第三代脱模剂和清洗剂的研发和应用

摘  要  针对硅油脱模剂含有卤代烃、正已烷等有害化学物质，危害身体健康，具有安全隐患的缺陷。研制出高分子醇基第三代脱模剂以及相配套的水基型蜡模清洗剂，体现良好的脱模和清洗效果以及环境保护效果的同时，大幅降低生产成本和维护工人身体健康。
Summary  For silicon oil tuomoji contains halogenated hydrocarbon, chlorobenzene and other harmful chemicals, health hazard, developed the high polymer alcohol based third generation release agents and complete set of anionic surface activity reflects a cleaning agent, wax model of patterns and cleaning effect as well as environmental protection effect at the same time, greatly reduce the production cost.
关键词  卤代烃；表面活性剂；水溶性；脱模剂；清洗剂
Key words Halogenated hydrocarbon；surfactant ; water-solubility;Softening agent; Cleaning agents

熔模铸造的第一道工序就是制模，制模的模料有两种，一种称为低温模料，是由石蜡和硬脂酸组成的混合物，也称为蜡基模料。另一种称作为中温模料，是由地蜡、松香、聚乙烯或EVA组成的混合物，也称作树脂基模料。
中温蜡具有合适的熔化温度和凝固温度区间，较小的热膨胀率和收缩率以及较高的耐热性方面的热物理性能；具备较高的强度、硬度、塑性和韧性方面的力学性能；具有液态时较小的粘度，压注时合适的流动性，较好的涂挂性，低灰分的工艺性能[3]。所以，“中温蜡熔模—全硅溶胶制壳”是当今国内、外熔模铸造的主流工艺，生产航空、航天、兵器、电子、医疗器械、汽车等精密零件。
1 制模操作工的质疑

许多精铸厂的制模工反映，使用硅油喷雾脱模剂制模室内被雾气笼罩，气味难闻，感觉咳嗽痰多，甚至出现手脚麻木，行走困难、乏力，在呼吸时有胸闷的症状，更甚者会出现四肢无力，肌肉萎缩乃至瘫痪。为此工人有理由提出脱模剂到底含有何化学物质，是否对我们一线员工的身体健康造成危害？

2 硅油雾化脱模剂的组成分析

硅油雾化脱模剂的主要成分是硅油（通常是二甲基硅油），硅油是无色粘稠的油状液体，不易挥发，不凝固，其粘度基本上不受温度的变化的影

响，化学稳定性良好，不易燃，是一种优质的润滑油。硅油的表面张力很小，又具有不粘附性，所以，在工业上被广泛用作脱模剂的润滑因子。
二甲基硅油的主要由(CH3)2SiCl2二甲基二氯硅烷，再配合少量的三甲基氯硅烷(CH3)3SiCl和二苯基二氯硅烷
(C6H5)2SiCl2，进行水解、缩聚反应，生成为线型的聚硅氧烷，其结构式为：



虽然硅油脱模效果优良，若涂刷不均匀则容易在蜡件表面残留过多，不易清洗干净，为后处理造成不利影响。通常是将硅油配以有机溶剂，如甲苯、二甲苯、正已烷或氯代烃。加入有机溶剂，虽然改善了脱模剂的均匀性和和减轻了对后处理的不良影响，但也有诸多副作用，如危害工人身体健康、污染环境、损伤蜡件、易燃、易爆等。
为了克服喷雾型脱模剂的诸多弊端，市场上也曾出现过乳化型脱模剂。由于它还是以硅油作润滑因子，以水液代替溶剂作稀释剂，虽然在它安全性能上得到改善，但其均匀性、稳定性、润滑性却反而降低，更为严重的是它对模具有腐蚀性，特别是铁制模具易生锈，况且它使用也不方便，易在蜡模表面造成凹坑，降低产品的合格率，也制约了它的推广和应用。

