[科普中国]-有机硅脱模剂

有机硅是指聚有机硅氧烷（也可称作聚硅酮），硅氧烷化合物、硅油、硅树脂，是一种隔离性较好的脱模剂，对模具污染小，主要用于天然橡胶、塑料和丁基橡胶的模型制品。

简介橡胶塑料制品在模具中成型加工，橡塑材料与模具表面接触，可能因模具工作表面凹凸等微缺陷，使橡塑制品自模具剥离时会有一定的摩擦阻力。橡胶塑料在注射或挤出的加工过程中，橡塑材料和模具之间往往会形成负压，或二者之间因物理吸附或化学键合而致黏结，导致在橡塑制品成型后从模具中剥离困难。

为了弱化制品与模具间的吸附或黏结，常常采用能够形成有效隔离膜的添加剂——脱模剂。脱模剂是一种用在两个彼此易于黏着的物体表面的一个界面膜层，使黏结物与被黏物之间形成隔离，从而易于剥离，使制品脱模更容易和更便捷。

可用做脱模剂的基础物质有很多种，常用的脱模剂有无机物、有机物和聚合物等类型。常用的无机物类脱模剂有石墨粉、滑石粉、云母粉、二硫化钥等粉体常用的有机物类脱模剂有脂肪酸、脂肪酸皂、各种蜡类、乙二醇等,这类脱模剂兼有润滑剂的作用聚合物类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宜的脱模剂1。

有机硅脱模剂是以有机硅氧烷为原料制备而成，其优点是耐热性好，表面张力适中，易成均匀的隔离膜，脱模寿命长无毒、光泽好、不与树脂亲合等，而广泛应用在塑料、橡胶等各种场合中。缺点是脱模后制品表面有一层油状面，二次加工且必须进行表面清洗。常用的有硅油，硅橡胶，乳化硅油及硅脂等。

有机硅脱模剂是目前橡塑脱模剂中档市场的主流产品，在聚氨酯、橡胶、聚乙烯和聚氯乙烯等树脂的加工中均有广泛应用。国外主要有道康宁、日本东方油脂工业株式会社和信越公司的有机硅脱模剂在销售。国内生产有机硅脱模剂的厂很多，但是规模偏小。

有机硅脱模剂的类型有机硅脱模剂的分类按产品组成及形态分类

（1）有机硅烷及其溶液：

脱模剂基材是有机氯硅烷或者有机烷氧基硅烷。有机硅烷直接用做脱模剂具有一定的局限性，其中有机氯硅烷在成膜过程吸收空气中的水分二水解，放出的氯化氢有腐蚀性，因此，只适用于玻璃、陶溶液瓷等耐腐蚀的模具。

（2）硅油及其溶液、油膏：

脱模剂基材为甲基硅油、甲基苯基硅油及各种改性硅油等惰性线形高分子有机硅聚合物。通常应用的硅油型脱模剂是以硅油为主体成分，再添加甲苯、汽油等有机溶剂配制而成的硅油溶液。

以硅油添加白炭黑、硅藻土、云母粉等固体组分，混炼可制成半固体膏状物型脱模剂。

（3）硅橡胶及其溶液：

液体硅橡胶可直接用做脱模剂，但更多应用是将硅橡胶加有机溶剂配制成硅橡胶溶液，再配合交联剂、催化剂等助剂组分，涂于模具表面形成疏化硅橡胶工作膜。

（4）硅树脂及其溶液：

脱模剂基材为甲基硅树脂、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解于乙醇、甲苯、汽油等有机溶剂中配制成硅树脂溶液，应用喷涂或浸涂工艺将脱模剂涂覆于模具表面，然后通过加热等方式将硅树脂固化成工作膜。

