有机硅：一种隔离性好、污染小的脱模剂，用于橡胶塑料制品成型加工

有机硅：一种隔离性好、污染小的脱模剂，用于橡胶塑料制品成型加工

硅胶是指聚有机硅氧烷（又称聚硅氧烷）、硅氧烷化合物、硅油、硅树脂，是一种隔离性能好、对模具污染小的脱模剂，主要用于天然橡胶、塑料、丁基橡胶的模型制品。

简介：橡塑制品是在模具中成型的，橡塑材料与模具表面接触，由于模具工作表面存在凹凸不平等微观缺陷，导致橡塑制品从模具上剥离时可能存在一定的摩擦阻力。橡塑在注射或挤出过程中，橡塑材料与模具之间经常形成负压，或二者因物理吸附、化学键合而粘结在一起，导致橡塑制品成型后从模具上剥离时比较困难。

为了减弱制品与模具之间的吸附或黏附，经常会使用一种能形成有效隔离膜的添加剂，即脱模剂。脱模剂是用于两个易相互黏附的物体表面的界面膜层，在黏附剂与被黏物之间形成隔离，使其易于剥离，使制品脱模更加容易、方便。

可用作脱模剂的基础材料有很多种，常用的脱模剂有无机、有机和聚合物类。常用的无机脱模剂有石墨粉、滑石粉、云母粉、二硫化钼等粉体。常用的有机脱模剂有脂肪酸、脂肪酸皂、各种蜡、乙二醇等。这类脱模剂还起润滑剂的作用。聚合物脱模剂主要有聚乙烯醇、醋酸纤维素、有机氟聚合物和有机硅聚合物等，其中有机硅聚合物是最适合的脱模剂1。

有机硅脱模剂是以有机硅氧烷为原料制成的，其优点是耐热性好、表面张力适中、易形成均匀隔离膜、脱模寿命长、无毒、光泽好、与树脂无亲和性等，广泛应用于塑料、橡胶等各种场合。缺点是脱模后制品表面有油性，必须进行二次加工和表面清洁。常用的有硅油、硅橡胶、乳化硅油、硅脂等。

有机硅脱模剂是橡塑脱模剂中档市场的主流产品，广泛应用于聚氨酯、橡胶、聚乙烯、聚氯乙烯等树脂的加工。国外销售的有机硅脱模剂主要有美国道康宁公司、日本东洋石油工业公司和信越公司。国内生产有机硅脱模剂的工厂较多，但规模较小。

硅胶脱模剂的种类 硅胶脱模剂按产品成分和形态分类

（1）有机硅烷及其溶液：

脱模剂的基料为有机氯硅烷或有机烷氧基硅烷，直接使用有机硅烷作为脱模剂有一定的局限性，有机氯硅烷在成膜过程中会吸收空气中的水分发生水解，释放出的氯化氢具有腐蚀性，因此只适用于玻璃、陶瓷等耐腐蚀模具。

（2）硅油及其溶液、软膏：

脱模剂的基料是甲基硅油、甲基苯基硅油及各种改性硅油等惰性线型高分子量有机硅聚合物，常用的硅油型脱模剂是以硅油为主要成分，加入甲苯、汽油等有机溶剂配制的硅油溶液。

将白炭黑、硅藻土、云母粉等固体组分加入硅油中，混合均匀，即可制备出半固体膏体型脱模剂。

（3）硅橡胶及其溶液：

液体硅橡胶可以直接作为脱模剂使用，但更多的应用是将硅橡胶加入有机溶剂中，配制成硅橡胶溶液，再加入交联剂、催化剂等辅助组分，涂在模具表面，形成较薄的硅橡胶工作膜。

（4）硅树脂及其溶液：

脱模剂的基料是甲基硅树脂、甲基苯基硅树脂等可交联固化的有机硅聚合物。通常将上述硅树脂溶于乙醇、甲苯、汽油等有机溶剂中，配制成硅树脂溶液，将脱模剂通过喷涂或浸涂的方式涂敷于模具表面，再通过加热或其他方法使硅树脂固化成工作膜。

