水基橡胶模具清洗剂的研发与配方优化_刘明东

《水基橡胶模具清洗剂的研发与配方优化_刘明东》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

５０ＤｉｅａｎｄＭｏｕｌｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＮｏ．６２０２２文章编号：１００１－４９３４（２０２２）０４－００５０－０５水基橡胶模具清洗剂的研发与配方优化刘明东（上海喜赫精细化工有限公司，上海２０１６２０）摘要：为了获得一种环保的水基模具清洗剂，通过正交实验和单因素实验分析了几种原料对硅油、石蜡、矿物油、橡胶等污垢的清洗效果，最终确定了水基清洗剂的配方（质量分数）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－８０４％，环已酮３％，脂肪酸甲酯二丙酸钠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６２．５％。关键词：模具清洗剂；水基；羧乙基硫代丁二酸（ＣＥＴＳＡ）；环已酮中图分类号：ＴＱ３３０．１文献标识码：ＡＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｗａｔｅｒ－ｂａｓｅｄｒｕｂｂｅｒｍｏｌｄｃｌｅａｎｅｒＬＩＵＭｉｎｇｄｏｎｇＡｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｏｂｔａｉｎａｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ－ｆｒｉｅｎｄｌｙｗａｔｅｒ－ｂａｓｅｄｍｏｌｄｃｌｅａｎｅｒ，ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｓｅｖｅｒａｌｒａｗｍａｔｅｒｉａｌｓｏｎｔｈｅｃｌｅａｎｉｎｇｅｆｆｅｃｔｏｆｓｉｌｉｃｏｎｅｏｉｌ，ｐａｒａｆｆｉｎ，ｍｉｎｅｒａｌｏｉｌａｎｄｒｕｂｂｅｒｗａｓａｎａｌｙｚｅｄｂｙｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｔｅｓｔａｎｄｓｉｎｇｌｅｆａｃｔｏｒｔｅｓｔ，ｔｈｅｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ（ｍａｓｓｆｒａｃｔｉｏｎ）ｏｆｔｈｅｗａｔｅｒ－ｂａｓｅｄｄｅｔｅｒｇｅｎｔｗａｓｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄａｓｆａｔｔｙａｃｉｄｍｅｔｈｙｌｅｓｔｅｒｅｔｈｏｘｙｌａｔｅｄ（ＦＭＥＥ）６％，ｃａｒｂｏｘｙｅｔｈｙｌｔｈｉｏｓｕｃｃｉｎｉｃａｃｉｄ（ＣＥＴＳＡ）５％，２００＃ｓｏｌｖｅｎｔｏｉｌ３％，ＰＡＳ－８０４％，ｃｙｃｌｏｈｅｘａｎｏｎｅ３％，ｆａｔｔｙａｃｉｄｍｅｔｈｙｌｅｓｔｅｒｄｉｐｒｏｐｉｏｎａｔｅｓｏｄｉｕｍ６％，ｓｏｄｉｕｍｍｅｔａｓｉｌｉｃａｔｅ３％，ｓｏｄｉｕｍｈｙｄｒｏｘｉｄｅ５％，ｔｒｉｅｔｈａｎｏｌａｍｉｎｅ１％，ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｔｒａｍｉｎｅ１％，ｆｕｎｇｉｃｉｄｅ０．