水基洗模水的配方设计与优化_刘明东.pdf
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1、模具制造 2022年第10期水 基 洗 模 水的配 方设计 与优 化刘明东(上海喜赫精细化工有限公司,上海201620)【摘要】模具表面残留的污垢反复经过高温加热会被氧化,在模具表面形成难以清洗的固化膜、垢斑等,被污染的模具会影响成品尺寸的精准度,导致成品表面出现凹凸不平,产生麻点、凹穴等缺陷。为了获得一种对模具污垢清洗彻底的水基洗模水,通过正交实验和单因素试验,分析了几种原料对硅油、石蜡、矿物油等污垢清洗效果的影响,最终确定了水基洗模水的配方为:脂肪酸甲酯乙氧基化物FMEE 6%、羧乙基硫代丁二酸CETSA 5%、200#溶剂油3%、伯烷基磺酸钠PAS-80 4%、混合溶剂A 4%、脂肪酸甲
2、酯二丙酸钠 6%、偏硅酸钠3%、氢氧化钠5%、三乙醇胺1%、六亚甲基四胺1%、杀菌剂0.5%、纯水61.5%。关键词:模具;水基洗模水;羧乙基硫代丁二酸;配方中图分类号:TG659;TQ330.1文献标识码:BDOI:10.12147/ki.1671-3508.2022.010.017FormulationDesignandOptimizationofWater-BasedDie&MoldCleanerLiu Mingdong(Shanghai Xihe Fine Chemical Co.,Ltd.,Shanghai 201620,CHN)【Abstract】The residual dirt
3、 on the die&mold surface will be oxidized in the high temperatureheating process and the solidified film and dirt spots will be formed on the mold surface,whichrequires regular cleaning for the die&mold.In order to obtain an environment-friendlywater-based die&mold cleaner,the influence of several r
4、aw materials on the cleaning effect ofsilicone oil,paraffin,mineral oil and rubber was analyzed by orthogonal test and single factortest,the formulation of the water-based detergent was determined as fatty acid methyl esterethoxylated FMEE 6%,CETSA 5%,200#solvent oil 3%,PAS-80 4%,mixed solvent A 4%,
5、fatty acid methyl ester dipropionate sodium 6%,sodium metasilicate 3%,sodium hydroxide 5%,triethanolamine 1%,hexamethylenetetramine 1%,fungicide 0.5%,and pure water 61.5%.Key words:mold;water-based die&mold cleaner;carboxyethyl thiosuccinic acid;formulation1引言轮胎、树脂镜片、塑料、聚氨酯制品在生产过程中,需要使用模具进行成型加工。模具在长
