压铸脱模剂理化性能检验方法

                                           东南大学材料科学与工程学院   吴炳尧

　　至今我们对脱模剂的检验基本上是搬照对涂料及润滑油的检验内容和指标，如检验密度，粘度，固体含量，闪点，冰点，PH值等。而真正对压铸脱模剂至关重要的性能，如润湿性，结膜特性，耐模温特性，乳化稳定性，高温积碳残留特征，对模具的腐蚀性，原液兑水后的分散性等等，均未受到应有的重视。由于标准不明确，使得压铸厂无法正确识别和选用合宜的脱模剂，一些供应商则投其所好，以次充好，拼价格，而不是比质量，造成当今国内压铸脱模剂市场鱼龙混杂，扰乱了正常的秩序。
　　目前，行业对脱模剂尚未出台统一标准，国际上包括最权威的北美压铸协会也没有公布统一的检验标准。这是因为压铸脱模剂的种类繁多，发展很快，不同成分的脱模剂如矿物油基皂质乳液，高分子聚合物系列乳液，微乳化透明液，固态粉体等需要不同的检验标准和方法。笔者走访了国内外一些技术先进的现代化压铸企业，他们首先是对脱模剂的品牌严格把关，即选用那些声誉好，资金和技术力量雄厚，技术服务水平高，质量稳定的供应商。而且，一经选用，很少变动。他们主要依托供应厂商对脱模剂质量的检验，因为只有他们最清楚产品的成分配比，工艺的优劣，性能的好坏。而且检验手段最专业，最精确，最完善。压铸厂会从使用的角度对供应商提出各种要求，如某类复杂薄壁件应选用何种型号，如何使用?产品出现问题，请供应商的技术人员帮助分析查找原因，进行改进。总之他们与供应商之间已经形成一种彼此信赖良性互动的合作关系。因此在国内脱模剂市场尚不成熟的今天，压铸厂最重要的关注点应是象选人才一样精选有诚信，有品牌，有实力，有技术的供应厂商。
　　脱模剂本身是属于化工的领域，与金属压铸之间跨度很大，对检验中出现问题的分析需要很多物理和化学的基础理论。下面，我想只就一些具体问题作点浅显易懂的分析和说明。
　　1) 关于固体含量测量
　　目前使用厂家普遍采用在110ºC将1G原液加热4小时的方法测量脱模剂的固体含量。并以固体含量的高低评判脱模剂的浓度。首先应该肯定该方法对于固定使用某一种型号脱模剂的厂家，以此方法去评定每批产品的浓度是否相对稳定，具有一定的参考价值。但是对于各种型号和成份的脱模剂，不具有划一性，不是普适标准。因为该方法只是基于对以矿物油和蜡为主料的水基脱模剂长期测试的经验总结，对于目前新一代以高分子聚合物为主料的水基脱模剂，其有效成份不是以固体含量表现出来的。比如，优良的该类脱模剂，为了提高脱模性能，要添加很多能起到特殊效果的助剂，如润湿分散剂，成膜助剂，极压剂，铸件表面光亮剂等。而这些物质的作用不是用固体含量来评定的。因为他们在110ºC左右已经与高分子聚合物反应，形成有利于脱模性能的新物质，这些新形成的固体物质是真正发挥脱模效力的精华，不是单纯的传统的不挥发残留物，因此不要机械地以固体含量去评定真正的高分子材料。目前国际上的知名高分子聚合物基脱模剂品牌，其标识的按常规方法检测的固体含量大多在10%左右，但其有效成份均在30%以上。而对矿物油或蜡为基的脱模剂，情况正好相反，按常规方法检测固体含量在30%以上，但其有效成分却没有这么多。这也从一个侧面说明，对这两类不同成分的脱模剂，我们不能简单地以传统检验方法去一视同仁。如果一定要这样检验，那么对同一产品，只要控制一个相对值，然后每次检验要有一致性，以此确定产品的稳定性就可以了。
　　作为研究机构，为了深入了解脱模剂的性能和规律，采用如下先进的仪器研究其相对密度及折射率：
