一种高温稳定的模具脱模剂及其制备方法

技术领域

本申请涉及脱模剂的技术领域，尤其是涉及一种高温稳定的模具脱模剂及其制备方法。

背景技术

铝合金压铸工艺成型在汽车配件上广泛使用，铝合金具有良好的压铸成型性能，压铸产品尺寸稳定易于后加工。脱模剂是用在两个彼此易于粘着的物体表面的一个界面涂层，它可使物体表面易于脱离、光滑及洁净，因此在铝合金压铸过程中，通常需要使用脱模剂。

脱模剂按形态分类可分为溶剂型脱模剂、水性脱模剂、无溶剂型脱模剂、粉末脱模剂、膏状脱模剂，目前使用较多的为水性脱模剂和粉末脱模剂，二者对环境的污染较小并且脱模效果较为优异。由于脱模剂中的有机成分较易腐蚀模具材料，需要在脱模剂中添加防蚀剂以提高脱模剂的稳定性，保持模具的平整性。

针对上述相关技术，防蚀剂在脱模剂中的分散性不佳，防蚀剂较易团聚，脱模剂形成的膜结构的耐腐蚀效果不佳，即脱模剂存在耐腐蚀效果不佳的缺陷。

发明内容

为了改善防蚀剂在脱模剂中的分散均匀性，提高脱模剂的脱模效果，本申请提供一种高温稳定的模具脱模剂及其制备方法。

第一方面，本申请提供一种高温稳定的模具脱模剂，采用如下的技术方案：

一种高温稳定的模具脱模剂，包括以下重量份物质：10-15份改性硅油、2.5-4份乳化剂、0.3份增稠剂、0.5份消泡剂、0.1份抗氧化剂、0.15份杀菌剂和0.2份防蚀剂，所述防蚀剂负载于载体材料上，所述载体材料包括埃洛石、层状蒙脱土、碳纳米管中的任意一种，所述载体材料外包裹有硅烷偶联剂。

通过采用上述技术方案，本申请技术方案中优选采用将防蚀剂负载于载体材料上，通过载体材料对防蚀剂进行负载并分散，一方面，降低了防蚀剂在脱模剂中团聚的可能性，使脱模剂获得均匀的防腐蚀效果，延长模具的使用寿命；另一方面，载体材料对防蚀剂进行包裹后，防蚀剂的释放被延长，使得防蚀剂获得了缓蚀效果，延长了脱模剂的防腐蚀效果。并且，载体材料还可作为增稠剂，使得脱模剂获得均匀的粘度。

本申请技术方案中优选采用埃洛石、层状蒙脱土或碳纳米管作为载体材料，埃洛石和碳纳米管均具有中空结构，层状蒙脱土具有插层结构，因此载体材料均能够对防蚀剂进行负载，赋予防蚀剂优异的缓蚀性以及分散性。此外，载体材料的加入，还可在一定程度上提高脱模剂的耐高温效果。

本申请技术方案中优选采用在载体材料外包裹硅烷偶联剂，在载体材料上通过偶联接枝有硅烷基团，通过相似相容，改善了载体材料与脱模剂之间相容性，因此载体材料可均匀分散于脱模剂中，使得脱模剂获得均匀的耐腐蚀、平整性以及脱模效果。

优选的，所述改性硅油包括长链硅油和苯基硅油，所述长链硅油和苯基硅油的质量比为3-4:1。

通过采用上述技术方案，本申请技术方案中优选采用长链硅油和苯基硅油配合作为改性硅油，使得改性硅油具有优良的乳化效果且稳定不易分离，此外，改性硅油的耐高温效果较佳，因此，脱模剂具有优异的稳定性、乳化效果和耐高温效果。

其次，本申请技术方案中优化了长链硅油和苯基硅油之间的质量比，适量的苯基硅油添加剂，不仅能够使脱模剂具有优良的脱模效果，还能使脱模剂获得优良的稳定性，降低了因苯基硅油过多，使得改性硅油与水的相容不佳至油水分离的可能性。

