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轮胎用有机硅脱模剂的制备及性能测试

更新时间:2009-03-28

脱模剂是一种介于模具和成品之间的功能性物质,是防止橡胶、塑料等弹性体和其他材料的模制品粘结到模具表面,达到易脱模效果的一类加工助剂[1]。脱模剂能够与模具表面形成化学链接,降低脱模难度,提高脱模效率[2]有机硅材料因具有表面能较低、耐高温、无毒等优异性能,近年来被广泛应用于工业领域的脱模工序中。脱模剂是橡胶轮胎生产过程中不可缺少的一种工业助剂,2014年我国橡胶轮胎外胎产量高达11亿条,消耗有机硅脱模剂折合硅油约1万t[3]

通过低温等离子技术对塑料进行处理和接枝改性,可以有效提升其阻燃性能。通过甲烷等离子体对塑料制品的表面沉积一层高度交联的聚合碳膜,可以有效提高塑料制品的极限氧指数,同时延长点燃时间,降低了塑料制品的应用风险。

有机硅脱模剂常见的制备方式有两种,一种是将高分子量的硅油机械乳化成乳液,此法由于高分子量的硅油黏度大,乳化难,制备的脱模剂乳液易漂油,不够均匀光滑稳定。另一种是将D4与水进行乳液聚合,利用此法可获得相当于百万级别高分子量的硅油乳化而成的乳液。此法操作简便,工艺简单,已成为主流的脱模剂制备方法。本文针对轮胎脱模剂要求乳液细腻、成膜性好、用在胎体上光滑均匀等特点,用乳液聚合法制备了一种有机硅脱模剂,考察了催化剂用量、聚合时间、聚合温度、交联助剂对脱模剂的成膜性、稳定性、均匀光滑性的影响。

1 验部分

1.1 主要原料及仪器

D4(≥99.95%)、去离子水、十二烷基苯磺酸(SDBS,市售)、表面活性剂 AEO-9(市售)、OP-10(市售)、偶联剂 KH-560(市售)、TMES(市售)、 TMS-300、TMS-600、氨水(市售)。

JJ-1型变频调速搅拌器,HH-S型数显恒温油浴锅,NDJ-79型旋转黏度计,101-2型电热鼓风干燥箱,80-2型低速离心机。

稳定性测定:用2支10mL刻度离心试管分别量取8mL试样,对称地放入离心机中,以3000r·min-1的转速连续旋转20min,取出试管,读取分层液的刻度,以2次测定数值的算术平均值为测定结果[4](脱模剂与消泡剂均为O/W型有机硅水乳液,因此采用消泡剂稳定性测定方法)。

在250 mL四口烧瓶中加入5.5g十二烷基苯磺酸(SDBS),125g去离子水,4g的 AEO-9,1g的 OP-10,搅拌下缓慢升温至十二烷基苯磺酸及表面活性剂AEO-9、OP-10体系混合均匀后,加入50g D4、0.25g TMES或KH-560,搅拌升温至65℃预乳化一定时间。加入TMS-300、TMS-600,升温至85℃,聚合一定时间,加入氨水中和30min,即可得到固含量为25%的有机硅脱模剂。

1.2 脱模剂乳液的制备

轮胎外胎试片(唐山三元塑胶有限责任公司),载玻片。

1.3 性能检测

部分企业存在比较明显的纳税意识薄弱,在税务申报环节上没有如实申报。例如:企业通过拆分发票躲避税务,或者重新注册公司来进行税务征管。和大中型企业不同,小微企业在遵守税法和财务管理上存在比较明显的随意性,在很多企业中会计的个人素质参差不齐,财务管理制度也存在欠缺。因此税务部门进行的管理也存在一定程度的难度。同时在小微企业中,很多都是家族企业,企业很少关注税收政策,不了解相关内容,在应用上也存在很大的缺失。

聚合温度对脱模剂性能的影响见图3。由图3可知,在其它条件不变的情况下,脱模剂稳定性随温度升高更趋于稳定,75℃后,乳液稳定无分层。脱模剂的均匀光滑性随温度升高而提高,温度达到80℃以后,乳液均匀光滑无颗粒或凝胶。脱模剂的成膜性随温度升高而增强,温度达到80℃后,乳液成膜性不再变化。综合考虑对稳定性、均匀光滑性、成膜性的影响,聚合温度选择80℃为宜。

乳液聚合时间对脱模剂性能的影响见图2。由图2可知,在其它条件均不变的情况下,脱模剂乳液分层刻度随聚合时间的增大而变小,聚合时间达到8h,乳液稳定不分层,不再随时间变化。乳液成膜性随时间的增加而增加,聚合时间达到8h,成膜等级为8,效果较好。均匀光滑性随时间的增加而增加,8h时,乳液均匀光滑,均匀光滑性好,但8h后,乳液有小颗粒,说明聚合时间过长,乳液发生了凝胶现象。综合考虑聚合时间对稳定性、成膜性、均匀光滑性的影响,聚合时间宜选择8h。