５％，ａｎｄｐｕｒｅｗａｔｅｒ６２．５％．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｏｌｄｃｌｅａｎｅｒ；ｗａｔｅｒ－ｂａｓｅｄ；ｃａｒｂｏｘｙｅｔｈｙｌｔｈｉｏｓｕｃｃｉｎｉｃａｃｉｄ（ＣＥＴＳＡ）；ｃｙｃｌｏｈｅｘａｎｏｎｅ的过程中，各种污染物会紧贴在金属模具的表０引言面，污染物积聚较多会严重影响橡胶成品尺寸的精准度，导致成品表面出现凹凸不平，产生麻［１］橡胶制品在生产过程中，需要用到模具定点、凹穴等缺陷。型，模具在重复使用过程中会受到脱模剂、原料污染物在模具附着后会严重影响后续生产橡胶以及其他添加剂的污染，特别是高温加热加工，需要对模具定期进行清洗。模具表面的来稿日期：２０２２－０８－２０作者简介：刘明东，硕士，主要从事工业清洗剂的研发与应用方面的研究。

1模具技术２０２２．Ｎｏ．６５１主要污染物是熔化的原料橡胶、残留的脱模剂，１．２．３橡胶溶解率［２］主要成分包括氨基硅油、蜡、矿物油等。为了准确称量轮胎橡胶质量，记为ｍ３，，放入溶获得一种水基模具清洗剂，以对矿物油脂和蜡剂中室温静置６ｈ后，取出橡胶，热风烘干后，准去除能力较强的脂肪酸甲酯乙氧基化物确称量质量，记为ｍ４，计算橡胶溶解率（ＦＭＥＥ）、羧乙基硫代丁二酸（ＣＥＴＳＡ）、２００＃ＷＲ＝［１－（ｍ３－ｍ４）／ｍ３］×１００％。（２）溶剂油、伯烷基磺酸钠ＰＡＳ－８０为主要成分，并复配对橡胶溶解力较强的溶剂，最终获得性１．２．４模具清洗能优异的水基橡胶模具清洗剂。使用沾有各种污垢的模具，清水冲洗后烘干，准确称量质量，记为ｍ５，，放入模具清洗剂的１实验工作液中，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质量，记为ｍ６，计算模具的清洗率１．１主要试剂与仪器Ｗ＝［１－（ｍ５－ｍ６）／ｍ５］×１００％。（３）试剂与材料：环氧丙烷封端脂肪酸甲酯聚氧乙烯醚ＦＭＥＥ；ＣＥＴＳＡ；伯烷基磺酸钠ＰＡＳ－８０；脂肪酸甲酯二丙酸钠Ｍ４００，工业级，２结果与讨论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；丙酮、环己２．１正交实验的设计酮、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，规橡胶模具残留的污垢大部分是脱模剂，主格１８０ｍｍ×２００ｍｍ×５５ｍｍ，昆山创兴五金要成分为氨基硅油、石蜡和矿物油，降温后粘附制品有限公司。在模具表面，形成老化的氧化膜，难以清洗。另仪器：ＲＨＢＸ型金属摆洗机，东莞市精工仪外在脱模过程中，一些橡胶也会在高温硫化与［３］器有限公司；ＥＤ－４００型电热恒温干燥箱，连云定型过程粘附在模具表面。ＦＭＥＥ对氨基硅港鸿科电器制造有限公司；ＥＸ２０２型电子天平，油有较强的降黏与乳化作用，ＦＭＥＥ具有多个厦门莱斯德实验室仪器有限公司。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１．２模拟模具的清洗实验［４］使硅油更容易脱离模具表面。ＣＥＴＳＡ具有１．２．１污垢试片的制备硫基，有类似于二硫化碳的结构，极性与带支链将不锈钢试片在石油醚中浸泡２ｈ，取出后的长链烷烃相似，对石蜡软化效果明显，溶蜡速用酒精擦洗干净，吹风机吹干后准确称量不锈［５］率快，对蜡去除效果理想。