一种长效环保型隔离剂及其制备方法与流程

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种应用于油溶性材料，尤其适用于高粘度的沥青材料的隔离剂及其制备方法。

背景技术：
隔离剂作为一种功能性材料，使模具基体表面具有非常低的表面能，可以让成型部件快速轻易脱落，且隔离剂不能含有任何影响最后产品品质的成分。目前隔离剂的种类繁多：(1)无机物类，这类属于暂时性隔离剂。常用的有石墨粉、滑石粉、云母粉、二硫化钼等粉体，隔离次数为1～2次；(2)有机物类隔离剂有脂肪酸、脂肪酸皂、各种蜡类、乙二醇等，这类隔离剂兼有润滑剂的作用，隔离次数为5次以下；(3)聚合物类隔离剂，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。有机类和聚合物类的隔离剂是一类很好的隔离剂，其掺入基本上不影响材料成品的质量，但这类隔离剂的成本高，不利于大规模推广。目前建筑工程浇灌混凝土时模板表面用的隔离剂大多数采用纯油类、乳化油类、石腊类、脂肪酸类等，这些隔离剂不易干燥，拆模后表面油污清除工作量大，或原材料短缺成本高，不易推广。沥青属于油性粘弹性材料，一般和盛装器具有强的粘结性，能和模具形成界面张力很小的沥青膜，因此很难将沥青和器具剥离、清除，给施工带来很大的不便。在现有施工过程中，防止沥青及改性沥青混合料和钢轮压路机或者是胶轮压路机黏结的方法，主要是采用喷水防粘或涂抹机油和豆油。喷水防粘大大降低了混合料的碾压温度，使得路面的压实度减少；涂抹机油等增塑剂材料可以降低沥青的软化点，影响混合料的高温性能。因此，研发一种脱模效率高、脱模次数多、低污染、低成本的沥青隔离剂，能为道路行业施工带来极大的便利。申请号为201210388227.9、发明名称为“一种沥青脱模剂的制备方法”的发明专利申请中公开的沥青脱模剂具有较好的脱模次数，但是氯乙酸和底物乙二胺即使在反应量很少的情况下，反应物一旦接触，温度就会从室温瞬间上升至120℃，因此反应过程中需要冰水浴降温和控制反应物的滴加速度。这个反应在大规模工业生产条件下，放热量就会更大，会带来严重的安全隐患，而且增加了生产工序和降低了生产效率。

技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题在于提供一种分解温度高、不易挥发的长效环保型隔离剂，以及采用乳液合成法在常温下制备该隔离剂的方法。解决上述技术问题所采用的技术方案是该长效环保型隔离剂由下述方法制备而成：1、制备氯乙酸的乳液体系将聚乙二醇和卡波树脂加入蒸馏水中，加热溶解均匀后，加入阴离子表面活性剂，搅拌均匀，再加入氯乙酸，用剪切机乳化至形成均匀乳液，得到氯乙酸的乳液体系；所述氯乙酸与蒸馏水、聚乙二醇、卡波树脂、阴离子表面活性剂的质量比为1:2～4:0.2～0.5:0.02～0.05:0.05～0.10。2、制备长效环保型隔离剂在常温条件下，向步骤1得到的氯乙酸的乳液体系中逐滴加入己二胺，己二胺的加入量为氯乙酸质量的1.0～1.5倍，滴加完毕后，常温反应1～3小时，得到淡黄色的长效环保型隔离剂。上述步骤1中，优选氯乙酸与蒸馏水、聚乙二醇、卡波树脂、阴离子表面活性剂的质量比为1:2.5:0.4:0.3:0.1。