6、期使用过程中,不可避免地在表面沾污各种类型污垢,被污染的模具如果不能及时清理干净会影响后续制品的外观平整度、尺寸的精度,而且还会导致沾膜,制品脱模不彻底等问题1。为了提高生产效率与质量,需要对模具的定期的清洗。模具表面以及沟槽内的主要污染物是融化的原料,包括树脂、塑料、橡胶等,以及残留的脱模剂成分如氨基硅油、蜡、矿物油等2。为了获得一种通用型水基洗模水,以对矿物油脂和蜡去除能力较强的脂肪酸甲酯乙氧基化物FMEE、羧乙基硫代丁二酸CETSA、200#溶剂油、伯烷基磺酸钠PAS-80为模具清洗剂的主要成分,并复配对橡胶、树脂、聚氨酯溶解力较强溶剂,最终获得性能优异的水基洗模水。模具制造技术62模具
7、制造 2022年第10期2实验2.1主要试剂与仪器试剂与材料:环氧丙烷封端脂肪酸甲酯聚氧乙烯醚FMEE、羧乙基硫代丁二酸CETSA、伯烷基磺酸钠PAS-80、脂肪酸甲酯二丙酸钠M400,工业级,上海喜赫精细化工有限公司;200#溶剂油,工业级,镇海石化工程股份有限公司;碳酸二甲酯、环己酮、乙酸丁酯、吡咯烷酮、N,N二甲基乙酰胺,分析级,上海清奈实业有限公司;304不锈钢片,规格18020055mm,昆山创兴五金制品有限公司。仪器:RHBX型金属摆洗机,东莞市精工仪器有限公司;ED-400型电热恒温干燥箱,连云港鸿科电器制造有限公司;EX202型电子天平,厦门莱斯德实验室仪器有限公司。2.2模拟
8、模具的清洗试验(1)污垢试片的制备。将不锈钢试片在石油醚中浸泡2h,取出后用酒精擦洗干净,吹风机吹干后准确称量不锈钢试片的重量为m0,称取约1g氨基硅油、润滑油、石蜡,均匀涂抹于不锈钢试片,干燥箱160烘干30min,取出不锈钢试片室温湿平衡24h后准确称量,记为m1。(2)污垢试片的清洗。将自制沾有不同类型污垢的不锈钢试片悬挂浸入温度为90的清洗工作液中,摆动20次。将清洗后的不锈钢试片晾干后称重记为m2,并计算污垢清洗率。(3)橡胶溶解率。准确称量轮胎橡胶,质量记为m3,放入溶剂中室温静置6h后,取出橡胶,热风烘干后,准确称量,记为m4,计算橡胶溶解率。(4)模具清洗。使用过沾有各种污垢的
9、模具,清水冲洗后烘干,准确称量质量记为m5,放入模具清洗剂的工作液中,温度保持90,超声波浸泡20min后,清水冲洗干净,热风烘干后准确称量,记为m6,计算模具的清洗率。3结果与讨论3.1正交实验的设计模具残留的污垢大部分是脱模剂,主要成分为氨基硅油、石蜡和矿物油,降温后粘附在模具表面形成老化的氧化膜,难以清洗。另外在脱模过程中,一些橡胶、树脂、聚氨酯等原料也会在高温定型过程粘附在模具表面3。环氧丙烷封端脂肪酸甲酯乙氧基化物FMEE对氨基硅油有较强的降粘与乳化作用,FMEE具有多个亲油基团,HLB值为12.5,有利于降低硅油的界面能,将硅油乳化为亲水的水包油乳液,从而使硅油更容易脱离模具表面4
10、。羧乙基硫代丁二酸CETSA具有硫基,有类似于二硫化碳的结构,极性与带支链的长链烷烃相似,对石蜡软化效果明显,溶蜡速率快,对蜡去除效果理想5。200#溶剂油沸点高,使用安全,主要成分是类似于矿物油的芳烃和环烷烃,不仅在低温条件下对矿物油清洗性能好,对橡胶、树脂也有很好的溶解作用6。伯烷基磺酸钠PAS,分子量小,渗透力强,可以渗透入污垢与模具的表面,降低其表面张力,减弱污垢与模具表面的结合力,对于沟槽角落、缝隙处污垢去除效果明显。选择以环氧丙烷封端FMEE、羧乙基硫代丁二酸CETSA、200#溶剂油、伯烷基磺酸钠PAS-80为模具清洗剂的主要成分,确定了正交试验因素水平如表1所示,按照上面清洗试
11、验测试不同组合的清洗效果,各因素的极差分析如表2、表3所示。表1正交试验因素水平表表2正交实验结果3.2各因素对硅油清洗率的影响由表3可知,对硅油清洗率的影响因素排序为环氧丙烷封端FMEE羧乙基硫代丁二酸CETSA伯烷水平123用量/g L-1(A)FMEE246(B)CETSA1246(C)200#溶剂油246(D)PAS80246项目123456789(A)222444666(B)246246246(C)246462624(D)246624462硅油清洗/%43.7345.3548.1949.6149.6050.7549.3251.5552.10矿物油清洗/%77.9180.2083.55
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