水基壓鑄脫模劑的研究進(jìn)展*

李 震,李 寧

(1.重慶工商大學(xué) 制造裝備機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶400067;2.重慶市科學(xué)技術(shù)研究院，重慶 401123)

水基壓鑄脫模劑的研究進(jìn)展*

李 震,李 寧**

(1.重慶工商大學(xué) 制造裝備機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶400067;2.重慶市科學(xué)技術(shù)研究院，重慶 401123)

水基脫模劑既有傳統(tǒng)脫模劑的潤(rùn)滑性與脫模性，又兼具環(huán)保的特點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)有著很大的市場(chǎng)需求，堪稱壓鑄行業(yè)的“工業(yè)味精”，是一種很有潛力的新型脫模劑；但國(guó)內(nèi)水基脫模劑起步較晚，技術(shù)不成熟一直是制約國(guó)產(chǎn)水基脫模劑發(fā)展進(jìn)步的壁壘；通過(guò)概述水基壓鑄脫模劑的國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀及取得的重要成果，分析總結(jié)了國(guó)內(nèi)自主研制的水基壓鑄脫模劑的性能及存在的問(wèn)題，并提出了相應(yīng)建議；最后，對(duì)未來(lái)水基脫模劑的研究及發(fā)展方向進(jìn)行了展望。

水基脫模劑；壓鑄；乳化劑；研究進(jìn)展

壓鑄脫模劑又叫離型劑，顧名思義，是在鑄件成型過(guò)程中對(duì)模具和鑄件間起到一種隔離作用的輔助用劑[1]，可以有效地防止或減少成型鑄件出模時(shí)的機(jī)械損傷，從而對(duì)在改善鑄件的外觀品質(zhì)和延長(zhǎng)模具的使用壽命上起著不可或缺的作用[2]。

壓鑄脫模劑的發(fā)展經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的過(guò)程，從最初的油基脫模發(fā)展到現(xiàn)如今已廣泛使用的水基脫模劑，再到新興的粉狀脫模劑[3]。脫模劑要求在使用過(guò)程中不易分解和磨損、不會(huì)黏附到鑄件表面、不影響鑄件的粘接、印刷、涂飾及壓紋等后續(xù)加工，以保持鑄件的完整性[4]。

隨著汽車行業(yè)的飛速發(fā)展以及筆記本電腦、手機(jī)等IT產(chǎn)品不斷地更新升級(jí)，傳統(tǒng)的油基脫模劑已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足壓鑄成型市場(chǎng)的需求，尤其像汽車的輕量化生產(chǎn)，筆記本、手機(jī)等電子產(chǎn)品的精密化[5]，對(duì)鋁合金、鎂合金等合金壓鑄用脫模劑的綜合性能有了更高的要求。甚至對(duì)于不同合金的壓鑄，需有針對(duì)性的研制出與之相匹配的水基脫模劑，來(lái)滿足水基脫模劑市場(chǎng)的多元化[6-7]。傳統(tǒng)的油基脫模劑含有較多的高揮點(diǎn)物質(zhì)，涂膜厚、揮發(fā)慢，合膜后及壓射中還會(huì)有相當(dāng)部分會(huì)繼續(xù)揮發(fā)，這部分氣體易被卷入壓鑄件形成氣孔[7]。此外，油基或溶劑基脫模劑的生產(chǎn)過(guò)程中，往往會(huì)加入一些具有較高表面活性的發(fā)泡劑來(lái)有效降低其表面張力，但發(fā)泡劑中含有的二氯甲烷、三氯甲烷等鹵代烷在紫外線照射下分解的產(chǎn)物對(duì)臭氧層具有破壞作用[8]。正因?yàn)閭鹘y(tǒng)的脫模劑具有影響壓鑄制品的質(zhì)量、不環(huán)保、有害身體健康等缺點(diǎn)，已逐漸被水基脫模劑所取代。

水基脫模劑具有廣闊的市場(chǎng)前景，這不僅得益于其具有易脫模、冷卻效果好、不產(chǎn)生堆積、鑄件表面質(zhì)量好、內(nèi)部氣孔少、有利于自動(dòng)化操作等優(yōu)點(diǎn)，更是因?yàn)樗撃┯兄h(huán)境友好的特點(diǎn)[9]。相對(duì)油基或溶劑基脫模劑而言，以水作為載體的水基脫模劑，使壓鑄生產(chǎn)過(guò)程更加清潔、無(wú)毒、廉價(jià)，減少了對(duì)操作人員的危害[8]。

