有機硅脱模劑

橡膠塑料製品在模具中成型加工，橡塑材料與模具表面接觸，可能因模具工作表面凹凸等微缺陷，使橡塑製品自模具剝離時會有一定的摩擦阻力。橡膠塑料在注射或擠出的加工過程中，橡塑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黏結，導致在橡塑製品成型後從模具中剝離困難。

為了弱化製品與模具間的吸附或黏結，常常採用能夠形成有效隔離膜的添加劑——脱模劑。脱模劑是一種用在兩個彼此易於黏着的物體表面的一個界面膜層，使黏結物與被黏物之間形成隔離，從而易於剝離，使製品脱模更容易和更便捷。

可用做脱模劑的基礎物質有很多種，常用的脱模劑有無機物、有機物和聚合物等類型。常用的無機物類脱模劑有石墨粉、滑石粉、雲母粉、二硫化鑰等粉體常用的有機物類脱模劑有脂肪酸、脂肪酸皂、各種蠟類、乙二醇等,這類脱模劑兼有潤滑劑的作用聚合物類脱模劑主要有聚乙烯醇、醋酸纖維素、有機氟聚合物和有機硅聚合物等，其中有機硅聚合物是最適宜的脱模劑 ^[1]  。

有機硅脱模劑是以有機硅氧烷為原料製備而成，其優點是耐熱性好，表面張力適中，易成均勻的隔離膜，脱模壽命長無毒、光澤好、不與樹脂親合等，而廣泛應用在塑料、橡膠等各種場合中。缺點是脱模後製品表面有一層油狀面，二次加工且必須進行表面清洗。常用的有硅油，硅橡膠，乳化硅油及硅脂等。

有機硅脱模劑是目前橡塑脱模劑中檔市場的主流產品，在聚氨酯、橡膠、聚乙烯和聚氯乙烯等樹脂的加工中均有廣泛應用。國外主要有道康寧、日本東方油脂工業株式會社和信越公司的有機硅脱模劑在銷售。國內生產有機硅脱模劑的廠很多，但是規模偏小。

按產品組成及形態分類

（1）有機硅烷及其溶液：

脱模劑基材是有機氯硅烷或者有機烷氧基硅烷。有機硅烷直接用做脱模劑具有一定的侷限性，其中有機氯硅烷在成膜過程吸收空氣中的水分二水解，放出的氯化氫有腐蝕性，因此，只適用於玻璃、陶溶液瓷等耐腐蝕的模具。

（2）硅油及其溶液、油膏：

脱模劑基材為甲基硅油、甲基苯基硅油及各種改性硅油等惰性線形高分子有機硅聚合物。通常應用的硅油型脱模劑是以硅油為主體成分，再添加甲苯、汽油等有機溶劑配製而成的硅油溶液。

以硅油添加白炭黑、硅藻土、雲母粉等固體組分，混煉可製成半固體膏狀物型脱模劑。

（3）硅橡膠及其溶液：

液體硅橡膠可直接用做脱模劑，但更多應用是將硅橡膠加有機溶劑配製成硅橡膠溶液，再配合交聯劑、催化劑等助劑組分，塗於模具表面形成疏化硅橡膠工作膜。

（4）硅樹脂及其溶液：

脱模劑基材為甲基硅樹脂、甲基苯基硅樹脂等可交聯固化的有機硅聚合物。通常將上述硅樹脂溶解於乙醇、甲苯、汽油等有機溶劑中配製成硅樹脂溶液，應用噴塗或浸塗工藝將脱模劑塗覆於模具表面，然後通過加熱等方式將硅樹脂固化成工作膜。