2 结果与讨论

2.1 催化剂用量对脱模剂性能的影响

催化剂用量对脱模剂性能的影响见图1。由图1可知,在聚合时间、聚合温度、助剂等条件不变的情况下,乳液分层随催化剂用量增大而减少,即稳定性随催化剂用量提高,乳液均匀光滑度随催化剂用量的增加而增加,乳液的成膜性随催化剂用量的增加而增强。在催化剂用量为2%时,乳液在离心机内3000r·min-1分离20min分层8cm,分层严重,说明D4只有小部分发生了聚合反应;催化剂用量达到10%后,乳液不分层,此时,D4全都发生了聚合反应,乳液呈均一稳定体系,乳液的成膜性和均匀光滑性不再变化;催化剂用量达到16%时,成膜硬度大且结壳。考虑到用于轮胎脱模时,需要避免脱模剂成膜碎屑对下一工序的影响,综合考虑稳定性、均匀光滑性和成膜性能,催化剂加入量宜占D4的10%。

  

图1 催化剂用量对脱模剂性能的影响

2.2 乳液聚合时间对脱模剂性能的影响

成膜性测定:取1g脱模剂样品稀释到50g水中,取1g稀释液均匀光滑涂抹在0.8cm×2.0cm的载玻片上,在(100±2)℃的电热鼓风干燥箱中恒温30min,观察成膜的均匀光滑度。以1~10表示成膜性,1为最软,黏手,10为最硬,结壳。

  

图2 乳液聚合时间对脱模剂性能的影响

2.3 乳液聚合温度对脱模剂性能的影响

均匀光滑性测定:取1g脱模剂样品均匀光滑涂抹在0.8cm×2.0cm的载玻片上,在(100±2)℃的电热鼓风干燥箱中恒温30min,观察成膜的均匀光滑度。以1~10表示均匀光滑度,1为颗粒较多,成膜无光, 10为表面均匀光滑平整。

柳含烟知道萧飞羽弄混了她和白雪,她本想解释,但转念又将错就错,因为萧飞羽既然对白雪没有印象拽出白雪很可能会节外生枝,尤其白雪拒绝了萧飞羽赠予的罩袍,而她又似乎赢得了萧飞羽对她的好感。她拿起罩袍穿上发现萧飞羽瞧着她的胴体不像昨晚那样“老实”,特别是她撩开罗帐他的目光还意欲未尽地移到她的莲足。她害羞得连头也不敢抬起,因为她觉得无论是昨晚还是刚才她只是袒露身体,可他瞧着她的莲足就像看到了她悸动的心。她鼓起勇气忐忑不安地轻声道:“含烟不会再冒失。”

  

图3 聚合温度对脱模剂乳液性能的影响

2.4 助剂对脱模剂均匀光滑性的影响

轮胎脱模剂除了要求普通的易脱模性、稳定性之外,涂刷后的脱模剂残留在外胎上,还需要保证表面光滑均匀,不影响轮胎外观销售。本实验选择了4种特殊的助剂对均匀光滑性进行改进,此4种助剂均有活性基团和极低的表面能,一方面可以使脱模剂表面能更低,起到光滑均匀的效果,另一方面可以提高脱模剂的成膜均匀性。由表1可知,在其他条件固定不变的情况下,加入TMES、TMS-300可以使脱模剂具有较好的均匀光滑性,具体可根据这两种助剂的成本进行选择。

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表1 不同助剂对脱模剂均匀光滑性的影响

  

TMES 10 KH-560 6 TMS-300 9 TMS-600 8空白样 5

3 结论

采用乳液聚合方法,用十二烷基苯磺酸催化D4、水和非离子表面活性剂,制备了稳定的O/W乳液型轮胎用有机硅脱模剂。考察了催化剂用量、乳液聚合时间、聚合温度、助剂对脱模剂的成膜性、稳定性和乳液粒径的影响。结果表明,当催化剂十二烷基苯磺酸用量占D4的10%,并采用TMES或TMS-300作为增强均匀光滑性的助剂,在80℃下聚合8h后,用氨水中和十二烷基苯磺酸,可制备得到稳定性、成膜性、均匀光滑性等综合性能较好的轮胎用有机硅脱模剂。

参考文献

[1] 曾人泉.塑料加工助剂[M].北京:中国物质出版社,2001.

[2] 陆艳红,陈 哲.脱模剂的研究及应用[J],硅谷,2009(20):148-149.

[3] 中国氟硅有机材料工业协会. 中国有机硅行业“十三五”发展规划[Z]. 2015.

[4] GB/T 26527-2011,有机硅消泡剂[S].

 
胡质云,刘立国
《化工技术与开发》 2018年第04期
《化工技术与开发》2018年第04期文献

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