1 水基脫模劑的技術(shù)要求

性能優(yōu)良的壓鑄水基脫模劑應(yīng)具有以下特點(diǎn)[10-11]：

(1) 潤(rùn)滑和脫模效果好。耐高溫的有效成分能均勻的分散在模具的表面，形成一層具有良好潤(rùn)滑性和脫模性的薄膜，對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鑄件能夠起到有效的潤(rùn)滑和脫膜效果。

(2) 冷卻性和絕熱性好。在高溫、高壓下，液態(tài)金屬對(duì)型腔會(huì)造成一定損害，而水基脫模劑中的水分及易揮發(fā)性物質(zhì)的揮發(fā)，能有效降低模具的表面溫度，從而形成一層具有隔熱和保護(hù)作用的薄膜。

(3) 化學(xué)穩(wěn)定性好。高溫不會(huì)分解為有毒有害物質(zhì)，不與成型物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，且在模具和鑄件表面不能形成積碳或沉積物，以免影響鑄件表面質(zhì)量。

(4) 對(duì)模具和鑄件無(wú)腐蝕。

(5) 鑄件內(nèi)部產(chǎn)生氣孔少。脫模劑中揮發(fā)性氣體，不能使鑄件表面或內(nèi)部產(chǎn)生氣孔。

(6) 無(wú)毒、無(wú)污染。脫模劑中的成分必須是無(wú)毒或低毒成分，不能對(duì)生產(chǎn)環(huán)境和自然環(huán)境造成污染。

(7) 有利于自動(dòng)化操作。要把握水基脫模劑的黏度及流動(dòng)性，有利于在生產(chǎn)過(guò)程中的自動(dòng)化操作。

(8) 成型物表面光滑。

(9) 易流展，且稀釋后具有一定的穩(wěn)定性。

2 水基脫模劑的主要組成

2.1 水

水是水基脫模劑中的主要成分，作為其有效成分的載體。一般離子交換水或飲用水的含量在95%以上[12]，切忌使用硬水。

水基脫模劑水分占比大，并且在使用過(guò)程中會(huì)有幾十甚至上百倍的稀釋，故而對(duì)其水質(zhì)要求很高。加入水的硬度會(huì)直接影響到水基脫模劑的品質(zhì)，而硬度較高的水基脫模劑，其使用壽命及效用也會(huì)有很大程度上的降低。硬水的使用情況紛繁復(fù)雜，不僅涉及其金屬離子的影響，還有不同地區(qū)水質(zhì)不同等區(qū)域因素，故國(guó)內(nèi)外各科研機(jī)構(gòu)及生產(chǎn)廠家多用去離子水或飲用水作為水基脫模劑的分散介質(zhì)[13]。我國(guó)水基脫模劑的研制仍處于探索研究階段，還未形成一定的體系，加之國(guó)內(nèi)對(duì)抗硬水劑的研究亦處于起步階段，但不排除將來(lái)會(huì)以硬水作為水基脫模劑中水分的可能。目前，硬水應(yīng)用較多者為水基金屬加工液，但往往需要添加一種抗硬水劑來(lái)提高產(chǎn)品的耐硬水能力，這樣做的目的可在規(guī)?；a(chǎn)過(guò)程中降低生產(chǎn)成本，節(jié)約飲用水資源，但仍有諸多技術(shù)問(wèn)題亟待尋求突破。

2.2 基礎(chǔ)材料

起脫模和潤(rùn)滑作用的有效組分通常為油、脂、蠟、有機(jī)硅等基礎(chǔ)材料，如動(dòng)植物油脂、卵磷脂、二甲基硅油、聚乙烯蠟等[1]。國(guó)外的有些產(chǎn)品中還會(huì)添加醇和胺等具有揮發(fā)性及水溶性的有機(jī)溶劑，如異丙醇等[9]。

基礎(chǔ)材料主要包括主潤(rùn)滑材料和基礎(chǔ)油，它們是水基脫模劑中各種添加劑的載體。其中，主潤(rùn)滑材料對(duì)產(chǎn)品綜合性能的提升發(fā)揮著舉足輕重的作用，故在選擇主潤(rùn)滑材料時(shí)，要求其具有優(yōu)異的內(nèi)部及外部潤(rùn)滑作用，耐高溫，易清洗且不影響后續(xù)的印刷、涂飾及壓紋等工序。

