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水基压铸脱模剂的三大组成

更新时间:2019-08-08 19:11:28点击次数:1271次
水基压铸脱模剂的主要组成:水,基础材料,添加剂

水基压铸脱模剂的主要组成


1 水


       水是水基脱模剂中的主要成份,作为其有效成分的载体。一般离子交换水或生活用水的含量在95%以上,切勿使用硬水。水基脱模剂水分占比大,并且在使用过程中会有几十甚至上百倍的稀释,故而对其水质要求很高。加入水的硬度会直接影响到水基脱模剂的品质,而硬度较高的水基脱模剂,其使用寿命及效用也会有很大程度上的降低。

      硬水的使用情况纷繁复杂,不仅涉及其金属离子的影响,还有不同地区水质不同等区域因素,故世界各国各科研机构及生产厂家多用去离子水或生活用水作为水基脱模剂的分散介质。
我国水基脱模剂的研制仍处于探索研究阶段,还未形成一定的体系,加之国内对抗硬水剂的研究亦处于起步阶段,但不排除将来会以硬水作为水基脱模剂中水分的可能。
       现在,硬水应用较多者为水基金属加工液,但往往需要加上一种抗硬水剂来提高产品的耐硬水能力,这样做的目的可在规模化生产过程中降低生产成本,节约生活用水资源,但仍有诸多技术问题亟待寻求突破。
2 基础材料
       起脱模和润滑作用的有效组分一般为油、脂、蜡、有机硅等基础材料,如动植物油脂、卵磷脂、二甲基硅油、聚乙烯蜡等。国外的一些产品中还会加上醇和胺等具有挥发性及水溶性的有机溶剂,如异丙醇等。基础材料主要包括主润滑材料和基础油,它们是水基脱模剂中各种添加剂的载体。其中,主润滑材料对产品综合性能的提升发挥着举足轻重的作用,故在选择主润滑材料时,要求其具有优异的内部及外部润滑作用,耐高温,易清洗且不影响后续的印刷、涂饰及压纹等工序。基础油是润滑剂、脱模剂及各种添加剂的主要载体,其本身也起到一定润滑作用。基础油的选择非常重要,要求高温下不可产生沉积物,并且在能有效溶解各种添加剂的基础上,还应具有表面张力小、黏度低、闪点高的特点。


         低黏度的基础油有利于其在水中的分散,在高温模具的表层喷漆后能够 形成一层厚度均匀的薄膜,较低的表面张力则有助于后续乳液的形成; 较高的闪点是为了保证水基脱模剂的安全储存和运输。


        基础油作为水基脱模剂的基础材料,对其润滑性发挥着重要的作用。现在,国内自主研制的各水基脱模剂对基础油的选用截然不同,如祝辉等以机械油和羊毛脂作为基础油制备的水基脱模剂,通过优化各组分间的配比,以转相乳化法在复配乳化剂的作用下得到了较好的混合。以此制得的水基脱模剂,不仅有着较好的成模性和稳定性,还解决了废旧机械油的循环利用; 黄宇剑等选用多种改性有机硅


          黄宇剑等选用多种改性有机硅油作为基础油,他们对长烷链苯基改性有机硅油、聚醚改性硅油、羟基改性硅油 3 种进行了任意组合,通过优化最后得到了最佳配比的混合型改性硅油。


         与其他基础油相比,硅油以其独特的结构而具有许多优异的性能: 耐高温耐候性好、抗氧化能力强、表面张力小、闪点高、溶解度参数低、不腐蚀模具,具有良好的喷出性和生理惰性,且能提升铸件表面的光洁度。


       另外,硅油易流展到细小结构的模具表面形成致密的薄膜,且用量比较少,一次涂刷还可重复使用。目前,水基脱模剂的研究制备更多倾向于改性硅油的选用,这源于改性硅油有着其他基础油所不具备的优良特性。如为提高二甲基硅油的铺展性、对模具表面的亲和力以及与其他组分的相容性,会引入长链烷基或巯烃基进行改性等。如苏州兴业材料科技股份有限公司用改性的有机硅油作为基础油,制备了一种性能较好的水基铝合金压铸脱模剂,其中包括了长烷链苯基改性、聚醚改性和羟基改性。