（5）有機硅乳液：

以硅油或硅樹脂為主體組分，再添加乳化劑、水等配製成乳液。塗覆於模具表面的水乳液，待水分揮發後形成脱模劑工作膜。

（6）有機硅氣霧劑：

以硅油為主體組分，配合氟利昂、丁烷等拋射劑，混合封裝於密封容器中，塗於脱模劑時，拋射劑攜帶脱模劑主體組分噴塗於模具表面，拋射劑快速揮發，殘留物形成脱模劑工作膜。

（7）其他類型：

此外，還有的直接用硅橡膠製造彈性模具，硅橡膠模具本身不僅耐熱性好，同時具備抗粘結易脱模的優良性能，特別適用於形狀複雜製品的成形脱模。

（1）暫時型脱模劑：

這種脱模劑在工作過程中，有的組分在逐步消耗，即脱模劑向製品轉移。暫時性脱模劑是一次塗飾一次使用或一次塗飾有限次數使用。以各種惰性硅油為基礎材料的有機硅脱模劑即為典型的暫時型脱模劑。

（2）半永久型脱模劑：

脱模劑固化後的膜層較牢固地附着於模具表面，在製品加工成型過程中和製品脱模後，脱模劑不向製品轉移，基本不消化，成為半永久型脱模劑。

按應用對象，例如：聚氨酯脱模劑、輪胎脱模劑。

按實際使用工藝命名，例如：耐高温脱模劑、耐酸鹼脱模劑等。

本體硅油型和氣霧型脱模劑的應用方法最方便，只需要簡單將脱模劑噴塗於模具表面，即可進行加工操作，且製品脱模簡便。

油膏型脱模劑的塗抹相對前者繁雜些，但是其工作膜層後，適用於表面粗糙的模具，同時可持續有效脱模的次數相對多些。

相比於溶液型有機硅脱模劑，水乳液型因不使用有機溶液，對環境無污染，但是水乳液型脱模劑的剝離力相對大些，並且連續脱模使用次數也相對溶液型少些。

脱模劑形態與劑型比較：通常應用石蠟、脂肪酸等作脱模劑，只有單純的劑型；與之對應，有機硅脱模劑具有各種形態和劑型，因而為適應不同使用要求提供了選擇便利。

脱模劑工作温度比較：由於有機硅聚合物的高分子骨架由硅氧鍵構成，耐熱性能優良，穩定温度超出幾乎所有類型橡膠，因此不至於出現脱模劑熱分解、碳化等弊病。

脱模的剝離力比較：有機硅是低表面能材料，因而其製品脱模的剝離力最小，即應用有機硅脱模劑製品脱模最容易。

脱模劑安全性比較：就材料的表面能而言，有機氟聚合物和有機硅聚合物同屬人工合成最低表面能材料，但超過允許使用温度，有機氟聚合物可能放出有毒物質；而有機硅材料耐熱性好，即使使用過熱分解的產物也安全無毒。

脱模劑使用壽命：因為有機硅脱模劑耐熱性好，可承受各種塑料製品的加工温度，特別是以硅樹脂為基礎材料的非遷移性有機硅脱模劑，不僅工作温度高，而且脱模劑組分穩定不遷移，顯示出超長的脱模劑使用壽命。

有機硅脱模劑廣泛用於各種橡膠、塑料的加工過程，既可以用於擠出、注射加工工藝，也可以用於模壓制品成型。可減輕勞動強度，提高生產效率，改善加工製品質量 ^[2]  。