２００＃溶剂油沸点钢试片的质量ｍ０，称取约１ｇ氨基硅油、润滑高，使用安全，主要成分是类似于矿物油的芳烃油、石蜡，均匀涂抹于不锈钢试片，干燥箱１６０℃和环烷烃，不仅在低温条件下对矿物油清洗性烘干３０ｍｉｎ，取出不锈钢试片室温湿平衡２４ｈ能好，对橡胶、树脂也有很好的溶解作用［６］。伯后准确称量质量，记为ｍ１。烷基磺酸钠ＰＡＳ分子质量小、渗透力强，可以１．２．２污垢试片的清洗渗透入污垢与模具的表面，降低其表面张力，减将自制沾有不同类型污垢的不锈钢试片悬弱污垢与模具表面的结合力，对于沟槽角落、缝挂浸入温度为９０℃的清洗工作液中，摆动２０隙处污垢去除效果明显。选择以ＦＭＥＥ、次。将清洗后的不锈钢试片晾干后称量质量，ＣＥＴＳＡ、２００＃溶剂油、伯烷基磺酸钠ＰＡＳ－８０记为ｍ２，并计算污垢清洗率为模具清洗剂的主要成分，确定了正交实验因Ｗ０＝［１－（ｍ２－ｍ０）／（ｍ１－ｍ０）］×１００％。素水平如表１，按照１．２．２清洗实验测试不同组（１）合的清洗效果，各因素的极差分析见表２，３。

2５２ＤｉｅａｎｄＭｏｕｌｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＮｏ．６２０２２表１正交实验因素水平表面的吸附力较强，并具有较高的化学稳定性，因质量浓度／（ｇ·Ｌ－１）此模具表面残留的硅油难以清除。一般具有较水平１强分散力的表面活性剂对硅油有明显的剥离和ＦＭＥＥＣＥＴＳＡ２００＃溶剂ＰＡＳ８０（Ａ）（Ｂ）油（Ｃ）（Ｄ）清洗效果。ＦＭＥＥ分子结构中，具有交互存在１２２２２的环氧丙烷与环氧乙烷结构，形成立体的空间２４４４４结构，从而提高了ＦＭＥＥ的分散性能，分散性能３６６６６［７］优异的ＦＭＥＥ对硅油的清洗力度最大。ＣＥＴＳＡ具有较强的乳化作用，有利于硅油的乳表２正交实验结果化，可以将模具表面剥离下来的硅油乳化在工质量浓度／（ｇ·Ｌ－１）硅油清矿物油清石蜡清作液中，因此对硅油的清洗效果也较明显。伯项目（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）洗率／％洗率／％洗率／％烷基磺酸钠和２００＃溶剂油分散和乳化力都较１２２２２４３．７３７７．９１５４．５０弱，对硅油的清洗效果不明显。２２４４４４５．３５８０．２０５５．５７２．３各因素对矿物油清洗率的影响３２６６６４８．１９８３．５５５８．２３４４２４６４９．６１７８．９３５５．９７由表３可知，对矿物油清洗率的影响因素５４４６２４９．６０８１．３９５６．７３排序为２００＃溶剂油＞ＣＥＴＳＡ＞ＦＭＥＥ＞伯烷６４６２４５０．７５７９．１４５９．８５基磺酸钠。一般脱模剂用到的矿物油主要成７６２６４４９．３２８１．７６５７．９２８６４２６５１．５５８０．２２５９．２９分是沸点高、黏度低的直链烷烃。在高温加工９６６４２５２．１０８１．７５５９．５２过程中，容易发生热氧化，在模具表面形成坚硬的固化膜。２００＃溶剂油是原油在１６０℃蒸表３正交实验极差分析馏出的产物，沸点高，与矿物油结构类似，根据相似相容的机理，２００＃溶剂油可以高效溶解项目（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）被氧化的矿物油，因此对矿物油的清洗力度最硅油均值１４５．７５７４７．５５３４８．５７７４８．