上述的聚乙二醇为聚乙二醇200、聚乙二醇300、聚乙二醇400中的任意一种或两种以上；所述的卡波树脂为卡波934、卡波941、卡波940中的任意一种；所述的阴离子表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯硫酸钠、木质素硫酸钠、十六烷基聚氧乙烯醚硫酸钠中的任意一种。本发明首先将卡波树脂(聚烯基聚醚交联的丙烯酸聚合物)和聚乙二醇的水溶液在阴离子表面活性剂的作用下，与反应主剂氯乙酸的水溶液进行剪切乳化，形成稳定的氯乙酸的乳液体系，然后采用乳液合成方法，在常温下缓慢加入己二胺制备而成。其中，卡波树脂一方面是乳化体系良好的稳定剂，其高分子链段将氯乙酸的水溶液包裹，另一方面可将体系的pH调节至3.5左右，对氯乙酸的羧基进行保护，减少了反应的副产物，同时卡波树脂为体系的温和调节剂，不会像盐酸类pH调节剂那样对铁模具产生腐蚀；聚乙二醇作为氯乙酸的良好溶剂，是氯乙酸乳液的良好助剂。更为重要的是，本发明通过乳液反应替代溶液反应，阻碍了氯乙酸和己二胺的分子碰撞速率，减缓了反应速率，克服了反应过程剧烈放热的问题，使反应在常温空气气氛中即可进行，不需要冰水浴降温，消除了产品生产安全隐患，而且减少了生产工序、提高了生产效率，减少了工业生产成本。本发明所制备的长效环保型隔离剂是一种长链含氮双亲型表面活性剂——己二胺二乙酸与溶剂和助剂的混合体系，其中己二胺二乙酸为隔离剂主剂，己二胺二乙酸中的氮原子孤对电子和金属配位，通过化学键合作用在模具表面，己二胺二乙酸的亲水基团暴露在外表面，因而对沥青表现出憎油性能，通过静态接触角对其进行验证(非极性溶剂采用典型的二碘甲烷，极性溶剂采用二次蒸馏水)，该隔离剂与二碘甲烷油溶性材料接触时，静态接触角大于60°以上，表明该隔离剂对油性材料有较小的表面张力，同时，隔离剂对水的静态接触角小于5°，达到了界面化学超亲水的范围，因此该隔离剂为超亲水疏油材料。卡波树脂聚烯基和聚醚链段可以增加体系的粘度，对隔离主剂有一定的协同作用；而且协同溶剂聚乙二醇、阴离子表面活性剂作为助表面活性剂，使合成的隔离剂具有优异的性能。本发明通过隔离剂体系中各组分的共同作用，在模具表面上形成一层牢固的非迁移型亲水斥油的微米级薄膜，既减少了油溶性材料和模具之间的接触，又使自身薄膜厚度不减少，对金属模具能起到防腐防锈的功能，当遇到沥青时能通过界面作用，使沥青自然地疏离膜表面，从而达到脱模的效果，不仅能够解决油溶性材料和模具脱模困难问题，还解决了隔离剂影响成品质量、使用性能以及脱模后隔离剂迁移率高的问题，增加了隔离剂在油性界面的脱模次数，在高温条件下脱模次数高达40次以上。本发明所制备的隔离剂属于非迁移型长效隔离剂，分解温度高，不易挥发，具备长效、环境友好的优异性能，可应用于加工、交通、建筑建材、水利等工程领域，尤其可应用于防止各种沥青及沥青混合料与模具、料车之间的粘结，给施工带来了便利，减少了工人的劳动强度，同时降低了附加成本。附图说明图1是沥青混合料为160℃时涂覆柴油的铁盒隔离10次的效果。图2是沥青混合料为160℃时涂覆实施例1隔离剂的铁盒隔离10次的效果。图3是沥青混合料为160℃时涂覆实施例1隔离剂的铁盒隔离50次的效果。图4是原始铁材料表面的油接触角。图5是铁材料表面涂覆实施例1隔离剂后的油接触角。图6是铁材料表面涂覆实施例1隔离剂后的水接触角。图7是实施例1制备的隔离剂的热重曲线。