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浅谈溶剂在聚氨酯脱模剂中的应用

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2020/03/30 16:14
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【摘要】:
导语聚氨酯制品在生产中,需要使用脱模剂帮助成型的制品从模具中脱离。在生产线上可以直接使用的脱模剂中,起到脱模性能的物质称之为有效脱模成分,通常可以是蜡、有机硅和有机氟等,一般只占10%以下的比例。而90%以上的比例是属于溶剂成分,用于帮助有效脱模成分均匀的成膜分布在模具表面。本期,我们就一起来探讨下溶剂在聚氨酯脱模剂中应用吧。  聚氨酯制品?聚氨酯(聚氨基甲酸酯)制品是现在市场上人们以聚氨酯为基本

导语

聚氨酯制品在生产中,需要使用脱模剂帮助成型的制品从模具中脱离。在生产线上可以直接使用的脱模剂中,起到脱模性能的物质称之为有效脱模成分,通常可以是蜡、有机硅和有机氟等,一般只占10%以下的比例。而90%以上的比例是属于溶剂成分,用于帮助有效脱模成分均匀的成膜分布在模具表面。本期,我们就一起来探讨下溶剂在聚氨酯脱模剂中应用吧。

 

 聚氨酯制品?

聚氨酯(聚氨基甲酸酯)制品是现在市场上人们以聚氨酯为基本的原材料生产的一系列产品,聚氨酯制品包括聚氨酯泡沫(软泡和硬泡)和CASE体系(涂料、粘胶剂、密封剂、弹性体等)。而我国聚氨酯制品主要消费领域为:家具行业、建筑行业、制革、制鞋行业、家用电器行业、体育行业、交通行业等。

氨酯制品总

类型

原料

应用

硬泡

聚合MDI、聚醚聚酯多元醇、HCFCs发泡剂、催化剂

冰箱、冰柜、冷链物流等隔热保温领域、建筑墙保温节能等

软泡

TDI、聚醚多元醇、发泡剂、表面活性剂、催化剂

汽车座椅、家具、织物衬垫中的衬材

涂料

TDI、MDI、HDI、IPDI、丙烯酸多元醇、聚醚或聚酯多元醇

汽车修补漆、木材涂饰、地板漆、皮革橡胶用漆、高性能防腐涂料

胶粘剂

聚酯、聚MDI、BDO、溶剂

金属与非金属(塑料、橡胶、木材)的粘合

密封剂

MDI、聚醚多元醇、丙烯酸聚合物

建筑密封剂、汽车挡风玻璃粘接密封

弹性体

纯MDI、脂肪族聚酯或聚醚多元醇、二元胺扩链剂、催化剂

汽车车轮、工业铲车车轮、鞋用和汽车跑道用弹性体

纤维

纯MDI、PTMEG

适用于高拉伸强度并支撑作用的衣物

鞋底原液

纯MDI、AA、DMF

皮鞋、运动鞋、塑料鞋、布鞋等

浆料

纯MDI、己二酸、BDO、DMF

箱包、制鞋等服装纺织领域

 

 

 脱模剂?

填充材料在模具中成型加工,填充材料与模具表面接触,可能因模具工作表面凹凸等微缺陷,使成型的制品自模具剥离时会有一定的摩擦阻力。填充材料在注射或挤出的加工过程中,填充材料和模具之间往往会形成负压,或二者之间因物理吸附或化学键合而致翰结,导致在填充材料成型后从模具中剥离困难。为了弱化制品与模具间的吸附或豁结,常常采用能够形成有效隔离膜的添加剂(脱模剂)。脱模剂是一种用在两个彼此易于豁着的物体表面的一个界面膜层,使豁结物与被勃物之间形成隔离,从而易于剥离,使制品脱模更容易和更便捷。

 

广义的脱模剂包括许多种类型,分别应用于化工、冶金、建材等领域。这次就仅局限于化工领域的脱模剂,主要讨论有关溶剂在聚氨酯等材料成型加工的脱模剂中的应用变化

 

 

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01

在第一阶段时,工业生产对原料的环保和安全是不做考虑的,只是追求溶解度高、易挥发。人们对使用溶剂的要求,仅局限于当做稀释剂来考虑,要求喷涂在模具后可快速挥发,避免泡沫表面消泡现象即可。所以一些有机溶剂以其高溶解能力和易挥发的特点成为了广泛使用的对象,如:

(1)二氯甲烷:溶解能力强,常温下易挥发,化学性稳定,同时由于无闪点,还不会导致燃烧,价格低廉。本该属于非常理想的溶剂选择,确实在早期也大量使用。可是二氯甲烷的高浓度蒸汽会引起中毒,大量排放还会引起温室效应。曾经的鞋材之都——晋江,在环保脱模剂在鞋材生产中大量普及之前,上空弥漫着成千上万的二氯甲烷。

 

(2)石油醚:是石油低沸点馏分,为低级烷烃混合物,通常采用沸程在30-60℃作为溶剂,挥发性高。早期普遍用在脱模剂上。由于低沸点分馏,容易夹带苯类、醛酮类混入产品中,导致整体VOC和气味都不友好。

 

(3)石脑油:又称粗汽油,主要为烷烃的C5-C11成分,闪点-2℃,极易挥发和燃烧。挥发的蒸汽对人体眼部及上呼吸道有刺激作用,对环境也可造成污染。

 

