸、三乙醇
胺、磷酸盐、铬酸盐、苯甲酸钠、钼酸钠和无水碳酸
钠等.这类防锈缓蚀剂多为电解质,用于乳液时用
量不易过大,以免发生电解破坏乳液稳定性.亚硝
酸钠致癌,铬酸盐有毒,污染环境,磷酸盐污染环
境. 开发新型的的无毒无害的防锈剂是发展的趋
势.目前利用多种无毒添加剂的协同效应,如:有
机胺类、及硼酸盐、苯并三氮唑等复配型的高效防
锈剂.
1.3.4水溶性脱模剂消泡剂的选择
消泡剂的作用是抑制泡沫的产生,气泡导致
覆盖不均匀,从而使模具与产品粘连.消泡剂的作
用是避免形成稳定的泡沫.它能吸附在泡沫膜上,
破坏膜的均匀性,从而达到消除泡沫的目的.最常
用的是甲基硅油,我们用它作为基础油,这里也用
作消泡剂.
1.3.5水溶性脱模剂防霉杀菌剂的选择
乳液易使细菌生长而发生霉变,使其使用周
期缩短.常用的防霉杀菌剂有甲醛、酚类、水杨酸
类、杂环化合物.甲醛、酚类、水杨酸类、杂环化合
物对人体健康不利,我们选用油酸.
1.3.6水溶性脱模剂 pH值调整的选择
通过实验,水溶性脱模剂的酸度必须保持在
一定的范围之内才可以不对金属造成危害. 最后
得到了乳液 pH值保持在 8- 10之间的最佳条件,
pH值过低易生长细菌,过高则铝易受腐蚀.
1.3.7水溶性脱模剂金属离子掩蔽剂的选择
乳液中可能含有钙镁离子,应当掩蔽,选用
EDTA作为金属离子掩蔽剂,它可以很好的结合
金属阳离子,用量根据情况而定.
2水溶性脱模剂优化的制备过程
水溶性脱模剂是油、水、表面活性剂等组成.
在制备过程中,表面活性剂聚乙烯醇是块状的聚
合物,不易溶于水.本实验用聚合度为 800左右的
聚乙烯醇,先在常温下,水里搅拌 0.5小时,再在
90℃的水中搅拌两个小时,聚乙烯醇溶解.加入阴
离子、非离子表面活性剂搅拌,再加入甲基硅油,
司班 60,金属离子掩蔽剂,防霉杀菌剂,PH至调
整剂,搅拌到透明均一.
2.1水溶性脱模剂优化的选择
水溶性脱模剂是由油、水、表面活性剂等组
成,不同的组分对该脱模剂的稳定性影响较大.关
于脱模剂的优化配方的稳定性见表 5.
62 邵阳学院学报(自然科学版) 第 8卷
优化稳定乳化液的配方:甲基硅油 (消泡剂)
(20%)、聚乙烯醇(5.5%)、司班 60 (5.5%)、阴离子与
非离子表面活性剂 (0.3+0.5)、金属离子掩蔽剂
(0.5%)、pH调整剂(0.05%)、防霉杀菌剂(0.05%)、水
(余量)、防锈剂 (1%).
3结果及分析
3.1 pH值
初测乳化液的 pH 值大约为 7,应当调到
8- 10之间,pH值过低易滋长细菌,过高腐蚀金属
铝,用金属离子掩蔽剂调到 8.
3.2消泡性
将原溶液六倍稀释液于 100 mL量筒中,液面
80 mL左右,盖好橡皮塞,上下摇动 2分钟,摇动
频率为 100次每分钟.然后静置 10分钟液面残留
泡沫体积为 1.2 mL.
3.3乳化液的稳定性
(1)室温下,将 50 mL乳化液于滴定管中,静
置 24小时,稳定,无沉淀,无分层.
(2)室温下,将 50 mL乳化液六倍稀释液于滴
定管中,静置 24小时,稳定,无沉淀,无分层.