优选的，所述乳化剂包括Span-80和SLS，所述乳化剂的HLB值为9-10。

通过采用上述技术方案，本申请技术方案中优选采用Span-80和SLS配合作为乳化剂，单一的乳化剂难以使脱模剂达到预期的稳定性，通过阴离子乳化剂和非离子乳化剂复配，提高脱模剂的稳定性，降低油水分离的可能性。

同时，本申请技术方案中优化了乳化剂的HLB值，适宜的乳化剂HLB值，能够使脱模剂乳化完全并维持稳定性。

优选的，所述载体材料包括埃洛石，所述防蚀剂的制备方法包括以下步骤：将埃洛石浸渍于防蚀剂中，超声分散，真空搅拌，恢复大气压，继续真空搅拌，循环处理，离心分离，保留固体物，干燥，得到中间物；将中间物和硅烷偶联剂混合，加热处理，得到防蚀剂。

通过采用上述技术方案，本申请技术方案中优选真空吸附的方式，将防蚀剂吸附至埃洛石中，循环处理，以使防蚀剂能够有效填充至埃洛石中。埃洛石不仅具有中空结构，还具有多层结构，外部负载有硅氧烷基团，内部为铝羟基，其中空结构内具有较多的静电吸附位点，提高了防蚀剂与埃洛石之间的静电吸附效果，提高防蚀剂与埃洛石之间的结合牢固性，以使防蚀剂获得优良的缓蚀效果。

其次，在埃洛石表面通过加热的方式负载硅烷偶联剂，在埃洛石表面引入硅烷基团，通过硅烷基团和自身的硅氧烷基团，有效提高了埃洛石与脱模剂之间的相容分散性，使脱模剂获得均匀的防腐蚀效果。

优选的，脱模剂还包括0.1-0.2重量份二氧化硅。

通过采用上述技术方案，本申请技术方案中优选采用在脱模剂中添加二氧化硅，首先，二氧化硅与载体材料配合，构筑二级结构，二级结构中形成空气层，提高了脱模剂形成的膜层的表面疏水效果以及耐腐蚀效果，即改善了脱模剂的脱模效果。其次，二氧化硅与脱模剂中的防蚀剂相互配合，为模具提供了隔离屏障，降低模具腐蚀的可能性，提高压铸铝合金成品的质量。最后，二氧化硅能够与改性硅油配合，形成乳液粒子，进一步改善二氧化硅在脱模剂中的分散均匀性。

优选的，所述二氧化硅为多孔二氧化硅。

通过采用上述技术方案，采用在脱模剂中增加多孔二氧化硅，首先，多孔二氧化硅也可对防蚀剂进行负载，并且提高防蚀剂与模具之间的结合强度。其次，多孔二氧化硅与载体材料的孔隙结构与中空结构能够形成多孔吸附层，脱模剂喷涂于预热的模具上后，脱模剂中的水较易蒸发并逸散，多孔吸附层为水蒸气提供截留空间，一方面，减少了有效成分随水汽共同蒸发的现象发生；另一方面，减少了脱模剂形成的膜层发生鼓泡现象的可能性，维持脱模剂形成的膜层的平整性，获得质量优异的压铸铝合金。

此外，多孔二氧化硅的加入，能够对模具产生的细小开裂进行填充修补，维持模具内表面的平整性，延长模具的使用寿命，提高了压铸铝合金的成品效果。

优选的，所述脱模剂还包括0.5-1重量份石蜡。

通过采用上述技术方案，本申请技术方案中优选采用在脱模剂中添加石蜡，首先，石蜡能够作为辅助润滑剂，以提高脱模剂的脱模效果；其次，石蜡也能够形成石蜡膜层，一方面，阻隔了腐蚀性因素侵蚀模具的可能性；另一方面，石蜡膜层在加热过程中能够熔融并修复脱模剂膜层产生的裂缝等，使得脱模剂形成的膜层能够持久保持平整，维持优良的脱模效果。