(4)二甲苯:C8H10,异构体,馏程140 ℃左右,高闪点易燃,刺激性气味,3类致癌物。

 

(5)快干水:环己酮,无色或浅黄色透明液体,有强烈的刺激性臭味,3类致癌物。我们可以看到以上产品只注重了使用特性,却忽略了长期对人体、环境的影响,所以在目前以环保主题的当今社会,所占市场份额越来越小,往低端产品上下沉使用,部分列入致癌物清单的已经严禁使用。

 

02

第二阶段时,有健康意识的人们开始寻找新的溶剂替代,要求是毒性较低。庚烷,一种无色易挥发液体,因其具有高脂溶性和高挥发性,而且去污能力强,逐渐广泛应用为脱模剂的溶剂。俗名白电油,学名正庚烷,闪点-4℃,属于极易燃的有机溶剂。纯正庚烷价格比较高,所以又有了工业级庚烷,而工业级产品含较多芳烃、硫、氮等化合物的杂质,产品气味和VOC表现较差。同时毒性方面,虽然庚烷毒性比初期溶剂低,但随着长期使用,也有慢性中毒的隐患,主要表现为人体周围神经的损害,至此庚烷也逐渐下沉为低端产品使用溶剂。

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03

第三阶段开始,来势汹涌的环保安全检查,迫使厂家不得不重视环保安全问题,相对安全环保的溶剂产品是脱模剂厂商寻求的方向,此时脱芳烃溶剂油应运而生。脱芳烃溶剂油目前主要通过航煤经过两端高压加氢,深度脱硫脱芳,然后再进行精馏而制得。脱硫起到消除异味、消除腐蚀性的目的,脱芳是降低苯类的有害物质、改善VOC性能。目前市面上根据溶剂闪点高低,分为多个型号(即D40、60等D系列溶剂油)。由于五苯三醛的沸点偏低,馏程越高出来的产品,溶剂产品本身的有害物质含量就越低。脱芳烃溶剂油的低毒性,对人身安全和生产环境基本没什么影响,同时较高的闪点还为生产带来更高的安全性。不过高馏程产品挥发偏慢,容易造成聚氨酯制品表面消泡,是不便于脱模剂应用的一个因素,所以一开始使用范围更多是锁定在相对容易挥发的溶剂。

 

04

第四阶段起,环保对企业生产的产品、仓储、物流运输的安全性有了更高的要求,危化品的生存空间在日渐压缩,运营成本在日渐上升,如何把脱模剂从危化品转化为非危化品变成新的课题。以水做主要溶剂的水性脱模剂早就在厂商的考虑范围内。目前在鞋材、金属压铸、地毯、前围隔音垫、方向盘等领域已普通使用。可水挥发速度相对是最慢的,即便水性脱模剂可以一劳永逸的解决有机溶剂带来的所有环保安全上的问题。但在座椅海绵生产线上,因座椅模具的复杂结构、生产高转速、高回弹泡沫表面对水的敏感度,导致水性脱模剂的应用工艺极其严苛和不便,所以厂家更倾向于选择闪点>60℃的有机溶剂为载体的高闪点脱模剂。根据国家对易燃液体的分类标准,闪点>60℃液体不属于危化品,可按照普通化学品进行运输和储存。虽然高闪点脱模剂挥发也慢,但还是比水快,通过喷涂工艺上调整,仍能很好的满足生产。所以这个阶段高闪点溶剂油进入了使用范围。

 

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05

第五阶段,气味和VOC成为主攻方向。高端汽车对车内环境要求极为严苛,但整改是通过一级级供应商往下推动的,所以对脱模剂提出了更高的要求,最理想的目标就是无气味、无VOC。脱芳烃溶剂油固然在VOC含量上已属于微量,但气味上还是有股特殊溶剂气味。故在水性脱模剂应用完全成熟之前,脱模剂厂商只能继续在有机溶剂上寻找替代品。最终可用于个人护理领域、化妆品领域的异构烷烃进入了应用范围,无色、无味、高纯度、组分单一、不含芳烃和硫、真正的低毒、良好的溶解力,这些特点使得异构烷烃成为环保溶剂油中最高端的产品。目前异构烷烃的生产工艺有直链烷烃芳构化、异丁烯合成、煤制气CTL费托合成异构烷烃三种。国外进口产品大多采用异丁烯合成是由石脑油裂解生成异丁烯,再经异构化、蒸馏、氢化,最终得到高纯度合成的异构烷烃,具有常温下完全无味,加热到一定温度也不会有异味的特点,但由于该工艺综合成本高,导致溶剂价格高昂,是脱芳烃环保溶剂油的2倍以上,目前只能局限于高端产品使用。由于我国煤炭资源丰富,煤制气CTL费托合成异构烷烃成为了主流研发路线,随着后期工艺逐步趋向成熟,相信国产化的异构烷烃价格将大幅下降,用量也会出现爆发性增长。

综上,在脱模剂行业里,同样是一分钱一分货,价格一定程度上决定了产品的质量。低价无法满足高端需求,高价更多也是为了平摊前期的研发成本。而我司五洋碳氢溶剂油的研发创新之路(演变史)也基本与上文中讲述的各生产厂家对于溶剂的需求步调同步,所以我司五洋在溶剂油的应用上有足够的话语权,五洋很乐意跟大家分享经验,交流心得,共同在溶剂油的技术领域创新进步。

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