重點考慮以下幾個因素：

（1）成型製品的材質及性能：包括物質的極性、熔體黏度、對模具材料的黏結狀況；

（2）製品成型工藝條件：加工温度、存膜時間、製品從模具剝離的運動方向等；

（3）成型製品的技術要求：加工批量大小、製品尺寸與工件精度要求、加工製品的表面後續黏結塗飾性要求等；

（4）製品加工模具條件：模具材質、形狀與規格尺寸、模具工作面表面狀態、模具對脱模劑塗飾的特定要求等；

（5）脱模劑工藝性能與使用性能要求：脱模劑使用與清除工藝限制、脱模劑工作温度與加工壽命、加工製品剝離力要求等。

功能良好的脱模劑大體由功能組分和助劑組分等構成。其中功能組分可以是單一種有機硅化合物或聚合物，但更多是應用有機硅聚合物複合調配，例如將硅油高低豁度混用，則可以收到既延長脱模劑工作壽命又同時減小脱模剝離力的效果。脱模劑中的功能組分有的還包括與主體聚合物配套的交聯劑、催化劑等，以適宜的催化強度和固化速度，保證脱模劑工作膜平整光亮、在模具工作面附着牢固，協同主體有機硅聚合物達到最佳使用效果。脱模劑中的助劑組分雖然是發揮輔助作用，但不可或缺。不同類型的脱模劑配合不同的輔助材料，最常用的輔助組分包括溶劑、拋射劑、潤濕劑、防腐劑、乳化劑、顯色劑等。脱模劑中的溶劑組分主要是用於溶解主體有機硅聚合物，使之成為便於塗施的操作溶液。良好的溶劑要求其極性、溶解度參數與主體聚合物匹配。有的溶劑自身還兼具清洗作用，協同脱模劑溶液在模具工作面均勻展布和附着。在有的脱模劑中應用複合溶劑，其中各組分的極性和沸點有所差異，利用揮發梯度，避免單一低沸點溶劑快速汽化吸熱、使局部達到露點導致脱模劑塗膜泛白起皺等缺陷 ^[3]  。

功能良好的脱模劑大體由功能組分和助劑組分等構成。其中功能組分可以是單一種有機硅聚合物複合調配。脱模劑中的功能組分有的還包括與主體聚合物配套的交聯劑、催化劑等，以適宜的催化強度和固化速度，保證脱模劑工作膜平整光亮、在模具工作面附着牢固，協同主體有機硅聚合物達到最佳使用效果。

脱模劑的助劑組分發揮着不可或缺的輔助效果。常用的輔助組分包括：溶劑、拋射劑、潤濕劑、防腐劑、乳化劑、顯色劑等。其中的溶劑組分主要是用於溶解主體有機硅聚合物，使之成為便於塗飾的操作溶液。良好的溶劑要求其極性、溶解度參數與主體聚合物匹配，有的溶劑自身還兼具清洗作用等。一般應用表面活性劑作脱模劑的潤濕劑。潤濕劑的作用是促進脱模劑在模具表面均勻展布，保證首次塗覆脱模劑和後續復塗脱模劑都能均勻流平。

為了便於判斷脱模劑塗層厚度和均勻度，有時推薦使用帶有延伸的脱模劑操作液。有色脱模劑中應用適當類型顏料或染料作顯色劑，要注意應用的顏料或染料在脱模劑中不要影響其低表面能性和塗膜的平整光滑性。

在玻璃、陶瓷燈耐腐蝕基材上，才可以應用初始反應有腐蝕性的有機氯硅烷作脱模劑基礎材料。對於一膜多見小件製品的快速注射成型加工，宜採用氣霧型有機硅脱模劑；應用大型熱模具加工製品，可以用水乳液型有機硅脱模劑；應用冷模具的加工工藝，就不宜採用乳液等水劑型脱模劑，因為水分滯留在模具表面將影響製品成型精度，如等待水分蒸發後再進行成型加工將耗費較長時間，故應用冷模具加工橡塑製品宜採用溶劑揮發較快的溶液型脱模劑，以節省脱模劑的乾燥等待時間 ^[4]  。

對於強調要去可黏結塗飾橡塑製品的脱模，必須選用非遷移性有機硅脱模劑，不可使用遷移性脱模劑，以防止脱模劑組分向製品表面遷移而妨礙塗飾黏結。就脱模剝離力比較，通常伴隨脱模劑部分遷移的操作要比無脱模劑組分遷移的操作剝離力更小，即前者脱模更容易。

在橡塑製品成型加工過程中應用有機硅脱模劑大致如下操作：

清理模具和清潔處理模具工作——塗飾有機硅脱模劑——固化脱模劑脱模（如果需要）——重複製品成型加工——重複塗飾脱模劑（當脱模劑失效時）

橡膠輪胎成型加工使用的乳液型有機硅脱模劑，採用甲基硅油或苯甲基硅油、經基封端硅油和少量帶有活性反應基團硅經基的硅樹脂作主體聚合物，配合適量烷氧基硅烷交聯劑和有機錫錫酸鹽催化劑，再附加潤濕劑、殺菌劑等添加劑，加水乳化製得的乳液型有機硅脱模劑。該脱模劑貯存穩定，脱模效果好，使用壽命長。將其用於充氣輪胎或半充氣輪胎的成型加工，輪胎外表面從鋼膜表面上剝離摩擦力低，輪胎內表面與充氣氣囊的分離潤滑性好。