基礎(chǔ)油是潤(rùn)滑劑、脫模劑及各種添加劑的主要載體，其本身也起到一定潤(rùn)滑作用。基礎(chǔ)油的選擇非常重要，要求高溫下不可產(chǎn)生沉積物，并且在能有效溶解各種添加劑的基礎(chǔ)上，還應(yīng)具有表面張力小、黏度低、閃點(diǎn)高的特點(diǎn)[14]。低黏度的基礎(chǔ)油有利于其在水中的分散，在高溫模具的表面噴涂后可以形成一層厚度均勻的薄膜，較低的表面張力則有助于后續(xù)乳液的形成；較高的閃點(diǎn)是為了保證水基脫模劑的安全儲(chǔ)存和運(yùn)輸[11]。

基礎(chǔ)油作為水基脫模劑的基礎(chǔ)材料，對(duì)其潤(rùn)滑性發(fā)揮著重要的作用。目前，國(guó)內(nèi)自主研制的各水基脫模劑對(duì)基礎(chǔ)油的選用大相徑庭，如祝輝等[1]以機(jī)械油和羊毛脂作為基礎(chǔ)油制備的水基脫模劑，通過(guò)優(yōu)化各組分間的配比，以轉(zhuǎn)相乳化法在復(fù)配乳化劑的作用下得到了較好的混合。以此制得的水基脫模劑，不僅有著較好的成模性和穩(wěn)定性，還解決了廢舊機(jī)械油的循環(huán)利用；黃宇劍等[15]選用多種改性有機(jī)硅油作為基礎(chǔ)油，他們對(duì)長(zhǎng)烷鏈苯基改性有機(jī)硅油、聚醚改性硅油、羥基改性硅油3種進(jìn)行了任意組合，通過(guò)優(yōu)化最后得到了最佳配比的混合型改性硅油。

與其他基礎(chǔ)油相比，硅油以其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)而具有許多優(yōu)異的性能：耐高溫耐候性好、抗氧化能力強(qiáng)、表面張力小、閃點(diǎn)高、溶解度參數(shù)低、不腐蝕模具，具有良好的噴出性和生理惰性，且能提升鑄件表面的光潔度[16]。另外，硅油易流展到細(xì)小結(jié)構(gòu)的模具表面形成致密的薄膜，且用量比較少，一次涂刷還可重復(fù)使用。目前，水基脫模劑的研究制備更多傾向于改性硅油的選用，這源于改性硅油有著其他基礎(chǔ)油所不具備的優(yōu)良特性。如為提高二甲基硅油的鋪展性、對(duì)模具表面的親和力以及與其他組分的相容性，會(huì)引入長(zhǎng)鏈烷基或巰烴基進(jìn)行改性等[11-12]。如蘇州興業(yè)材料科技股份有限公司用改性的有機(jī)硅油作為基礎(chǔ)油，制備了一種性能較好的水基鋁合金壓鑄脫模劑，其中包括了長(zhǎng)烷鏈苯基改性、聚醚改性和羥基改性[17]。硅油的改性有著很大的研發(fā)潛力和提升空間。現(xiàn)用到的改性硅油有長(zhǎng)鏈烷基或芳基硅油、二甲基硅氧烷等。但根據(jù)目前以改性硅油為基礎(chǔ)油研制出的水基脫模劑，仍存在著諸多缺陷，如在較高稀釋比的使用中而出現(xiàn)漂油的現(xiàn)象，硅油改性方面仍有很多地方需要提升，尤其是改性硅油對(duì)乳化劑乳化發(fā)揮的積極作用上[18]。在基礎(chǔ)油的選用上，國(guó)外進(jìn)口優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品中有使用硅油作為基礎(chǔ)油的成功案例，至少對(duì)目前國(guó)內(nèi)研制水基脫模劑在努力方向上是有據(jù)可循的。推測(cè)不久的將來(lái)，國(guó)內(nèi)會(huì)研制出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的水基脫模劑，以取代進(jìn)口水基脫模劑對(duì)中國(guó)壓鑄行業(yè)的掣肘。