第二方面，本申请提供一种高温稳定的模具脱模剂的制备方法，采用如下的技术方案：

一种高温稳定的模具脱模剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、水相制备：取水、消泡剂、增稠剂、抗氧化剂、杀菌剂搅拌混合，得到水相；

S2、油相制备：取改性硅油、乳化剂和防蚀剂，搅拌混合，得到油相；

S3、脱模剂制备：取水相置于剪切设备中，剪切乳化，向剪切设备中加入油相，得到脱模剂。

通过采用上述技术方案，本申请技术方案中采用水相、油相剪切乳化处理，形成水包油脱模剂，提高了脱模剂的湿润性以及吸附力，获得了脱模效果优异的脱模剂。

优选的，所述剪切乳化过程中，剪切速度为800-1200r/min，剪切时间为10-20min。

通过采用上述技术方案，本申请技术方案中优化了剪切速度和剪切时间，适宜的剪切速度以及剪切时间，使得脱模剂中的乳液粒子的粒径较为适宜，能够均匀分散于水中并维持稳定，因此脱模剂获得了优异的稳定性以及脱模效果。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、由于本申请采用将防蚀剂负载于载体材料上，通过载体材料对防蚀剂进行负载并分散，一方面，降低了防蚀剂在脱模剂中团聚的可能性，使脱模剂获得均匀的防腐蚀效果，延长模具的使用寿命；另一方面，载体材料对防蚀剂进行包裹后，防蚀剂的释放被延长，使得防蚀剂获得了缓蚀效果，延长了脱模剂的防腐蚀效果。并且，载体材料还可作为增稠剂，使得脱模剂获得均匀的粘度；

埃洛石、层状蒙脱土或碳纳米管作为载体材料，埃洛石和碳纳米管均具有中空结构，层状蒙脱土具有插层结构，因此载体材料均能够对防蚀剂进行负载，赋予防蚀剂优异的缓蚀性以及分散性。

2、本申请中优选采用本申请技术方案中优选采用在脱模剂中添加二氧化硅，首先，二氧化硅与载体材料配合，构筑二级结构，二级结构中形成空气层，提高了脱模剂形成的膜层的表面疏水效果以及耐腐蚀效果，即改善了脱模剂的脱模效果。其次，二氧化硅与脱模剂中的防蚀剂相互配合，为模具提供了隔离屏障，降低模具腐蚀的可能性，提高压铸铝合金成品的质量。最后，二氧化硅能够与改性硅油配合，形成乳液粒子，进一步改善二氧化硅在脱模剂中的分散均匀性。

3、本申请中优选采用采用在脱模剂中增加多孔二氧化硅，首先，多孔二氧化硅也可对防蚀剂进行负载，并且提高防蚀剂与模具之间的结合强度。其次，多孔二氧化硅与载体材料的孔隙结构与中空结构能够形成多孔吸附层，脱模剂喷涂于预热的模具上后，脱模剂中的水较易蒸发并逸散，多孔吸附层为水蒸气提供截留空间，一方面，减少了有效成分随水汽共同蒸发的现象发生；另一方面，减少了脱模剂形成的膜层发生鼓泡现象的可能性，维持脱模剂形成的膜层的平整性，获得平整的铝合金。

此外，多孔二氧化硅的加入，能够对模具产生的细小开裂进行填充修补，维持模具内表面的平整性，延长模具的使用寿命，提高了压铸铝合金的成品效果。

4、本申请的方法，优化了剪切速度和剪切时间，适宜的剪切速度以及剪切时间，使得脱模剂中的乳液粒子的粒径较为适宜，能够均匀分散于水中并维持稳定，因此脱模剂获得了优异的稳定性以及脱模效果。