（5）有机硅乳液：

以硅油或硅树脂为主体组分，再添加乳化剂、水等配制成乳液。涂覆于模具表面的水乳液，待水分挥发后形成脱模剂工作膜。

（6）有机硅气雾剂：

以硅油为主体组分，配合氟利昂、丁烷等抛射剂，混合封装于密封容器中，涂于脱模剂时，抛射剂携带脱模剂主体组分喷涂于模具表面，抛射剂快速挥发，残留物形成脱模剂工作膜。

（7）其他类型：

此外，还有的直接用硅橡胶制造弹性模具，硅橡胶模具本身不仅耐热性好，同时具备抗粘结易脱模的优良性能，特别适用于形状复杂制品的成形脱模。

按使用寿命分类（1）暂时型脱模剂：

这种脱模剂在工作过程中，有的组分在逐步消耗，即脱模剂向制品转移。暂时性脱模剂是一次涂饰一次使用或一次涂饰有限次数使用。以各种惰性硅油为基础材料的有机硅脱模剂即为典型的暂时型脱模剂。

（2）半永久型脱模剂：

脱模剂固化后的膜层较牢固地附着于模具表面，在制品加工成型过程中和制品脱模后，脱模剂不向制品转移，基本不消化，成为半永久型脱模剂。

按应用对象或使用工艺条件分类按应用对象，例如：聚氨酯脱模剂、轮胎脱模剂。

按实际使用工艺命名，例如：耐高温脱模剂、耐酸碱脱模剂等。

有机硅脱模剂的特点各种有机硅脱模剂的比较本体硅油型和气雾型脱模剂的应用方法最方便，只需要简单将脱模剂喷涂于模具表面，即可进行加工操作，且制品脱模简便。

油膏型脱模剂的涂抹相对前者繁杂些，但是其工作膜层后，适用于表面粗糙的模具，同时可持续有效脱模的次数相对多些。

相比于溶液型有机硅脱模剂，水乳液型因不使用有机溶液，对环境无污染，但是水乳液型脱模剂的剥离力相对大些，并且连续脱模使用次数也相对溶液型少些。

有机硅脱模剂与非硅型脱模剂的比较脱模剂形态与剂型比较：通常应用石蜡、脂肪酸等作脱模剂，只有单纯的剂型；与之对应，有机硅脱模剂具有各种形态和剂型，因而为适应不同使用要求提供了选择便利。

脱模剂工作温度比较：由于有机硅聚合物的高分子骨架由硅氧键构成，耐热性能优良，稳定温度超出几乎所有类型橡胶，因此不至于出现脱模剂热分解、碳化等弊病。

脱模的剥离力比较：有机硅是低表面能材料，因而其制品脱模的剥离力最小，即应用有机硅脱模剂制品脱模最容易。

脱模剂安全性比较：就材料的表面能而言，有机氟聚合物和有机硅聚合物同属人工合成最低表面能材料，但超过允许使用温度，有机氟聚合物可能放出有毒物质；而有机硅材料耐热性好，即使使用过热分解的产物也安全无毒。

脱模剂使用寿命：因为有机硅脱模剂耐热性好，可承受各种塑料制品的加工温度，特别是以硅树脂为基础材料的非迁移性有机硅脱模剂，不仅工作温度高，而且脱模剂组分稳定不迁移，显示出超长的脱模剂使用寿命。