（5）有机硅乳液：

以硅油或硅树脂为主要成分，加入乳化剂、水等制成乳液，将水乳液涂敷于模具表面，待水分蒸发后形成脱模剂工作膜。

（6）硅胶气雾剂：

以硅油为主要成分，配以氟利昂、丁烷等推进剂，封装在密闭容器内。涂抹脱模剂时，推进剂携带脱模剂主要成分，喷洒在模具表面，推进剂很快挥发，残留物形成脱模剂工作膜。

（7）其他类型：

另外，也有人直接用硅橡胶制作弹性模具，硅橡胶模具本身不仅耐热性好，而且具有防粘连、易脱模等优良性能，特别适合形状复杂的产品的成型和脱模。

按使用期限分类（1）暂脱剂：

此类脱模剂在工作过程中，部分成分逐渐被消耗，即脱模剂转移到制品中。临时脱模剂涂敷一次后可使用一次或有限次数。以各种惰性硅油为基础的有机硅脱模剂是典型的临时脱模剂。

（2）半永久性脱模剂：

脱模剂固化后的膜层牢固地附着在模具表面，在制品加工成型过程中及制品脱模后，脱模剂不会转移到制品上，基本不被消化，成为半永久性脱模剂。

按应用对象或使用工艺条件分类 根据应用对象分类，例如：聚氨酯脱模剂、轮胎脱模剂。

根据实际使用工艺来命名，例如：耐高温脱模剂、耐酸碱脱模剂等。

硅胶脱模剂的特性各种硅胶脱模剂的比较本体硅油型及气雾型脱模剂的使用方法最为方便，只需要将脱模剂喷洒在模具表面即可进行加工操作，且产品易于脱模。

油膏型脱模剂的应用较前者复杂，但在形成工作膜层后，适用于表面粗糙的模具，连续有效脱模的次数相对多。

水乳型脱模剂相对于溶液型硅胶脱模剂，不使用有机溶剂，比较环保，但水乳型脱模剂的脱模力较大，连续脱模使用次数也比溶液型脱模剂少。

有机硅脱模剂与非有机硅脱模剂的比较脱模剂形态及剂型比较：通常采用石蜡、脂肪酸等作为脱模剂，且只有简单的剂型；与之相对应，有机硅脱模剂则具有多种形态及剂型，可为满足不同的使用需求提供便捷的选择。

脱模剂工作温度对比：由于有机硅聚合物的聚合物骨架是由硅氧键组成，具有优异的耐热性能，稳定的温度超过几乎所有类型的橡胶，因此脱模剂不会发生热分解、碳化等弊端。

脱模剥离力对比：硅胶属于低表面能材料，所以其制品脱模剥离力最小，也就是说，使用硅胶脱模剂的产品最容易脱模。

脱模剂安全性比较：从材料的表面能来看，有机氟聚合物和有机硅聚合物都是人工合成材料中表面能最低的，但如果超过允许使用温度，有机氟聚合物可能会释放有毒物质；而有机硅材料耐热性好，即使使用过热分解的产物，也是安全无毒的。

脱模剂的使用寿命：由于硅胶脱模剂具有良好的耐热性，可以承受各种塑料制品的加工温度，特别是以硅树脂为基料的非迁移型硅胶脱模剂，不仅工作温度高，而且脱模剂成分稳定，不会迁移，显示出超长的脱模剂使用寿命。