４７７大。ＣＥＴＳＡ乳化力好于ＦＭＥＥ与伯烷基磺酸清洗均值２４９．９８７４８．８３３４９．０２０４８．４７３钠，可以沿着矿物油膜表面的裂缝进入油膜与率／％均值３５０．９９０５０．３４７４９．０３７４９．７８３模具的结合面，通过乳化降低矿物油在模具表［８］极差５．２３３２．７９４０．３６０１．３１０面的附着力，对矿物油的清洗力度也较大。矿物均值１８０．５５３７９．５３３７９．０９０８０．３５０ＦＭＥＥ和伯烷基磺酸钠对矿物油的清洗力度油清较小。均值２７９．８２０８０．６０３８０．２９３８０．３６７洗率／％均值３８１．２４３８１．４８０８２．２３３８０．９００２．４各因素对去石蜡清洗率的影响极差１．４２３１．９４７３．１４３０．５５０由表３可知，对石蜡清洗率的影响因素排石蜡均值１５６．１００５６．１３０５７．８８０５６．９１７清洗序为ＣＥＴＳＡ＞ＦＭＥＥ＞伯烷基磺酸钠＞２００＃均值２５７．５１７５７．１９７５７．０２０５７．７８０率／％溶剂油。石蜡价格低廉，高温条件下化学稳定均值３５８．９１０５９．２００５７．６２７５７．８３０性高，在硬表面容易成膜，覆盖性高，适用于橡极差２．８１０３．０７００．８６００．９１３胶模具定型后脱模使用，但是石蜡类脱模剂难以清洗，特别是形成的蜡斑很难清洗彻底。ＣＥＴＳＡ是专门用于乳化石蜡的乳化剂，在清洗２．２各因素对硅油清洗率的影响过程中可以软化蜡斑，将蜡垢乳化为水包油（Ｏ／［９］由表３可知，对硅油清洗率的影响因素排Ｗ）型分散体系的乳液，易于脱离模具表面。序为ＦＭＥＥ＞ＣＥＴＳＡ＞伯烷基磺酸钠＞２００＃ＦＭＥＥ具有十八碳的脂肪酸结构，极性强，在工溶剂油。硅油具有较高的表面活性，对金属表作液中与蜡分子形成空间阻碍，防止蜡分子相

3模具技术２０２２．Ｎｏ．６５３互聚集，使蜡质更均匀地分散在清洗工作的配方，并且为了适用于强碱性的清洗工艺，通［１０］液中。过复配耐碱提升剂脂肪酸甲酯二丙酸钠，提高根据正交实验各因素对硅油、矿物油、石蜡了清洗剂的耐碱性，清洗剂配方见表５。清洗的影响因素，并参考对硅油、矿物油、石蜡清洗效果较好的８号和９号实验，将ＦＭＥＥ、ＣＥＴＳＡ、２００＃溶剂油、伯烷基磺酸钠ＰＡＳ－８０－１４种原料的质量浓度分别为６，５，３，４ｇ·Ｌ作为模具清洗剂的最佳配比。２．５溶剂对橡胶的溶解速率橡胶在模具硫化定型过程中，会有少量的原料橡胶粘附在模具表面，为了更有效地清洗粘附在模具表面的橡胶，按照实验１．２．３，筛选出图１环已酮的质量浓度对清洗率的影响溶解橡胶效果较好的溶剂并应用于模具清洗，进一步提高模具的清洗效果。几种不同类型的表５模具清洗剂配方溶剂溶解橡胶的效果见表４。类别名称配方比例／％主要表面活性剂ＦＭＥＥ６．０表４不同溶剂溶解橡胶的速率主要表面活性剂ＣＥＴＳＡ５．０碳酸乙酸二甲基吡咯溶剂丙酮丁酮环己酮伯烷基磺酸二甲酯丁酯乙酰胺烷酮渗透剂４．０ＰＡＳ－８０沸点／℃５６８０９０１２６１５５１５２２０２溶剂２００＃溶剂油３．０溶解率５６．２７４７．５５３３．０４４２．７３４５．６８３７．１０３１．５２溶剂环已酮３．０／％耐碱提升剂肪酸甲酯二丙酸钠６．０碱剂偏硅酸钠３．０碱剂氢氧化钠５．０通过表４可知，酮类溶剂对橡胶溶解效果杀菌剂ＢＩＴ０．５最好，丙酮６ｈ橡胶溶解率为５６．２７％，考虑到模模具缓蚀剂三乙醇胺１．０具在高温条件下清洗效率会更高，为了适应高模具缓蚀剂六亚甲基四胺１．