2.3 添加劑

隨著壓鑄工業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)壓鑄產(chǎn)品各方面的要求也隨之提高，而壓鑄工藝的環(huán)境要求也愈加苛刻。水基脫模劑綜合性能的提升少不了添加劑的加入，雖量少卻能產(chǎn)生不可或缺的效果。優(yōu)質(zhì)的水基脫模劑其組成成分有十幾甚至二十幾種，有時(shí)添加劑微小的改變，對(duì)水基脫模劑的性能就會(huì)產(chǎn)生很大的影響，甚至對(duì)規(guī)?；a(chǎn)的成本產(chǎn)生很大的變化。一種優(yōu)質(zhì)水基脫模劑的研制成功，需綜合考慮各方因素，平衡各項(xiàng)指標(biāo)，尤其不容忽視各原料及添加劑混合后的協(xié)同效應(yīng)。故添加劑對(duì)水基脫模劑的影響不容忽視。

單一的添加劑已無(wú)法滿足當(dāng)今市場(chǎng)多樣化的需求，綜合把握各添加劑的協(xié)同作用，添加劑復(fù)配的重要性已愈加顯現(xiàn)。這就需要加入不同的添加劑以滿足不同合金壓鑄產(chǎn)品的需求。不同的合金壓鑄用水基脫模劑中添加劑存在一定的差異。根據(jù)現(xiàn)已研制成功的水基脫模劑案例，其用途可大致分為化學(xué)作用和物理作用。在水基脫模劑中起化學(xué)作用的添加劑有防腐劑、防霉劑、防銹劑等，起物理作用的有增溶劑、分散劑、消泡劑等。吐溫(聚山梨酯)是一種良好的增溶劑，具有很好的增溶和分散能力，國(guó)內(nèi)水基脫模劑中添加吐溫-20和吐溫-80居多。另外，吐溫是非離子表面活性劑，還對(duì)乳化液的乳化起到積極的作用。黃宇劍等[18]發(fā)明專利中，用到了一種異構(gòu)十醇聚氧乙烯醚，是一種很好的分散劑，同時(shí)還兼顧潤(rùn)滑劑和乳化劑的作用。祝輝等[1]通過(guò)轉(zhuǎn)相乳化法制備了一種水基脫模劑，加入的OP-10(聚氧乙烯辛基苯酚醚-10)可有效提升乳化液在水中的分散能力，從而能夠提高乳化液的HLB值。有時(shí)，根據(jù)制備工藝的特點(diǎn)亦會(huì)影響到添加劑種類以及用量，比如轉(zhuǎn)相乳化過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定量的泡沫，會(huì)加入消泡劑降低泡沫的影響。

防銹劑的添加，可有效減少對(duì)鑄件及模具的腐蝕作用，還可達(dá)到增溶的雙重效果。防銹劑一般呈弱堿性，對(duì)乳液中呈酸性的物質(zhì)還可起到中和的作用。其主要作用機(jī)理是防銹劑中存在的極性基團(tuán)對(duì)金屬表面有著較強(qiáng)的吸附作用，由此產(chǎn)生一層保護(hù)層，從而阻斷了腐蝕物質(zhì)與金屬表面的接觸，最后達(dá)到了防銹的效果[19]。

卵磷脂是近幾年才用于水基脫模劑的新型添加劑。它通常溶于脂肪酸或油中，單獨(dú)或混合使用，可以形成一種油基混合物來(lái)作為水基脫模劑脫模的有效組分[9]。食品級(jí)的卵磷脂除在食品行業(yè)具有廣泛益處外，在造紙、水泥、橡膠、陶瓷成型等不同工業(yè)產(chǎn)品中亦有廣泛的應(yīng)用[20]。國(guó)外研究表明，卵磷脂作為水基脫模劑的輔助劑，對(duì)水基脫模劑脫模性能的提高起到積極的作用，可提供脫模能力。例如，修建東等用卵磷脂作為輔助劑，制備了一種鋁合金水基脫模劑，并且已獲得專利[21]，使卵磷脂在水基脫模劑應(yīng)用方面取得了重要進(jìn)展。卵磷脂通常與脂肪酸或油等有機(jī)溶劑混合使用，在表面活性劑的作用下，得到穩(wěn)定的乳液[22]。

3 乳化技術(shù)

