轮胎用有机硅脱模剂的制备与性能研究

轮胎用有机硅脱模剂的制备与性能研究

脱模剂是介于模型和成品之间的功能性材料。它是防止橡胶、塑料和其他材料在模装刀表面接触到橡胶、塑料和其他材料，从而实现简单的脱模效果。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试验部分1.1控制原理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。轮胎外胎试片(唐山三元塑胶有限责任公司),载玻片。1.2表面活性剂的制备在250mL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50gD4、0.25gTMES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。1.3均匀光滑度的测定稳定性测定: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。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。2结果与讨论2.1催化剂用量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·min2.2时间对乳液的影响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。2.3脱模剂的均匀光滑性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。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。3助剂、催化剂、聚合剂的影响采用乳液聚合方法,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