０温清洗模具的工艺，最终选择以沸点较高的环其他纯净水６２．５已酮作为模具清洗剂的溶剂组分。２．６环己酮的用量对模具清洗效果的影响２．７模具清洗剂的应用将ＦＭＥＥ、ＣＥＴＳＡ、２００＃溶剂油、伯烷基将模具清洗剂在苏州昆山汽车零部件公司磺酸钠ＰＡＳ－８４种原料分别以６，５，３，进行生产实际应用，该公司年产汽车用减震器－１的质量浓度配制成模具清洗工作液，添４ｇ／Ｌ防尘罩４００万件，模具为不锈钢材质，模具内部加不同质量的环己酮，按照１．２．４试样方法，测有大量圆环形凹槽，主要污垢为废机油、灰尘、试模具的清洗效果，分析环已酮的质量浓度对脱模液、橡胶硫化物等。模具清洗设备为超声清洗效果的影响。波清洗机，总共水洗８槽，第１、２槽用二氯甲烷由图１可知，随着环己酮质量浓度增加，清清洗，第３槽用清洗剂碱洗，清洗槽体积０．８ｍ３，洗率相应提高，当环已酮质量浓度超过清洗剂质量分数为２％，氢氧化钠质量分数－１，清洗率提升不明显，最终确定环已酮３ｇ·Ｌ８％，温度保持８０℃，每隔４ｈ补充２ｋｇ清洗剂的最佳质量浓度为３ｇ·Ｌ－１，根据几种原料在与５ｋｇ片碱。清洗后的模具各个角落无可见残工作液中的质量浓度，确定了橡胶模具清洗剂留物，光亮如新，符合车间生产的要求。

4５４ＤｉｅａｎｄＭｏｕｌｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＮｏ．６２０２２及解决措施［Ｊ］．模具技术，２００８（３）：３６－３９．［２］尹秀招．一种高折射率光学树脂单体的合成及模具３结论清洗剂的制备［Ｄ］．上海：上海师范大学，２０１９．［３］蒋忠新，江国防．精密模具清洗剂的制备［Ｊ］．今日科通过正交实验和单因素实验分析发现苑，２０１０（１０）：７４．ＦＭＥＥ对硅油的清洗效果最明显，ＣＥＴＳＡ对石［４］唐安喜．低泡沫环氧丙烷封端ＦＭＥＥ的合成与性能蜡有很好的软化与清洗作用，２００＃溶剂油对矿研究［Ｊ］．精细与专用化学品，２０２２，３０（３）：３８－４２．物油的清洗效果较好。酮类结构的溶剂对橡胶［５］彭勃，李勇．利用加氢精制焦化汽柴油装置生产２００溶解速率快，其中丙酮效果最好，其次是丁酮和号溶剂油［Ｊ］．石油商技，１９９７（４）：５７－５９．环已酮，环己酮沸点高，为１５５℃，适用于模具的［６］李海洋，刘满辉．羧乙基硫代丁二酸的合成及其在皂高温清洗。最终确定的橡胶模具清洗剂配方洗中的应［Ｊ］．针织工业，２０１３（３）：４４－４７．［７］徐铭勋．脂肪酸甲酯乙氧基化物及其磺酸盐的生产（质量分数）为脂肪酸甲酯乙氧基化物ＦＭＥＥ技术与应用［Ｊ］．化学工业，２０１２（３０）：３０－３２．６％、羧乙基硫代丁二酸ＣＥＴＳＡ５％、２００＃溶［８］唐安喜．二元催化剂在脂肪酸甲酯乙氧基化物剂油３％、伯烷基磺酸钠ＰＡＳ－８０４％、环已酮ＦＭＥＥ合成中的应用［Ｊ］．中国洗涤用品工业，２０２２３％、脂肪酸甲酯二丙酸钠６％、偏硅酸钠３％、（２）：３４－３９．氢氧化钠３％、三乙醇胺１％、六亚甲基四胺［９］李海洋，刘满辉．羧乙基硫代丁二酸的合成以及在酸１％、杀菌剂０．５％、纯水６２．５％。性皂洗工艺中的应用［Ｊ］．国际纺织导报，２０１２，４０（７）：４３－４７．［１０］贾路航．表面活性剂的复配及其在除油清洗中的应参考文献：用［Ｊ］．安徽化工，２０１３，３９（６）：３７－４０．［１］魏引焕，张晓燕，曹博涛．模具制造影响因素的分析