乳化技術(shù)在水基脫模劑的制備中有著重要的應(yīng)用，從油基乳化到水基乳化，對(duì)乳化劑的性能要求越來(lái)越高，乳液乳化越發(fā)成為水基脫模劑制備的關(guān)鍵步驟，它關(guān)乎著水基脫模劑的穩(wěn)定性，即產(chǎn)品使用壽命。乳化技術(shù)是各科研機(jī)構(gòu)及生產(chǎn)廠家一直以來(lái)研究的重要方向，水基脫模劑乳化效果的好壞是評(píng)價(jià)水基脫模劑產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)劣的重要指標(biāo)?？梢?jiàn)，在乳化技術(shù)上尋求新的突破是制備優(yōu)質(zhì)水基脫模劑的一個(gè)重要途徑。

3.1 乳化劑的選擇

在制備乳液的過(guò)程中，乳化劑的選擇至關(guān)重要，而生產(chǎn)廠家都會(huì)考慮乳化過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性，生產(chǎn)成本和使用效果是他們需要衡量的主要問(wèn)題。水基脫模劑是水包油O/W型乳化體系，評(píng)價(jià)乳化劑乳化好壞時(shí)，親水親油平衡值，即HLB值是人們?cè)u(píng)價(jià)乳化劑乳化效果好壞時(shí)常用到的方法。

乳化劑是指具有乳化能力的表面活性劑，由多種較強(qiáng)表面活性的表面活性物質(zhì)組成，用以降低液體的表面張力，增加乳液的乳化效果[23]，乳化劑對(duì)水基脫模劑體系的穩(wěn)定至關(guān)重要，有乳化、分散、增濕及增溶等功能，在攪拌的作用下，可將有機(jī)溶劑以極細(xì)致的顆粒狀均勻分散并懸浮在連續(xù)的水相中，形成水包油O/W型穩(wěn)定的乳液[24]。乳化劑的分子結(jié)構(gòu)比較特殊，由可溶于水的離子基團(tuán)和長(zhǎng)鏈?zhǔn)杷碾x子基團(tuán)組成。正是由于這種雙親分子的作用，才使得互不相容的水相和油相能夠均勻而穩(wěn)定的混合，形成乳化效果較好的乳狀液。表面活性劑還可增加有效組分在液體中分布的均勻性。水基脫模劑涂布在型腔表面后，不具揮發(fā)性的物質(zhì)就會(huì)均勻的分散開(kāi)來(lái)，形成一層厚度只有微米級(jí)的薄膜[16]。

表面活性劑分為陰離子型、陽(yáng)離子型、兩性及非離子型四類[3]。陽(yáng)離子表面活性劑在水溶液中容易發(fā)生水解反應(yīng)，生成的表面活性離子帶正電荷，使乳液具有一定的酸性，而偏酸性乳液的長(zhǎng)期使用對(duì)型腔及鑄件表面會(huì)造成一定的腐蝕作用。有些表面活性劑在酸性條件下具有表面活性，而在堿性條件下會(huì)游離出來(lái)降低其表面活性，如脂肪胺鹽RN+H3·X-(X=Cl、I、CH3COO、NO3等)[3]。陰離子表面活性劑有顯著的乳化效果，能夠增加潤(rùn)濕性能且有助于清洗，但陰離子表面活性劑抗硬水能力差[9]，易造成乳液粒徑的增加，導(dǎo)致乳液凝結(jié)或結(jié)乳[20]，如N-月桂?；劝彼徕c(LGS-11)、支鏈烷基苯磺酸鈉(LAS)等。

3.2 乳化劑的復(fù)配

目前，乳化劑在水基脫模劑的應(yīng)用上，通常分為兩種情況：一種是單一乳化劑，另一種是復(fù)配乳化劑[25]。單一乳化劑現(xiàn)已很難保持水基脫模劑體系的穩(wěn)定性，隨著研究的深入，其缺陷也逐漸顯現(xiàn)。為獲得更加穩(wěn)定的乳液，使得各種添加劑取長(zhǎng)補(bǔ)短，或取得協(xié)同效應(yīng)，復(fù)配乳化劑成為了水基脫模劑研究的主流方向。