有机硅脱模剂广泛应用于各类橡胶、塑料的加工过程中，可用于挤出、注塑加工、模压制品，可减轻工人的劳动强度，提高生产效率，提高加工产品质量。

硅胶脱模剂的生产工艺技术 硅胶脱模剂的生产工艺路线重点考虑以下几个因素：

（1）成型品的材料及性质：包括材料的极性、熔融粘度、与模具材料的附着性等；

（2）制品成型工艺条件：加工温度、薄膜存放时间、制品从模具剥离的运动方向等；

（3）成型制品的技术要求：加工批量、制品尺寸及工件精度要求、后续加工制品表面的附着力及涂装要求等；

（4）产品加工模具情况：模具材质、形状及规格，模具工作表面状况，模具对脱模剂涂层的具体要求等；

（5）脱模剂工艺性能及使用性能要求：脱模剂使用及清除工艺限制、脱模剂工作温度及加工寿命、加工制品的脱模力要求等。

有机硅脱模剂的产品配方。好的脱模剂一般由功能组分和辅助组分组成。功能组分可以是单一的有机硅化合物或聚合物，但更多的时候是采用有机硅聚合物进行复配。例如，将高低度的硅油混合使用，可以延长脱模剂的工作寿命，同时降低脱模剥离力。脱模剂中的一些功能组分还包括与主聚合物相匹配的交联剂和催化剂。合适的催化强度和固化速度，保证脱模剂工作膜光滑亮丽，牢固地附着在模具工作面上，与主有机硅聚合物配合，达到最佳使用效果。脱模剂中的辅助组分虽然起辅助作用，但不可或缺。不同类型的脱模剂搭配不同的辅助材料。最常用的辅助组分有溶剂、推进剂、润湿剂、防腐剂、乳化剂、显色剂等。脱模剂中的溶剂组分主要用于溶解主有机硅聚合物，使其成为易于涂抹的操作溶液。好的溶剂要求其极性和溶解度参数与主聚合物相匹配，有的溶剂还具有清洗作用，并配合脱模剂溶液均匀铺展、粘附在模具工作面上。有的脱模剂中采用复合溶剂，其中各组分极性、沸点不同，利用挥发梯度，避免单一低沸点溶剂汽化速度快、吸热大，局部达不到露点而导致脱模剂涂层发白、起皱等缺陷。3.

有机硅脱模剂的组成 具有良好功能的脱模剂一般由功能组分和辅助组分组成，功能组分可以是单一的有机硅聚合物复合物，脱模剂中的一些功能组分还包括与主聚合物相匹配的交联剂和催化剂，具有适当的催化强度和固化速度，以保证脱模剂工作膜光滑亮丽，牢固地粘附在模具工作表面上，并与主有机硅聚合物配合，达到最佳使用效果。

脱模剂的辅助成分起着不可缺少的辅助作用。常见的辅助成分有：溶剂、推进剂、润湿剂、防腐剂、乳化剂、显色剂等。溶剂成分主要用于溶解主体有机硅聚合物，使其成为易于涂刷的操作溶液。好的溶剂要求其极性和溶解度参数与主体聚合物相匹配，有的溶剂还兼有清洗作用。表面活性剂一般用作脱模剂的润湿剂。润湿剂的作用是促使脱模剂在模具表面均匀分布，保证脱模剂的第一次涂刷和后续的重涂脱模剂能够均匀流平。

为了便于判断脱模剂涂层厚度和均匀性，有时建议使用带有延伸剂的脱模剂工作液。在有色脱模剂中，应使用适当类型的颜料或染料作为着色剂。应注意，脱模剂中使用的颜料或染料不应影响其低表面能和涂层的光滑度。

有机硅脱模剂的应用技术。在玻璃、陶瓷耐光腐蚀基体上，只有正确选择脱模剂，才可以使用具有初始腐蚀反应的有机氯硅烷作为脱模剂的基料。对于一次成膜的小型制品的快速注塑加工，宜使用气雾型有机硅脱模剂；对于大型热模加工制品，可使用水乳液型有机硅脱模剂；对于冷模加工工艺，不宜使用乳液等水性脱模剂，因为水分滞留在模具表面会影响制品的成型精度，如果等水分蒸发后再进行成型加工，则需要较长的时间。因此，在使用冷模加工橡胶、塑料制品时，宜使用溶剂蒸发较快的溶液型脱模剂，以节省脱模剂的干燥等待时间。

对于强调去除粘合涂层的橡塑制品脱模，必须使用非迁移型有机硅脱模剂，不能使用迁移型脱模剂，以免脱模剂成分迁移至制品表面，妨碍涂层的附着。从脱模剥离力上看，脱模剂有部分迁移的操作通常比脱模剂成分无迁移的操作剥离力要小，即前者更易脱模。

脱模剂在橡塑制品成型过程中的使用方法大致如下：

模具的清理与清洁——涂抹硅胶脱模剂——固化脱模剂脱模（必要时）——重复产品成型——重复涂抹脱模剂（脱模剂失效时）

硅胶脱模剂的应用橡胶轮胎加工脱模剂橡胶轮胎成型加工所用的乳液型硅胶脱模剂是以甲基硅油或苄基硅油、烷基端硅油和少量含有活性反应基团的硅树脂为主要聚合物，配以适量的烷氧基硅烷交联剂和有机锡酸盐催化剂，再加入润湿剂、杀菌剂等助剂，加水乳化即得乳液型硅胶脱模剂。该脱模剂贮存稳定，脱模效果好，使用寿命长，用于充气轮胎或半充气轮胎成型加工中，轮胎外表面与钢片表面摩擦力小，轮胎内表面与充气气囊分离润滑性好。