3.4储存安定性实验
(1)于 100 mL量筒中加 50 mL乳化液,放在
70℃的恒温干燥箱 5小时无分层,相变,冷却到室
温放 2小时,再放在 - 10℃的冰箱中,24小时,取
出静置到室温 1小时,无分层,果冻状,加热恢复
原状.
(2)于 100 mL量筒中加 50 mL六倍稀释液,
放在 70℃的恒温干燥箱,4小时有分层,相变,摇
摇又恢复原状. 再放在 - 10℃的冰箱中,24小时,
果冻状,加热恢复原状.
3.5腐蚀性实验
(1)将铁(用盐酸处理过)、铜(用硝酸处理过)、
铝(用盐酸处理过)三种试片放在乳化液中,加盖
玻璃罩,移到恒温的恒温箱(55℃)内,连续 24 小
时取出,铁、铜、没有受到腐蚀,铝受到较轻微的腐
蚀,没有原来的金属光泽.
(2)将铁(用盐酸处理过)、铜(用硝酸处理过)、
铝(用盐酸处理过)三种试片放在乳化液六倍稀释
液中,其中铁的一半在六倍稀释液的上方,加盖玻
璃罩,移到恒温的恒温箱(55℃)内,连续 24 小时
取出. 铁在六倍稀释液的下方的部分没有受到腐
蚀,在上方的部分受到严重的腐蚀而铜和铝没有
受到腐蚀.
(3)将 pH值调到 9,做(1)实验,铝受到严重的
腐蚀,由失去金属光泽变成黑色.
3.6抗菌性实验
在 100 mL乳化液六倍稀释液中加入 2 mL腐
败的乳化液,同时加入 1 g玉米粉,在恒温箱
(30℃)内,连续一个月,有少量的霉斑生成.
3.7防锈性实验
3.7.1单片防锈性实验
(1)用滴管吸取乳化液,滴五滴在铁片上,每
滴直径 4- 5 mm.放在干燥器的隔板上,在恒温箱
(35℃)内,连续 24小时.铁片没有受到腐蚀.
(2)用滴管吸取乳化液六倍稀释液,滴五滴在
铁片上,每滴直径 4- 5 mm.放在干燥器的隔板上,
在恒温箱 (35℃)内,连续 24小时.铁片没有受到
腐蚀.
3.7.2叠片防锈性实验
表 5脱模剂的优化配方的稳定性
Tab.5 Stability of the releasing agent with optimized fomula
第 4期 胡建明 1,佘斌 2:环保型水溶性脱模剂的研制 63
将铁片放在干燥器的隔板上,用滴管吸取乳化液
六倍稀释液,滴在铁片上,再用另一试片重叠其
上.合上干燥器盖,在恒温箱 (35℃)内,连续 24小
时,打开试片,用脱脂棉蘸取无水乙醇擦试液,立
即观察,距试片边缘 1 mm以内,两叠片光亮如初.
4脱模效果实验
具体实验结果总结见表 5和表 6
将融化后的塑料滴在铁、铜、铝、玻璃的表面
上,结果如表 6:
通过比较表 6与表 7,对比原始的脱模剂与
优化后的脱模剂的实验效果,得出本脱模剂有较
好的脱模效果,对于普通的金属铜、铁、铝和玻璃
可以有效的脱模.如果要更确切的脱模效果,还要
在模具上做进一步的实验.
5结论
本文研究的优化后的脱模剂具备操作安全,
无污染,不损害人体健康,使用方便等特点.既具
有普通脱模剂稳定性好、不分层、价格低廉、符合
环保要求,又有杀菌、防腐、防锈的功能,并且其脱
模效果进一步提高.同时易泵送和自由流动,适用
自动喷涂使用.随着我国铸造业的不断发展,开发
此类产品对于发展我国的铸造业具有十分重要的
意义.
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表 7优化脱模剂的脱模效果
Tab.7 Releasing effect of the optimiaed agent
表 6原始脱模剂的脱模效果
Tab.6 Releasing effec of the original agent
64 邵阳学院学报(自然科学版) 第 8卷