乳化劑的復(fù)配一般選用兩性或非離子型表面活性劑，根據(jù)不同乳化劑間的協(xié)同效應(yīng)[15]，有時(shí)為盡可能減小乳液粒徑、增加乳化效果，還會(huì)加入極少量低碳連的醇(C3～C6)作為助表面活性劑[24]。例如，郭迎慶等用聚氧丙烯甘油醚、月桂酸聚氧乙烯酯等非離子型表面活性劑以及低碳連的醇進(jìn)行乳化劑的復(fù)配，制備了一種壓鑄用環(huán)保型脫模劑，并已申請(qǐng)專利[26]。非離子表面活性劑與其他離子表面活性劑相比其穩(wěn)定性及安全性較高，且不易水解，故而更受青睞，另外表面活性劑的復(fù)配比單獨(dú)使用顯示出了更為優(yōu)異的乳化效果[27]。

4 使用方法

金屬鑄造的發(fā)展具有悠久的歷史，但壓鑄卻是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的鑄造工藝。壓鑄是在高壓高速環(huán)境下進(jìn)行的，這使得其工藝過(guò)程環(huán)境的復(fù)雜性與其他鑄造工藝相比要求苛刻了很多。在保證水基脫模劑質(zhì)量的情況下，壓鑄對(duì)水基脫模劑的使用上也要求很高，尤其在水基脫模劑的噴涂過(guò)程，需有著嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牟僮髁鞒毯妥罴训膰娡織l件[28]。

水基脫模劑在使用過(guò)程中，根據(jù)不同壓鑄材質(zhì)要注意水基脫模劑的選擇，使用前要確定水基脫模劑的最佳稀釋比，以保證水基脫模劑使用過(guò)程中體系的穩(wěn)定性和噴涂的均勻性。水基脫模劑的使用情況是繼提升其品質(zhì)之后又一不可小覷的事項(xiàng)。在尋求水基脫模劑技術(shù)上取得新突破的同時(shí)，通過(guò)完善工藝過(guò)程來(lái)解決產(chǎn)品脫模問(wèn)題進(jìn)而提升鑄件品質(zhì)，是各鑄造廠家一直以來(lái)努力探索和研究的新方向。

目前，水基脫模劑的使用多為噴涂使用，這樣可有效解決水基脫模劑在型腔表面涂布不均的問(wèn)題，比如噴射罐裝水基脫模劑，即解決產(chǎn)品的存儲(chǔ)問(wèn)題又可直接噴涂使用。但需注意的是，噴涂過(guò)程中噴嘴的噴射力以及型腔內(nèi)的溫度的控制，在最佳的噴涂條件下可使得水基脫模劑在模具表面更加均勻地分布，用以保證鑄件質(zhì)量。

5 水基脫模劑的市場(chǎng)現(xiàn)狀

5.1 市場(chǎng)需求旺盛

近年來(lái)，中國(guó)壓鑄行業(yè)的飛速發(fā)展，使得水基脫模劑的需求量大增。水基脫模劑是金屬壓鑄的“工業(yè)味精”，其對(duì)壓鑄工業(yè)的貢獻(xiàn)不言而喻，這就使得水基脫模劑具有廣泛的應(yīng)用市場(chǎng)。水基脫模劑有著其他脫模劑不具備的優(yōu)良特性，它是一種非常有市場(chǎng)需求、有前景的新型脫模劑[3,29]。目前，水基脫模劑在合金壓鑄工業(yè)中的廣泛需求和應(yīng)用，尤其汽車行業(yè)的飛速發(fā)展，是水基脫模劑在開(kāi)發(fā)研究中不斷取得新突破的重要?jiǎng)恿?。將水取代油或溶劑作為乳液的載體，根據(jù)各產(chǎn)品對(duì)水基脫模劑性能要求的不同，可研制出具有針對(duì)性強(qiáng)、類型豐富的水基脫模劑。

水基脫模劑在鑄件超薄化發(fā)展方面也有著重要意義。鎂合金以其密度小、比強(qiáng)度大等優(yōu)勢(shì)[5]，廣受人們青睞。而水基脫模劑開(kāi)發(fā)研究的滯后[30]，使得鎂合金超薄成型技術(shù)得不到有效利用[6-7]。另外，鎂合金在汽車輕量化方面也有著重要用途，如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)罩蓋、變速器等，對(duì)減少油耗、提高減振性能上發(fā)揮著重要作用，但發(fā)動(dòng)機(jī)罩蓋及變速器構(gòu)件的復(fù)雜性，對(duì)水基脫模劑的綜合性能有了更高的要求[31-32]。因此，如何研制出適用于鎂合金超薄成型技術(shù)，且在構(gòu)件復(fù)雜的情況下不影響脫模效果的水基脫模劑，已成為國(guó)內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域科研機(jī)構(gòu)關(guān)注的重要問(wèn)題。