有机硅脱模剂广泛用于各种橡胶、塑料的加工过程，既可以用于挤出、注射加工工艺，也可以用于模压制品成型。可减轻劳动强度，提高生产效率，改善加工制品质量2。

有机硅脱模剂的生产技术有机硅脱模剂生产技术路线重点考虑以下几个因素：

（1）成型制品的材质及性能：包括物质的极性、熔体黏度、对模具材料的黏结状况；

（2）制品成型工艺条件：加工温度、存膜时间、制品从模具剥离的运动方向等；

（3）成型制品的技术要求：加工批量大小、制品尺寸与工件精度要求、加工制品的表面后续黏结涂饰性要求等；

（4）制品加工模具条件：模具材质、形状与规格尺寸、模具工作面表面状态、模具对脱模剂涂饰的特定要求等；

（5）脱模剂工艺性能与使用性能要求：脱模剂使用与清除工艺限制、脱模剂工作温度与加工寿命、加工制品剥离力要求等。

有机硅脱模剂产品配方功能良好的脱模剂大体由功能组分和助剂组分等构成。其中功能组分可以是单一种有机硅化合物或聚合物，但更多是应用有机硅聚合物复合调配，例如将硅油高低豁度混用，则可以收到既延长脱模剂工作寿命又同时减小脱模剥离力的效果。脱模剂中的功能组分有的还包括与主体聚合物配套的交联剂、催化剂等，以适宜的催化强度和固化速度，保证脱模剂工作膜平整光亮、在模具工作面附着牢固，协同主体有机硅聚合物达到最佳使用效果。脱模剂中的助剂组分虽然是发挥辅助作用，但不可或缺。不同类型的脱模剂配合不同的辅助材料，最常用的辅助组分包括溶剂、抛射剂、润湿剂、防腐剂、乳化剂、显色剂等。脱模剂中的溶剂组分主要是用于溶解主体有机硅聚合物，使之成为便于涂施的操作溶液。良好的溶剂要求其极性、溶解度参数与主体聚合物匹配。有的溶剂自身还兼具清洗作用，协同脱模剂溶液在模具工作面均匀展布和附着。在有的脱模剂中应用复合溶剂，其中各组分的极性和沸点有所差异，利用挥发梯度，避免单一低沸点溶剂快速汽化吸热、使局部达到露点导致脱模剂涂膜泛白起皱等缺陷3。

有机硅脱模剂组成功能良好的脱模剂大体由功能组分和助剂组分等构成。其中功能组分可以是单一种有机硅聚合物复合调配。脱模剂中的功能组分有的还包括与主体聚合物配套的交联剂、催化剂等，以适宜的催化强度和固化速度，保证脱模剂工作膜平整光亮、在模具工作面附着牢固，协同主体有机硅聚合物达到最佳使用效果。

脱模剂的助剂组分发挥着不可或缺的辅助效果。常用的辅助组分包括：溶剂、抛射剂、润湿剂、防腐剂、乳化剂、显色剂等。其中的溶剂组分主要是用于溶解主体有机硅聚合物，使之成为便于涂饰的操作溶液。良好的溶剂要求其极性、溶解度参数与主体聚合物匹配，有的溶剂自身还兼具清洗作用等。一般应用表面活性剂作脱模剂的润湿剂。润湿剂的作用是促进脱模剂在模具表面均匀展布，保证首次涂覆脱模剂和后续复涂脱模剂都能均匀流平。

为了便于判断脱模剂涂层厚度和均匀度，有时推荐使用带有延伸的脱模剂操作液。有色脱模剂中应用适当类型颜料或染料作显色剂，要注意应用的颜料或染料在脱模剂中不要影响其低表面能性和涂膜的平整光滑性。

有机硅脱模剂的应用技术正确选择脱模剂在玻璃、陶瓷灯耐腐蚀基材上，才可以应用初始反应有腐蚀性的有机氯硅烷作脱模剂基础材料。对于一膜多见小件制品的快速注射成型加工，宜采用气雾型有机硅脱模剂；应用大型热模具加工制品，可以用水乳液型有机硅脱模剂；应用冷模具的加工工艺，就不宜采用乳液等水剂型脱模剂，因为水分滞留在模具表面将影响制品成型精度，如等待水分蒸发后再进行成型加工将耗费较长时间，故应用冷模具加工橡塑制品宜采用溶剂挥发较快的溶液型脱模剂，以节省脱模剂的干燥等待时间4。

对于强调要去可黏结涂饰橡塑制品的脱模，必须选用非迁移性有机硅脱模剂，不可使用迁移性脱模剂，以防止脱模剂组分向制品表面迁移而妨碍涂饰黏结。就脱模剥离力比较，通常伴随脱模剂部分迁移的操作要比无脱模剂组分迁移的操作剥离力更小，即前者脱模更容易。

脱模剂使用工艺在橡塑制品成型加工过程中应用有机硅脱模剂大致如下操作：

清理模具和清洁处理模具工作——涂饰有机硅脱模剂——固化脱模剂脱模（如果需要）——重复制品成型加工——重复涂饰脱模剂（当脱模剂失效时）

有机硅脱模剂应用橡胶轮胎加工脱模剂橡胶轮胎成型加工使用的乳液型有机硅脱模剂，采用甲基硅油或苯甲基硅油、经基封端硅油和少量带有活性反应基团硅经基的硅树脂作主体聚合物，配合适量烷氧基硅烷交联剂和有机锡锡酸盐催化剂，再附加润湿剂、杀菌剂等添加剂，加水乳化制得的乳液型有机硅脱模剂。该脱模剂贮存稳定，脱模效果好，使用寿命长。将其用于充气轮胎或半充气轮胎的成型加工，轮胎外表面从钢膜表面上剥离摩擦力低，轮胎内表面与充气气囊的分离润滑性好。