具体实施方式

以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。

制备例

改性硅油制备例

制备例1-3

分别取长链硅油和苯基硅油，本制备例中，长链硅油为长链烷基硅油，苯基硅油为甲基苯基硅油，具体质量见表1，搅拌混合，得到改性硅油1-3。

表1制备例1-3改性硅油组成

乳化剂制备例

制备例4

分别取Span-80和SLS，搅拌混合，调节乳化剂的HLB值为9，得到乳化剂1。

制备例5

与制备例4的区别在于：乳化剂的HLB值为9.5，得到乳化剂2。

制备例6

与制备例4的区别在于：乳化剂的HLB值为10，得到乳化剂3。

防蚀剂制备例

制备例7

取0.5kg埃洛石加入到0.8kg/L的防蚀剂丙醇溶液中，超声分散1h，转移至真空罐中，真空搅拌2h，恢复至大气压，继续真空搅拌2h，重复3次，取出真空罐内的液体，以8000r/min的转速离心5min，保留固体物，水洗3次，80℃烘干10h，得到中间物，作为防蚀剂1。

其中，值得说明的是：载体材料包括但不限于：埃洛石、层状蒙脱土、碳纳米管中的任意一种，本制备例中选用埃洛石。

制备例8

与制备例7的区别在于：取中间物浸渍于硅烷偶联剂中，搅拌混合，80℃加热30min，得到包裹有硅烷偶联剂的中间物，作为防蚀剂2。

实施例

实施例1-8

一方面，本申请提供一种高温稳定的模具脱模剂，包含改性硅油1、乳化剂1、增稠剂、消泡剂、抗氧化剂、杀菌剂、防蚀剂2、二氧化硅、石蜡，具体质量见表2。其中，增稠剂为黄原胶。

另一方面，本申请提供一种高温稳定的模具脱模剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、水相制备：取水、消泡剂、增稠剂、抗氧化剂、杀菌剂、二氧化硅，50-80℃下搅拌混合，搅拌，得到水相；

S2、油相制备：取改性硅油、石蜡、乳化剂和防蚀剂1，50-80℃下搅拌混合，得到油相；

S3、脱模剂制备：取水相置于剪切设备中，以800r/min的速度进行剪切，向剪切设备中加入油相，剪切10min，得到脱模剂。

表1实施例1-8脱模剂组成

实施例9

与实施例3的区别在于：剪切速度为1000r/min，剪切时间为15min，得到脱模剂9。

实施例10

与实施例3的区别在于：剪切速度为1200r/min，剪切时间为20min，得到脱模剂10。

实施例11-12

与实施例3的区别在于：采用改性硅油2-3，以代替实施例3中的改性硅油1，得到脱模剂11-12。

实施例13-14

与实施例3的区别在于：采用乳化剂2-3，以代替实施例3中的乳化剂1，得到脱模剂13-14。

实施例15

与实施例3的区别在于：采用防蚀剂1，以代替实施例3中的防蚀剂2，得到脱模剂15。

对比例

对比例1

本对比例与实施例3的不同之处在于，本对比例中未添加载体材料，得到脱模剂16。

对比例2

本对比例与实施例3的不同之处在于，本对比例中采用多孔二氧化硅作为载体材料，得到脱模剂17。

性能检测试验

(1)稳定性测试：将脱模剂在室温条件下静置7d，观察是否出现分层现象。

将脱模剂稀释40倍后，3000r/min搅拌10min，不破乳、不分层、不沉淀为稳定。

取适量水基型脱模剂样品，用热重分析仪测试涂料的热稳定性，升温速率10℃/min，升温范围为30-700℃，整个热重分析过程保持惰性气体(N

(2)张力检测：取25mL水基型脱模剂样品，稀释80倍，用表面张力测试仪在25℃下测试其表面张力，测量5次取其平均值作为最终测试结果。

(3)耐腐蚀性能检测：取打磨后铝合金薄片准确称重，然后置于脱模剂样品原液中并浸没，在70℃下保持恒温24h。取出后冲洗干净，干燥后称重。通过称得的重量计算腐蚀速率。

