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淺談溶劑在聚氨酯脫模劑中的應用

分類:
行業新聞
作者:
來源:
網絡
2020/03/30 16:14
評論:
【摘要】:
導語聚氨酯制品在生產中,需要使用脫模劑幫助成型的制品從模具中脫離。在生產線上可以直接使用的脫模劑中,起到脫模性能的物質稱之為有效脫模成分,通常可以是蠟、有機硅和有機氟等,一般只占10%以下的比例。而90%以上的比例是屬于溶劑成分,用于幫助有效脫模成分均勻的成膜分布在模具表面。本期,我們就一起來探討下溶劑在聚氨酯脫模劑中應用吧。??聚氨酯制品?聚氨酯(聚氨基甲酸酯)制品是現在市場上人們以聚氨酯為基本

導語

聚氨酯制品在生產中,需要使用脫模劑幫助成型的制品從模具中脫離。在生產線上可以直接使用的脫模劑中,起到脫模性能的物質稱之為有效脫模成分,通常可以是蠟、有機硅和有機氟等,一般只占10%以下的比例。而90%以上的比例是屬于溶劑成分,用于幫助有效脫模成分均勻的成膜分布在模具表面。本期,我們就一起來探討下溶劑在聚氨酯脫模劑中應用吧。

 

 聚氨酯制品?

聚氨酯(聚氨基甲酸酯)制品是現在市場上人們以聚氨酯為基本的原材料生產的一系列產品,聚氨酯制品包括聚氨酯泡沫(軟泡和硬泡)和CASE體系(涂料、粘膠劑、密封劑、彈性體等)。而我國聚氨酯制品主要消費領域為:家具行業、建筑行業、制革、制鞋行業、家用電器行業、體育行業、交通行業等。

氨酯制品總

類型

原料

應用

硬泡

聚合MDI、聚醚聚酯多元醇、HCFCs發泡劑、催化劑

冰箱、冰柜、冷鏈物流等隔熱保溫領域、建筑墻保溫節能等

軟泡

TDI、聚醚多元醇、發泡劑、表面活性劑、催化劑

汽車座椅、家具、織物襯墊中的襯材

涂料

TDI、MDI、HDI、IPDI、丙烯酸多元醇、聚醚或聚酯多元醇

汽車修補漆、木材涂飾、地板漆、皮革橡膠用漆、高性能防腐涂料

膠粘劑

聚酯、聚MDI、BDO、溶劑

金屬與非金屬(塑料、橡膠、木材)的粘合

密封劑

MDI、聚醚多元醇、丙烯酸聚合物

建筑密封劑、汽車擋風玻璃粘接密封

彈性體

純MDI、脂肪族聚酯或聚醚多元醇、二元胺擴鏈劑、催化劑

汽車車輪、工業鏟車車輪、鞋用和汽車跑道用彈性體

纖維

純MDI、PTMEG

適用于高拉伸強度并支撐作用的衣物

鞋底原液

純MDI、AA、DMF

皮鞋、運動鞋、塑料鞋、布鞋等

漿料

純MDI、己二酸、BDO、DMF

箱包、制鞋等服裝紡織領域

 

 

 脫模劑?

填充材料在模具中成型加工,填充材料與模具表面接觸,可能因模具工作表面凹凸等微缺陷,使成型的制品自模具剝離時會有一定的摩擦阻力。填充材料在注射或擠出的加工過程中,填充材料和模具之間往往會形成負壓,或二者之間因物理吸附或化學鍵合而致翰結,導致在填充材料成型后從模具中剝離困難。為了弱化制品與模具間的吸附或豁結,常常采用能夠形成有效隔離膜的添加劑(脫模劑)。脫模劑是一種用在兩個彼此易于豁著的物體表面的一個界面膜層,使豁結物與被勃物之間形成隔離,從而易于剝離,使制品脫模更容易和更便捷。

 

廣義的脫模劑包括許多種類型,分別應用于化工、冶金、建材等領域。這次就僅局限于化工領域的脫模劑,主要討論有關溶劑在聚氨酯等材料成型加工的脫模劑中的應用變化

 

 

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01

在第一階段時,工業生產對原料的環保和安全是不做考慮的,只是追求溶解度高、易揮發。人們對使用溶劑的要求,僅局限于當做稀釋劑來考慮,要求噴涂在模具后可快速揮發,避免泡沫表面消泡現象即可。所以一些有機溶劑以其高溶解能力和易揮發的特點成為了廣泛使用的對象,如:

(1)二氯甲烷:溶解能力強,常溫下易揮發,化學性穩定,同時由于無閃點,還不會導致燃燒,價格低廉。本該屬于非常理想的溶劑選擇,確實在早期也大量使用。可是二氯甲烷的高濃度蒸汽會引起中毒,大量排放還會引起溫室效應。曾經的鞋材之都——晉江,在環保脫模劑在鞋材生產中大量普及之前,上空彌漫著成千上萬的二氯甲烷。

 

(2)石油醚:是石油低沸點餾分,為低級烷烴混合物,通常采用沸程在30-60℃作為溶劑,揮發性高。早期普遍用在脫模劑上。由于低沸點分餾,容易夾帶苯類、醛酮類混入產品中,導致整體VOC和氣味都不友好。

 

(3)石腦油:又稱粗汽油,主要為烷烴的C5-C11成分,閃點-2℃,極易揮發和燃燒。揮發的蒸汽對人體眼部及上呼吸道有刺激作用,對環境也可造成污染。

 