综合利用甲基氯硅烷单体分馏的高沸物和低沸物制备有机硅聚合物，用其生产橡胶塑料制品加工的脱模剂，也可以达到相当好的使用效果。

气雾型有机硅脱模剂气雾型有机硅脱模剂大多采用适当豁度的硅油作为主体有机硅聚合物,配合润湿剂、抛射剂等组分，密封于带有喷射装置的金属罐中，使用时欺动喷射按钮，脱模剂呈细微液滴状喷射到模具工作面上，抛射剂挥发后形成脱模剂工作膜。气雾型有机硅脱模剂使用方便，主要应用于小尺寸精细橡胶塑料制件的成型和电子元器件塑料封装。气雾型有机硅脱模剂应用不同赫度的硅油掺混，可以提高脱模效果和增加每次喷膜的有效脱模次数。如果改用水溶性聚醚改性硅油作脱模剂主体组分，制得的有机硅脱模剂不影响脱模制品的后续黏结涂饰性能。

芳纶布模具配套耐高温有机硅脱模剂芳纶耐热性能高达℃，机械强度高，以芳纶布作模具热压成型木屑纤维板，生产效率高，这是当前优选的纤维板先进成型工艺。但是芳纶布抗豁结性能欠佳，为了防止豁结剂与芳纶布模具的粘结，试用过多种脱模剂都不适用,大多数脱模剂耐高温性能与芳纶布不匹配。使用普通硅树脂基料的脱模剂，虽然耐热性能尚可，但通用型硅树脂固化后漆膜返豁，不能发挥脱模隔离作用。

特种合成技术研制生产的高固化活性甲基苯基硅树脂，不仅具有通常甲基苯基硅树脂的高耐热性能，同时还具有固化活性高、固化后涂膜与基材豁附牢固和固化后的漆膜永不返黏等突出优点。将高固化活性甲基苯基硅树脂涂覆于芳纶布上，经热固化后，硅树脂涂膜牢固地附着于芳纶布上，在经受高温模压长期运转后，仍保持优良的脱模性能。

航天工程用耐高温非迁移型有机硅脱模剂航天工程应用的高性能纤维复合材料成型加工温度高，成型制品要求保持可靠的赫结性能。对此类复合材料成型加工的脱模剂要求极为苛刻：除要求制件成型精度高、制品脱模剥离力小之外，还要求脱模剂工作温度达到180℃以上，甚至个别工件加工温度高达400℃，同时要求脱模剂组分不得迁移到制件上，以免影响后续黏结加工。以特种复合硅树脂作基础聚合物，配合耐高温润湿剂和复合溶剂，制得充分满足上述苛刻使用要求的脱模剂。该脱模剂涂覆流平性好，涂膜经150℃加热固化后，可以多次反复使用，持续保持耐高温非迁移的可靠脱模性能。此脱模剂因高功效和高可靠性，广泛应用于各种航天工程复合材料的加工。

高效浸涂防黏隔离剂电子元器件应用环氧树脂等液体树脂浸渍封装时，经常遇到封装用液体树脂黏附金属引线难以清除的难题。如果采用机械刮削的办法，不仅效率低，而且会因刮伤引线上的镀层而影响元器件的可焊性。如采用常用的脱模剂预先涂覆金属引线，常常会因为脱模剂迁移，致使浸渍封装树脂在引线根部缺料和封装后元器件不能涂装标记。应用低表面能有机硅聚合物配合高交联度固化剂组分，研制了高效浸涂防豁隔离剂。应用该隔离剂滚涂在电子元件金属引线适当部位，经固化后，电子元件在液体环氧树脂中浸没超过隔离剂预涂过的引线部位，当电子元件从料浴中提出以后，原来附着在预涂隔离剂引线部位的环氧树脂会自动逆重力方向向上收缩，达到电子元件封装严密饱满而引线完全不沾树脂，制得的电子元件保持可靠的可焊性。

本词条内容贡献者为:

蒲富永 - 教授 - 西南大学