水基脫模劑在風(fēng)電行業(yè)亦有巨大的應(yīng)用市場(chǎng)。近年來(lái)，我國(guó)風(fēng)電新增裝機(jī)容量快速增長(zhǎng)，2012年我國(guó)風(fēng)電裝機(jī)已經(jīng)升至全球榜首[33]，很大程度上拓展了水基脫模劑的應(yīng)用市場(chǎng)。

5.2 自給能力不足

我國(guó)對(duì)水基脫模劑的研究起步較晚，生產(chǎn)技術(shù)尚不成熟，國(guó)產(chǎn)水基脫模劑與國(guó)外同類產(chǎn)品在性能上仍有較大差距。國(guó)內(nèi)壓鑄用水基脫模劑仍依賴于國(guó)外進(jìn)口及合資廠商生產(chǎn)[15]。水基脫模劑的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)多被國(guó)外進(jìn)口產(chǎn)品占據(jù)，尤其是中高端壓鑄水基脫模劑的應(yīng)用市場(chǎng)幾乎被其壟斷。比較有名的國(guó)外品牌有美國(guó)的肯天、西班牙的沛西、意大利的瑪寶、日本的松村等，而我國(guó)產(chǎn)品做得較好的公司也多為合資企業(yè)。進(jìn)口水基脫模劑高昂的價(jià)格造成了國(guó)內(nèi)壓鑄產(chǎn)品生產(chǎn)成本的增加，在某種程度上削弱了國(guó)內(nèi)金屬壓鑄品的競(jìng)爭(zhēng)力?？上驳氖?，國(guó)內(nèi)水基脫模劑正異軍突起，如上海的博湃等。國(guó)產(chǎn)水基脫模劑因其品質(zhì)與國(guó)外同類進(jìn)口產(chǎn)品相比仍有不小差距，在質(zhì)量上競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)不明顯，這正是國(guó)產(chǎn)水基脫模劑多處在中低端壓鑄用水基脫模劑市場(chǎng)的“癥結(jié)”，比如應(yīng)用于摩托車等對(duì)鑄件要求相對(duì)較低的行業(yè)中。我國(guó)要加快優(yōu)質(zhì)水基脫模劑的研發(fā)，國(guó)產(chǎn)水基脫模劑不能總是價(jià)格低廉的代名詞，更需技術(shù)突破，進(jìn)軍高端優(yōu)質(zhì)水基脫模劑市場(chǎng)。

6 問(wèn)題及建議

6.1 問(wèn) 題

雖然國(guó)內(nèi)已有多家研究機(jī)構(gòu)研制出了自己的水基脫模劑，初見(jiàn)成效，但與進(jìn)口優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品相比，仍存在不小差距，如普遍存在乳化效果不佳、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定、光潔度差等問(wèn)題，嚴(yán)重制約著中國(guó)水基脫模劑行業(yè)的發(fā)展。另外，部分產(chǎn)品尚存在儲(chǔ)存期短、健康與安全上無(wú)保證、以及對(duì)模具和鑄件的腐蝕、易漂油等問(wèn)題。若需制造質(zhì)量高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鑄件，各鑄造廠家還得選用價(jià)格較為高昂的國(guó)外進(jìn)口水基脫模劑。此外，在幾十甚至上百倍的高比例稀釋下，有些水基脫模劑穩(wěn)定性開(kāi)始下降，故乳液乳化能力還有待提高。

6.2 建 議

水基脫模劑在使用過(guò)程中，要注意涂覆均勻，低濃度的重復(fù)涂覆亦可提高其脫模能力[17]。對(duì)水基脫模劑未來(lái)的發(fā)展建議[26-31]：

(1) 研制具有多重官能團(tuán)、多種功能基的水基脫模劑，以克服單一品種的性能缺陷；

(2) 隨著我國(guó)水基脫模劑生產(chǎn)技術(shù)的不斷成熟，其應(yīng)用領(lǐng)域及市場(chǎng)會(huì)越來(lái)越大，環(huán)境友好型的脫模劑將是未來(lái)發(fā)展的主流方向；