(4)脱模剂成膜检测：将脱模剂喷涂至350℃钢板上，形成隔离膜，观察隔离膜的情况。

表2实施例1-17、对比例1-2稳定性检测

表23实施例1-17、对比例1-2性能检测

实施例1-17中的脱模剂的表面张力为35.30mN/m，脱模剂形成的隔离膜的接触角为102°。

结合表2和表3的性能检测对比可以发现：

(1)结合实施例1-3、实施例15和对比例1-2对比可以发现：实施例1-3中制得的脱模剂的稳定性、耐腐蚀性以及隔离膜完整性均有所提升，首先，这说明本申请技术方案中优化了各组分之间的配比，尤其是改性硅油和乳化剂的添加量，适宜的改性硅油添加量，能够形成稳定的水包油乳液颗粒，提高了脱模剂的稳定性；适宜的乳化剂添加量，使得脱模剂中油相乳化完全，且乳化剂不易层层包裹起润滑作用的油相，进一步改善脱模剂的稳定性。其次，这说明本申请技术方案通过载体材料的中空结构对防蚀剂进行负载，不仅提高了防蚀剂的分散效果，还增强了防蚀剂的缓蚀作用；而在载体材料上负载硅烷偶联剂，能够进一步提高载体材料在脱模剂中的分散均匀性。最后，本申请技术方案中优选埃洛石作为载体材料，埃洛石不仅具有中空结构，还具有多层结构，外部负载有硅氧烷基团，内部为铝羟基，其中空结构内具有较多的静电吸附位点，提高了防蚀剂与埃洛石之间的静电吸附效果，提高防蚀剂与埃洛石之间的结合牢固性，以使防蚀剂获得优良的缓蚀效果。

(2)结合实施例4-5和实施例3、对比例2对比可以发现：实施例4-5中制得的脱模剂的稳定性、耐腐蚀性以及隔离膜完整性均有所提升，这说明本申请采用在脱模剂中添加了二氧化硅，首先，二氧化硅与载体材料配合，构筑二级结构，二级结构中形成空气层，提高了脱模剂形成的膜层的表面疏水效果以及耐腐蚀效果，即改善了脱模剂的脱模效果。其次，二氧化硅与脱模剂中的防蚀剂相互配合，为模具提供了隔离屏障，降低模具腐蚀的可能性，提高压铸铝合金成品的质量。最后，二氧化硅能够与改性硅油配合，形成乳液粒子，进一步改善二氧化硅在脱模剂中的分散均匀性。

(3)结合实施例6-8和实施例3对比可以发现：实施例6-8中制得的脱模剂的稳定性、耐腐蚀性以及隔离膜完整性均有所提升，这说明本申请采用在脱模剂中添加了石蜡，首先，石蜡能够配合起到润滑作用，其次，石蜡膜层在加热过程中能够熔融并修复脱模剂膜层产生的裂缝等，使得脱模剂形成的膜层能够持久保持平整，维持优良的脱模效果。

(4)结合实施例9-10、实施例11-12、实施例13-14、实施例20-21和实施例2对比可以发现：实施例13-21中制得的脱模剂的稳定性、耐腐蚀性以及隔离膜完整性均有所提升，这说明本申请优化了剪切速度、剪切时间、改性硅油中各组分配比以及乳化剂中各组分配比，适宜的剪切速度与剪切时间，能够形成包裹良好且稳定的乳液粒子；改性硅油中各组分适宜的配比，稳定改善脱模剂的耐高温效果，并提高脱模剂的脱模效果；适宜的乳化剂配比，改善脱模剂中油相的乳化效果，提高脱模剂的稳定性。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。