3 第三代脱模剂的特性及性能对比

为了保护工人的身体健康，保护环境，增加使用、运输、贮存的安全性，清除危害隐患，必须要摒弃含有卤代烃、苯类、正已烷等有害、有毒、易燃易爆的化合物，寻找无毒无害无腐蚀，对后处理无副作用的物质替代之，深圳千里行化工公司经过多年的研究，开发出第三代脱模剂，并且已经申请国家专利。
第三代脱模剂是一种多元组合的非离子型活性剂，含有聚氧乙烯烷基醇、十二烷基磺酸钠、正辛醇磷酸脂铵盐等成分，不用有机溶剂稀释，而是采用去离子水混合。脱模剂的成分大都是醇基类有机化合物，所以对人体无毒无害，对大气环境和水源体不会产生污染。具有优良的热稳定性、耐氧化性，不腐蚀模具，并且蜡模表面光洁，没有大量残留物，且本脱模剂无毒性、不燃不爆，残留物易清洗。
第三代脱模剂的特点是以水溶性的高分子化合物和非离子型表面活性剂作主要的润滑基础物，利用模料的憎水性，当脱模剂喷到金属模具上，基础物就会形成一层致密的薄膜均匀地覆盖在型腔表面。由于薄膜的存在，表面张力大，使模具与熔模之间产生隔绝，达到蜡模从模具的形腔中脱离出来的目的[3]。使用第三代脱模剂的蜡模表面质量和脱模效果，见图1-1、图1-2、图1-3所示。

Figure 1-1 use of the third generation of softening

agent wax models of low temperature effect

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4 与第三代脱模剂相配套的清洗剂

蜡模压射出来后，由于蜡模表面粘附着脱模剂，会影响到面层浆料的涂挂性，导致铸件表面缺陷，所以，必须对蜡模进行清洗。
传统的脱模剂中含有二甲基硅油等化合物，为了清除这些残留的化学物质，清洗剂中必要加入酮类、卤代烃（如三氯乙烷、三氯乙烯）使之溶解。在清洗蜡模的过程中再一次地产生了有刺激性气味的有毒有害气体，也容易损伤成型蜡模，并且清洗完毕后必须要用自来水洗涤，据计算，每生产100吨铸件，要消耗300～500吨自来水，污水排放后，使水体中的COD（化学耗氧量）和BOD（生化耗氧量）大幅提高，加剧对水源体的污染。
针对第三代脱模剂化学物质的特性，千里行公司研制出与其相配套的环保型清洗剂，主要成份是水溶性高分子油醇、十六醇硫酸钠盐、配以增溶剂、螯合剂、抗沉积剂。该清洗剂不易挥发，无毒性，无毒气，稳定性好，不损伤蜡模。由于清洗剂是水溶性的，蜡模清洗完毕，不要再用自来水洗涤，待模组上的清洗液滴尽后，立即可以涂沾面层浆料、撒砂，进行制壳生产。
第三代脱模剂和清洗剂的价格低于传统的脱模剂、清洗剂。尤其是清洗剂，可以与水按1：5的体积比稀释使用，清洗后省去用自来水洗涤的工序，降低生产成本更为明显，可以保证其成本不到现工艺的1/2。新发明的清洗剂与传统清洗剂的各项指标相对比，见表2所示。

5结果与讨论
5.1 最新研发的第三代高分子醇基脱模剂，以其优秀的脱模性能以及优异的环保和无毒功能替代传统的硅油脱模剂，应用于熔模铸造的制模生产。
5.2 随同开发的洗蜡剂，以清洗效果好、环保无毒无害、价格低廉为特色，深受国内精铸企业的好评和亲睐。
5.3根据初步估算，若改用第三代脱模剂和配套的清洗剂，全国精铸行业每年少使用3000-3500吨有机溶剂。
5.4在本产品的开发和实验过程中，有大批铸造企业参与进来，如惠州惠友五金公司、江门正科五金有限公司、中山广盛高尔夫运动器材公司、惠州吉邦实业发展有限公司、泰钢合金（深圳）有限公司、南京捌壹伍机电科技有限公司、鹰普航空铸件（无锡）有限公司、福建湛卢公司等，在此表示诚挚的谢意。第三代脱模剂暨清洗剂研发成功是精铸界共同努力的结晶，它属于整个中国熔模铸造行业。
 

参 考 文 献
[1]姜不居、吕志钢、周泽衡.中国熔模铸造发展之路[C].精铸分会第十一届年会论文集,2009,10:1-8.
[2] 有机化学 季鸿昆 吴骥陶 钟 琦 陆文兴编著 上海科学技术出版社 1983年11月第1版 205~210
[3] 表面活性剂大全 上海科学技术文献出版社 王绳武 罗惠萍 摘译 1988年10月第1版 714~717
[4] 熔模铸造手册 中国铸造协会编 机械工业出版社 2000年9月第1版 194~198
[5]梁梦兰,表面活性剂和洗涤剂[M],北京:科学技术文献出版社,1990:1-277.

第一作者简介：吴耀祖 男 1967年5月出生 工程师 研究方向：精细化工产品 地址：深圳市龙岗区中心城紫薇公寓写字楼4栋504室 手机：13923710566 邮编：518172
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