       硅油的改性有着很大的研发潜力和提升空间。现用到的改性硅油有长链烷基或芳基硅油、二甲基硅氧烷等。但根据目前以改性硅油为基础油研制出的水基脱模剂,仍存在着诸多缺陷,如在较高稀释比的使用中而出现漂油的现象,硅油改性方面仍有很多地方需要提升,尤其是改性硅油对乳化剂乳化发挥的积极作用上。


      在基础油的选用上,国外进口优质产品中有使用硅油作为基础油的成功案例,至少对目前国内研制水基脱模剂在努力方向上是有据可循的。推测不久的将来,国内会研制出具有自主知识产权的水基脱模剂,以取代进口水基脱模剂对中国压铸行业的掣肘。


 3 添加剂


随着压铸工业的快速发展,对压铸产品各方面的要求也随之提高,而压铸工艺的环境要求也愈加苛刻。水基脱模剂综合性能的提升少不了添加剂的加入,虽量少却能产生不可或缺的效果。优质的水基脱模剂其组成成分有十几甚至二十几种,有时添加剂微小的改变,对水基脱模剂的性能就会产生很大的影响,甚至对规模化生产的成本产生很大的变化。一种优质水基脱模剂的研制成功,需综合考虑各方因素,平衡各项指标,尤其不容忽视各原料及添加剂混合后的协同效应。
故添加剂对水基脱模剂的影响不容忽视。


           单一的添加剂已无法满足当今市场多样化的需求,综合把握各添加剂的协同作用,添加剂复配的重要性已愈加显现。这就需要加入不同的添加剂以满足不同合金压铸产品的需求。不同的合金压铸用水基脱模剂中添加剂存在一定的差异。

          根据现已研制成功的水基脱模剂案例,其用途可大致分为化学作用和物理作用。
在水基脱模剂中起化学作用的添加剂有防腐剂、防霉剂、防锈剂等,起物理作用的有增溶剂、分散剂、消泡剂等。吐温( 聚山梨酯) 是一种良好的增溶剂,具有很好的增溶和分散能力,国内水基脱模剂中添加吐温-20 和吐温-80居多。


         另外,吐温是非离子表面活性剂,还对乳化液的乳化起到积极的作用。黄宇剑等发明专利中,用到了一种异构十醇聚氧乙烯醚,是一种很好的分散剂,同时还兼顾润滑剂和乳化剂的作用。祝辉等通过转相乳化法制备了一种水基脱模剂,加入的 OP-10( 聚氧乙烯辛基苯酚醚-10) 可有效提升乳化液在水中的分散能力,从而能够提高乳化液的HLB 值。


         有时,根据制备工艺的特点亦会影响到添加剂种类以及用量,比如转相乳化过程中会产生一定量的泡沫,会加入消泡剂降低泡沫的影响。防锈剂的添加,可有效减少对铸件及模具的腐蚀作用,还可达到增溶的双重效果。防锈剂一般呈弱碱性,对乳液中呈酸性的物质还可起到中和的作用。其主要作用机理是防锈剂中存在的极性基团对金属表面有着较强的吸附作用,由此产生一层保护层,从而阻断了腐蚀物质与金属表面的接触,最后达到了防锈的效果。


          卵磷脂是近几年才用于水基脱模剂的新型添加剂。它通常溶于脂肪酸或油中,单独或混合使用,可以形成一种油基混合物来作为水基脱模剂脱模的有效组分。


          食品级的卵磷脂除在食品行业具有广泛益处外,在造纸、水泥、橡胶、陶瓷成型等不同工业产品中亦有广泛的应用。


          国外研究表明,卵磷脂作为水基脱模剂的辅助剂,对水基脱模剂脱模性能的提高起到积极的作用,可提供脱模能力。例如,修建东等用卵磷脂作为辅助剂,制备了一种铝合金水基脱模剂,并且已获得专利,使卵磷脂在水基脱模剂应用方面取得了重要进展。卵磷脂通常与脂肪酸或油等有机溶剂混合使用,在表面活性剂的作用下,得到稳定的乳液。


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