甲基氯硅烷单体分馏得到的高沸物和低沸物综合利用，制备出有机硅聚合物，用于生产橡胶、塑料制品加工用的脱模剂，也能取得相当好的使用效果。

气雾型硅胶脱模剂气雾型硅胶脱模剂多采用适当黏度的硅油为主要有机硅聚合物，配以润湿剂、推进剂等组份，密封于带有喷雾装置的金属罐内。使用时，按动喷雾按钮，脱模剂以细小液滴的形式喷射到模具工作面上，待推进剂蒸发后，形成脱模剂工作膜。气雾型硅胶脱模剂使用方便，主要用于小尺寸精细橡塑件成型及电子元器件塑料封装。气雾型硅胶脱模剂采用不同黏度的硅油，可提高脱模效果，增加每次喷涂的有效脱模次数。若采用水溶性聚醚改性硅油作为脱模剂主要成分，配制出的硅胶脱模剂不会影响脱模产品后续的粘结性能和精加工性能。

芳纶布模具配耐高温有机硅脱模剂芳纶的耐热性能可达℃，机械强度高，用芳纶布作模具热压成型木屑纤维板，生产效率高，是目前首选的先进纤维板成型工艺。但芳纶布的防勾丝性能较差，为防止勾丝剂与芳纶布模具粘结，尝试过很多种脱模剂，都不合适。多数脱模剂与芳纶布的耐高温性能不匹配。使用以普通有机硅树脂为基料的脱模剂，虽然耐热性能尚可，但一般有机硅树脂固化后，漆膜会勾丝，起不到脱模、隔离的作用。

采用特殊合成技术研发生产的高固化活性甲基苯基硅树脂，不仅具有普通甲基苯基硅树脂的高耐热性，还具有固化活性高，固化后涂层与基材附着力牢固，漆膜固化后永不粘连等突出优点。将高固化活性甲基苯基硅树脂涂覆在芳纶布上，经加热固化后，硅树脂涂层与芳纶布牢固附着，在高温成型下长期操作后，仍保持优异的脱模性能。

航空航天工程用耐高温非迁移有机硅脱模剂航空航天工程所采用的高性能纤维复合材料成型加工温度较高，且要求成型制品保持可靠的粘接性能。该类复合材料成型对脱模剂的要求极为严格：除要求制件成型精度高、制品脱模剥离力低外，还要求脱模剂使用温度在180℃以上，甚至个别工件的加工温度高达400℃。同时要求脱模剂组分不得迁移到制件上，避免影响后续的粘接工艺。采用特种复合有机硅树脂作为基础聚合物，配以耐高温润湿剂和复合溶剂，制备出完全满足上述严格使用要求的脱模剂。该脱模剂具有良好的流平性。涂膜经150℃加热固化后可反复使用，持续保持可靠的耐高温不迁移脱模性能。该脱模剂以其高效性和高可靠性被广泛应用于各类航天工程复合材料的加工。

电子元件在用环氧树脂等液态树脂浸渍时，常常很难除去粘附在封装所用液态树脂上的金属引线。如果采用机械刮除，不仅效率低，而且会因刮伤引线上的涂层而影响元件的可焊性。如果在金属引线上预涂常用的脱模剂，脱模剂常常发生迁移，造成引线根部缺料，封装后无法对元件进行涂漆和标记。采用低表面能有机硅聚合物结合高交联固化剂组分，研制出一种高效浸涂防粘脱模剂。脱模剂采用滚涂方式涂抹在电子元件金属引线上的适当部位。固化后，将电子元件浸入预涂脱模剂的引线部分以外的液态环氧树脂中。当电子元器件从料槽中取出时，预涂脱模剂的引线部分原有附着的环氧树脂会逆重力方向自动向上收缩，使电子元器件被严密封装且引线部分完全不沾树脂，所得电子元器件保持可靠的可焊性。

本文的贡献者有：

蒲福永 - 教授 - 西南大学