　　红外吸收光谱(IR)
　　核磁共振波谱(NMR)
　　紫外吸收光谱(UV)
　　气相色谱(GC)
　　质谱(MS)
　　凝胶渗透色谱(GPC)
　　用以下仪器进行化学成分分析及确定Si及微量金属含量：
　　原子吸收光谱
　　发射光谱
　　X-射线荧光光谱
　　X-射线衍射
　　接触角测定仪
　　界面张力仪
　　光电子能谱(XPS)
　　电子能谱(ESCA)
　　由于上述仪器价格昂贵，对于压铸厂来说，不需要武装这些高档设备。
　　2) 对浓度的测量
　　对涂装用涂料浓度目前以称量法测定其不挥发份比重，但这不适宜对脱模剂的衡量标准。因为对脱模剂来说，他的主要功能是隔热和脱模，因此最看重的要求是高温结膜性，高温隔热性和无残留性。而这些性能的优劣与固体含量没有一一对应的关系。比如，世界名牌香水，其中95%是水，5%才是他们的关键材料和配方，而一些低劣香水其含水量仅80%左右，其所谓香料比例很高，但效果很差，可能还对人体有害。谁优谁劣，不言自明。但是，假如我们一味强调香料的浓度，以浓度作为检验标准，那么结果将南辕北辙。又如，有些脱模剂生产个体户为了迎合压铸厂家检测固体含量的要求，添加一些廉价白油，凡士林甚至粉体等材料，为了增白，还加一些增白剂，如过氧化苯甲酰，即看上去很白又增加固体含量。这与去年不法分子为了迎合奶品检验的需要，在牛奶中添加三聚氰胺同出一辙。最终受害者是使用厂家。其对模具和铸件的伤害要经过一段时间才能表现出来。
　　我建议贵厂可考虑用折射仪测量脱模剂透过棱镜表面的折射率，以测定浓度的相对值，此法简便快捷，但可能不大精确。此外，建议关注如下的检验，对保证脱模剂的质量更为重要。
　　3) 对乳状液的稳定性测量
　　由于水基脱模剂是乳状液，是由两个以上互不相溶的液体形成的分散体系，一般是用离心法来观察其稳定性。可选用实验室用台式离心机或管式离心机。将乳液倒入离心管中，离心转数为1500RPm(转/分),观察离心5-10分钟后的现象。稳定乳液应不分层或微量析出。
　　4) 对润湿性能(渗透性能)的评价--用液滴法对乳液接触角的测定
　　对脱模剂来说，对模具的润湿性能非常重要，因为这是能否在模具表面形成致密牢固薄膜的关键因素。润湿一般分为三类：接触润湿---沾湿;浸入润湿—浸湿;铺展润湿---铺展。实质都是界面性质和界面能量的变化。在固，液，气三相交界处，自固/液界面经液体内部到气/液界面的夹角叫接触角&OSLAsh;.
　　当&OSLAsh;=0º 表示完全润湿
　　90º>&OSLAsh;>0º 部分润湿
　　180º>&OSLAsh;>90º基本不润湿
　　&OSLAsh;≥180º 完全不润湿
　　因此接触角的大小是润湿好坏的判据。对脱模剂来说，&OSLAsh;越小，润湿性能越好，其脱模性能就越好。
　　可使用JY-B接触角测定仪测量接触角。该仪器由显微镜，照明系统，试样工作台和液滴调正器组成。要注意选择较适宜的进样量，测定同样样品进样量要相同。测定速度要快，涂蜡玻璃片要保持平面光滑。
　　5) 关于脱模剂的使用方法
　　A) 控制兑水比例：按照产品说明兑水比例，对中大件及复杂件，取下限。如果是数台压铸机共用一个脱模剂池集中输送，为了保护模具，也应取兑水比例的下限。
　　B) 控制兑水方法：要先放水，后加入相应数量的脱模剂，以保证形成水包油的分子团。同时要连续吹气搅动，达到分散均匀。
　　C) 控制喷涂模具温度T： 150ºC
　　D) 喷涂角度：一般取0º-30º
　　E) 喷涂距离和时间根据不同铸件和模具特征由实验合理确定。