(3) 增加對(duì)水基脫模劑研發(fā)的資金投入力度；

(4) 加大對(duì)研發(fā)人員的培訓(xùn)，使生產(chǎn)更專業(yè)化；

(5) 與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)接軌。

7 展 望

我國(guó)儼然已是工業(yè)生產(chǎn)大國(guó)，汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展、風(fēng)電行業(yè)的日益興起等離不開(kāi)壓鑄工藝的發(fā)展與進(jìn)步，而壓鑄行業(yè)的發(fā)展，在很大程度上推動(dòng)著水基脫模劑的進(jìn)步，但同時(shí)對(duì)水基脫模劑的品質(zhì)也有了更高的要求。水基脫模劑不僅要具有良好的脫模、潤(rùn)滑等綜合性能，還必須具有環(huán)保性。

近年來(lái)，各種國(guó)產(chǎn)水基脫模劑的發(fā)明專利相繼出現(xiàn)，其國(guó)內(nèi)應(yīng)用市場(chǎng)正在日益拓寬。雖然我國(guó)對(duì)水基脫模劑的研究仍處于起步階段，還有很多技術(shù)問(wèn)題亟待突破，但隨著行業(yè)對(duì)水劑脫模劑的日益關(guān)注，我國(guó)自主研制的水基脫模劑大有取代國(guó)外產(chǎn)品之勢(shì)。

為適應(yīng)市場(chǎng)多樣化需求，解決不同合金壓鑄用水基脫模劑的要求，將來(lái)水基脫模劑會(huì)在產(chǎn)品系列化、專業(yè)化方向深入發(fā)展。對(duì)于不同材質(zhì)的合金壓鑄所用的水基脫模劑存在一定差異，未來(lái)一款水基脫模劑適用于多種合金壓鑄將是又一重要的研究方向。

基礎(chǔ)材料的選擇和乳液乳化技術(shù)的改進(jìn)，將是水基脫模劑今后發(fā)展進(jìn)步的主攻方向。國(guó)內(nèi)各研究機(jī)構(gòu)研制出的水基脫模劑在基礎(chǔ)材料的選擇上各有差異。其中，改性硅油的應(yīng)用是當(dāng)前研究較為熱門且業(yè)內(nèi)專家較為看好的一種，并取得了重要的研究成果，為未來(lái)水基脫模劑中基礎(chǔ)油的研究奠定了重要的基礎(chǔ)。另外，水基脫模劑乳液的乳化效果關(guān)乎著水基脫模劑的穩(wěn)定性能，這就需要研制出一種高效、穩(wěn)定的乳化劑，能夠保證水基脫模劑的長(zhǎng)期儲(chǔ)存。乳化技術(shù)的改進(jìn)將是水基脫模劑未來(lái)研究的又一重點(diǎn)。

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Research Progress in Water-based Die Casting Release Agent

LIZhen，LINing

(School of Environment and Resources,Chongqing Technology and Business University,Chongqing 400067,China)

Water-based release agents own the both lubrication & mold-release of the traditional release agent and their characteristics of environmental protection.Therefore,they are widely marketable in the country,and result in the reputation of “industrial MSG” in die-casting industry.Because of their potential tendency as novel release agent,such release-agents are concerned more and more nationwide.But the domestic water-based release agent started late,immature technology is the barrier for restricting the development of domestic water-based release agent.This paper summarizes the domestic research situation and major achievements of water-based die-casting release agent,and analyses the performances and present issues of water-based die-casting agent.Several suggestions are put forward.Finally,the future research and development direction of water-based release agent are prospected.

water-based release agent; die-casting; emulsifier; research progress

李寧(1975-)，男，重慶人，教授，博士，從事功能材料、環(huán)境研究.E-mail：tdlnjohn@ctbu.edu.cn．

x384

：A

：1672-058X(2017)05-0067-08

責(zé)任編輯：田靜

10.16055/j.issn.1672-058X.2017.0005.012

2017-03-12；

：2017-04-18.

重慶市教育委員會(huì)科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目(KJ110708).

李震(1992-)，男，河南開(kāi)封人，碩士研究生，從事水基脫模劑研究．