(4)二甲苯:C8H10,異構體,餾程140 ℃左右,高閃點易燃,刺激性氣味,3類致癌物。

 

(5)快干水:環己酮,無色或淺黃色透明液體,有強烈的刺激性臭味,3類致癌物。我們可以看到以上產品只注重了使用特性,卻忽略了長期對人體、環境的影響,所以在目前以環保主題的當今社會,所占市場份額越來越小,往低端產品上下沉使用,部分列入致癌物清單的已經嚴禁使用。

 

02

第二階段時,有健康意識的人們開始尋找新的溶劑替代,要求是毒性較低。庚烷,一種無色易揮發液體,因其具有高脂溶性和高揮發性,而且去污能力強,逐漸廣泛應用為脫模劑的溶劑。俗名白電油,學名正庚烷,閃點-4℃,屬于極易燃的有機溶劑。純正庚烷價格比較高,所以又有了工業級庚烷,而工業級產品含較多芳烴、硫、氮等化合物的雜質,產品氣味和VOC表現較差。同時毒性方面,雖然庚烷毒性比初期溶劑低,但隨著長期使用,也有慢性中毒的隱患,主要表現為人體周圍神經的損害,至此庚烷也逐漸下沉為低端產品使用溶劑。

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03

第三階段開始,來勢洶涌的環保安全檢查,迫使廠家不得不重視環保安全問題,相對安全環保的溶劑產品是脫模劑廠商尋求的方向,此時脫芳烴溶劑油應運而生。脫芳烴溶劑油目前主要通過航煤經過兩端高壓加氫,深度脫硫脫芳,然后再進行精餾而制得。脫硫起到消除異味、消除腐蝕性的目的,脫芳是降低苯類的有害物質、改善VOC性能。目前市面上根據溶劑閃點高低,分為多個型號(即D40、60等D系列溶劑油)。由于五苯三醛的沸點偏低,餾程越高出來的產品,溶劑產品本身的有害物質含量就越低。脫芳烴溶劑油的低毒性,對人身安全和生產環境基本沒什么影響,同時較高的閃點還為生產帶來更高的安全性。不過高餾程產品揮發偏慢,容易造成聚氨酯制品表面消泡,是不便于脫模劑應用的一個因素,所以一開始使用范圍更多是鎖定在相對容易揮發的溶劑。

 

04

第四階段起,環保對企業生產的產品、倉儲、物流運輸的安全性有了更高的要求,危化品的生存空間在日漸壓縮,運營成本在日漸上升,如何把脫模劑從危化品轉化為非危化品變成新的課題。以水做主要溶劑的水性脫模劑早就在廠商的考慮范圍內。目前在鞋材、金屬壓鑄、地毯、前圍隔音墊、方向盤等領域已普通使用。可水揮發速度相對是最慢的,即便水性脫模劑可以一勞永逸的解決有機溶劑帶來的所有環保安全上的問題。但在座椅海綿生產線上,因座椅模具的復雜結構、生產高轉速、高回彈泡沫表面對水的敏感度,導致水性脫模劑的應用工藝極其嚴苛和不便,所以廠家更傾向于選擇閃點>60℃的有機溶劑為載體的高閃點脫模劑。根據國家對易燃液體的分類標準,閃點>60℃液體不屬于危化品,可按照普通化學品進行運輸和儲存。雖然高閃點脫模劑揮發也慢,但還是比水快,通過噴涂工藝上調整,仍能很好的滿足生產。所以這個階段高閃點溶劑油進入了使用范圍。

 

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05

第五階段,氣味和VOC成為主攻方向。高端汽車對車內環境要求極為嚴苛,但整改是通過一級級供應商往下推動的,所以對脫模劑提出了更高的要求,最理想的目標就是無氣味、無VOC。脫芳烴溶劑油固然在VOC含量上已屬于微量,但氣味上還是有股特殊溶劑氣味。故在水性脫模劑應用完全成熟之前,脫模劑廠商只能繼續在有機溶劑上尋找替代品。最終可用于個人護理領域、化妝品領域的異構烷烴進入了應用范圍,無色、無味、高純度、組分單一、不含芳烴和硫、真正的低毒、良好的溶解力,這些特點使得異構烷烴成為環保溶劑油中最高端的產品。目前異構烷烴的生產工藝有直鏈烷烴芳構化、異丁烯合成、煤制氣CTL費托合成異構烷烴三種。國外進口產品大多采用異丁烯合成是由石腦油裂解生成異丁烯,再經異構化、蒸餾、氫化,最終得到高純度合成的異構烷烴,具有常溫下完全無味,加熱到一定溫度也不會有異味的特點,但由于該工藝綜合成本高,導致溶劑價格高昂,是脫芳烴環保溶劑油的2倍以上,目前只能局限于高端產品使用。由于我國煤炭資源豐富,煤制氣CTL費托合成異構烷烴成為了主流研發路線,隨著后期工藝逐步趨向成熟,相信國產化的異構烷烴價格將大幅下降,用量也會出現爆發性增長。

綜上,在脫模劑行業里,同樣是一分錢一分貨,價格一定程度上決定了產品的質量。低價無法滿足高端需求,高價更多也是為了平攤前期的研發成本。而我司五洋碳氫溶劑油的研發創新之路(演變史)也基本與上文中講述的各生產廠家對于溶劑的需求步調同步,所以我司五洋在溶劑油的應用上有足夠的話語權,五洋很樂意跟大家分享經驗,交流心得,共同在溶劑油的技術領域創新進步。

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