輪胎用有機(jī)硅脫模劑的制備與性能研究

脫模劑是介于模型和成品之間的功能性材料。它是防止橡膠、塑料和其他材料在模裝刀表面接觸到橡膠、塑料和其他材料，從而實(shí)現(xiàn)簡單的脫模效果。有機(jī)硅脫模劑常見的制備方式有兩種,一種是將高分子量的硅油機(jī)械乳化成乳液,此法由于高分子量的硅油黏度大,乳化難,制備的脫模劑乳液易漂油,不夠均勻光滑穩(wěn)定。另一種是將D4與水進(jìn)行乳液聚合,利用此法可獲得相當(dāng)于百萬級別高分子量的硅油乳化而成的乳液。此法操作簡便,工藝簡單,已成為主流的脫模劑制備方法。本文針對輪胎脫模劑要求乳液細(xì)膩、成膜性好、用在胎體上光滑均勻等特點(diǎn),用乳液聚合法制備了一種有機(jī)硅脫模劑,考察了催化劑用量、聚合時(shí)間、聚合溫度、交聯(lián)助劑對脫模劑的成膜性、穩(wěn)定性、均勻光滑性的影響。1試驗(yàn)部分1.1控制原理D4(≥99.95%)、去離子水、十二烷基苯磺酸(SDBS,市售)、表面活性劑AEO-9(市售)、OP-10(市售)、偶聯(lián)劑KH-560(市售)、TMES(市售)、TMS-300、TMS-600、氨水(市售)。JJ-1型變頻調(diào)速攪拌器,HH-S型數(shù)顯恒溫油浴鍋,NDJ-79型旋轉(zhuǎn)黏度計(jì),101-2型電熱鼓風(fēng)干燥箱,80-2型低速離心機(jī)。輪胎外胎試片(唐山三元塑膠有限責(zé)任公司),載玻片。1.2表面活性劑的制備在250mL四口燒瓶中加入5.5g十二烷基苯磺酸(SDBS),125g去離子水,4g的AEO-9,1g的OP-10,攪拌下緩慢升溫至十二烷基苯磺酸及表面活性劑AEO-9、OP-10體系混合均勻后,加入50gD4、0.25gTMES或KH-560,攪拌升溫至65℃預(yù)乳化一定時(shí)間。加入TMS-300、TMS-600,升溫至85℃,聚合一定時(shí)間,加入氨水中和30min,即可得到固含量為25%的有機(jī)硅脫模劑。1.3均勻光滑度的測定穩(wěn)定性測定:用2支10mL刻度離心試管分別量取8mL試樣,對稱地放入離心機(jī)中,以3000r·min均勻光滑性測定:取1g脫模劑樣品均勻光滑涂抹在0.8cm×2.0cm的載玻片上,在(100±2)℃的電熱鼓風(fēng)干燥箱中恒溫30min,觀察成膜的均勻光滑度。以1~10表示均勻光滑度,1為顆粒較多,成膜無光,10為表面均勻光滑平整。成膜性測定:取1g脫模劑樣品稀釋到50g水中,取1g稀釋液均勻光滑涂抹在0.8cm×2.0cm的載玻片上,在(100±2)℃的電熱鼓風(fēng)干燥箱中恒溫30min,觀察成膜的均勻光滑度。以1~10表示成膜性,1為最軟,黏手,10為最硬,結(jié)殼。2結(jié)果與討論2.1催化劑用量的影響催化劑用量對脫模劑性能的影響見圖1。由圖1可知,在聚合時(shí)間、聚合溫度、助劑等條件不變的情況下,乳液分層隨催化劑用量增大而減少,即穩(wěn)定性隨催化劑用量提高,乳液均勻光滑度隨催化劑用量的增加而增加,乳液的成膜性隨催化劑用量的增加而增強(qiáng)。在催化劑用量為2%時(shí),乳液在離心機(jī)內(nèi)3000r·min2.2時(shí)間對乳液的影響乳液聚合時(shí)間對脫模劑性能的影響見圖2。由圖2可知,在其它條件均不變的情況下,脫模劑乳液分層刻度隨聚合時(shí)間的增大而變小,聚合時(shí)間達(dá)到8h,乳液穩(wěn)定不分層,不再隨時(shí)間變化。乳液成膜性隨時(shí)間的增加而增加,聚合時(shí)間達(dá)到8h,成膜等級為8,效果較好。均勻光滑性隨時(shí)間的增加而增加,8h時(shí),乳液均勻光滑,均勻光滑性好,但8h后,乳液有小顆粒,說明聚合時(shí)間過長,乳液發(fā)生了凝膠現(xiàn)象。綜合考慮聚合時(shí)間對穩(wěn)定性、成膜性、均勻光滑性的影響,聚合時(shí)間宜選擇8h。2.3脫模劑的均勻光滑性聚合溫度對脫模劑性能的影響見圖3。由圖3可知,在其它條件不變的情況下,脫模劑穩(wěn)定性隨溫度升高更趨于穩(wěn)定,75℃后,乳液穩(wěn)定無分層。脫模劑的均勻光滑性隨溫度升高而提高,溫度達(dá)到80℃以后,乳液均勻光滑無顆?；蚰z。脫模劑的成膜性隨溫度升高而增強(qiáng),溫度達(dá)到80℃后,乳液成膜性不再變化。綜合考慮對穩(wěn)定性、均勻光滑性、成膜性的影響,聚合溫度選擇80℃為宜。2.4助劑對脫模劑均勻光滑性的影響輪胎脫模劑除了要求普通的易脫模性、穩(wěn)定性之外,涂刷后的脫模劑殘留在外胎上,還需要保證表面光滑均勻,不影響輪胎外觀銷售。本實(shí)驗(yàn)選擇了4種特殊的助劑對均勻光滑性進(jìn)行改進(jìn),此4種助劑均有活性基團(tuán)和極低的表面能,一方面可以使脫模劑表面能更低,起到光滑均勻的效果,另一方面可以提高脫模劑的成膜均勻性。由表1可知,在其他條件固定不變的情況下,加入TMES、TMS-300可以使脫模劑具有較好的均勻光滑性,具體可根據(jù)這兩種助劑的成本進(jìn)行選擇。3助劑、催化劑、聚合劑的影響采用乳液聚合方法,用十二烷基苯磺酸催化D4、水和非離子表面活性劑,制備了穩(wěn)定的O/W乳液型輪胎用有機(jī)硅脫模劑?？疾炝舜呋瘎┯昧俊⑷橐壕酆蠒r(shí)間、聚合溫度、助劑對脫模劑的成膜性、穩(wěn)定性和乳液粒徑的影響。結(jié)果表明,當(dāng)催化