綜合利用甲基氯硅烷單體分餾的高沸物和低沸物製備有機硅聚合物，用其生產橡膠塑料製品加工的脱模劑，也可以達到相當好的使用效果。

氣霧型有機硅脱模劑大多采用適當豁度的硅油作為主體有機硅聚合物,配合潤濕劑、拋射劑等組分，密封於帶有噴射裝置的金屬罐中，使用時欺動噴射按鈕，脱模劑呈細微液滴狀噴射到模具工作面上，拋射劑揮發後形成脱模劑工作膜。氣霧型有機硅脱模劑使用方便，主要應用於小尺寸精細橡膠塑料製件的成型和電子元器件塑料封裝。氣霧型有機硅脱模劑應用不同赫度的硅油摻混，可以提高脱模效果和增加每次噴膜的有效脱模次數。如果改用水溶性聚醚改性硅油作脱模劑主體組分，製得的有機硅脱模劑不影響脱模製品的後續黏結塗飾性能。

芳綸耐熱性能高達℃，機械強度高，以芳綸布作模具熱壓成型木屑纖維板，生產效率高，這是當前優選的纖維板先進成型工藝。但是芳綸布抗豁結性能欠佳，為了防止豁結劑與芳綸布模具的粘結，試用過多種脱模劑都不適用,大多數脱模劑耐高温性能與芳綸布不匹配。使用普通硅樹脂基料的脱模劑，雖然耐熱性能尚可，但通用型硅樹脂固化後漆膜返豁，不能發揮脱模隔離作用。

特種合成技術研製生產的高固化活性甲基苯基硅樹脂，不僅具有通常甲基苯基硅樹脂的高耐熱性能，同時還具有固化活性高、固化後塗膜與基材豁附牢固和固化後的漆膜永不返黏等突出優點。將高固化活性甲基苯基硅樹脂塗覆於芳綸布上，經熱固化後，硅樹脂塗膜牢固地附着於芳綸布上，在經受高温模壓長期運轉後，仍保持優良的脱模性能。

航天工程應用的高性能纖維複合材料成型加工温度高，成型製品要求保持可靠的赫結性能。對此類複合材料成型加工的脱模劑要求極為苛刻：除要求製件成型精度高、製品脱模剝離力小之外，還要求脱模劑工作温度達到180℃以上，甚至個別工件加工温度高達400℃，同時要求脱模劑組分不得遷移到製件上，以免影響後續黏結加工。以特種複合硅樹脂作基礎聚合物，配合耐高温潤濕劑和複合溶劑，製得充分滿足上述苛刻使用要求的脱模劑。該脱模劑塗覆流平性好，塗膜經150℃加熱固化後，可以多次反覆使用，持續保持耐高温非遷移的可靠脱模性能。此脱模劑因高功效和高可靠性，廣泛應用於各種航天工程複合材料的加工。

電子元器件應用環氧樹脂等液體樹脂浸漬封裝時，經常遇到封裝用液體樹脂黏附金屬引線難以清除的難題。如果採用機械刮削的辦法，不僅效率低，而且會因刮傷引線上的鍍層而影響元器件的可焊性。如採用常用的脱模劑預先塗覆金屬引線，常常會因為脱模劑遷移，致使浸漬封裝樹脂在引線根部缺料和封裝後元器件不能塗裝標記。應用低表面能有機硅聚合物配合高交聯度固化劑組分，研製了高效浸塗防豁隔離劑。應用該隔離劑滾塗在電子元件金屬引線適當部位，經固化後，電子元件在液體環氧樹脂中浸沒超過隔離劑預塗過的引線部位，當電子元件從料浴中提出以後，原來附着在預塗隔離劑引線部位的環氧樹脂會自動逆重力方向向上收縮，達到電子元件封裝嚴密飽滿而引線完全不沾樹脂，製得的電子元件保持可靠的可焊性。