具体实施方式下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但是本发明的保护范围不仅限于这些实施例。实施例11、制备氯乙酸的乳液体系将40g聚乙二醇400和3g卡波树脂940加入250g蒸馏水中，加热溶解均匀后，加入10g木质素硫酸钠，搅拌均匀，再加入100g氯乙酸，用剪切机乳化至形成均匀乳液，得到氯乙酸的乳液体系。2、制备长效环保型隔离剂在常温条件下，向步骤1得到的氯乙酸的乳液体系中逐滴加入150g己二胺，滴加完毕后，常温反应2小时，得到淡黄色的粘度为1.58Pa·s的长效环保型隔离剂。实施例21、制备氯乙酸的乳液体系将20g聚乙二醇300和2g卡波树脂934加入200g蒸馏水中，加热溶解均匀后，加入5g十二烷基硫酸钠，搅拌均匀，再加入100g氯乙酸，用剪切机乳化至形成均匀乳液，得到氯乙酸的乳液体系。2、制备长效环保型隔离剂在常温条件下，向步骤1得到的氯乙酸的乳液体系中逐滴加入100g己二胺，滴加完毕后，常温反应2小时，得到淡黄色的粘度为1.53Pa·s的长效环保型隔离剂。实施例31、制备氯乙酸的乳液体系将30g聚乙二醇200和5g卡波树脂940加入400g蒸馏水中，加热溶解均匀后，加入10g十二烷基苯硫酸钠，搅拌均匀，再加入100g氯乙酸，用剪切机乳化至形成均匀乳液，得到氯乙酸的乳液体系。2、制备长效环保型隔离剂在常温条件下，向步骤1得到的氯乙酸的乳液体系中逐滴加入150g己二胺，滴加完毕后，常温反应2小时，得到淡黄色的粘度为1.51Pa·s的长效环保型隔离剂。实施例41、制备氯乙酸的乳液体系将50g聚乙二醇400和3g卡波树脂941加入300g蒸馏水中，加热溶解均匀后，加入8g十六烷基聚氧乙烯醚硫酸钠，搅拌均匀，再加入100g氯乙酸，用剪切机乳化至形成均匀乳液，得到氯乙酸的乳液体系。2、制备长效环保型隔离剂在常温条件下，向步骤1得到的氯乙酸的乳液体系中逐滴加入120g己二胺，滴加完毕后，常温反应2小时，得到淡黄色的粘度为1.56Pa·s的长效环保型隔离剂。为了验证本发明的有益效果，发明人对实施例1～4所制备的隔离剂的性能分别进行测试，具体测试方法如下：1、隔离效果将柴油和实施例1制备的粘度为1.58Pa·s的长效环保型隔离剂分别涂覆于铁盒表面后，室温凉至表干，然后将160℃的沥青混合料倒入铁盒中，隔离效果如图1～3和表1所示。将实施例2制备的粘度为1.53Pa·s的长效环保隔离剂在铁盒上使用刷子涂抹3次后，控制厚度约20～50μm，室温凉至表干，然后将130℃的沥青混合料倒入铁盒中，其隔离效果如表1所示。将实施例3制备的粘度为1.51Pa·s的长效环保隔离剂在铁盒上使用刷子涂抹3次后，控制厚度约20～50μm，室温凉至表干，然后将80℃的石蜡倒入铁盒中，其隔离效果如表1所示。将实施例4制备的粘度为1.56Pa·s的长效环保隔离剂在铁盒上使用刷子涂抹3次后，控制厚度约20～50μm，室温凉至表干，然后将120℃的动物油倒入铁盒中，其隔离效果如表1所示。2、接触角采用德国Dataphysics公司的视频光学接触角测量仪(OCA20型)对实施例1～4所制备的隔离剂进行接触角测试，结果见图4～6和表1。3、热分解温度采用美国TA公司的热分析系统(Q1000DSC+LNCS+FACSQ600SDT型)对实施例1～4所制备的隔离剂进行热稳定性测试，结果见图7和表1。表1隔离剂性能测试结果由图1可见，涂覆柴油的隔离剂对沥青混合料隔离10次后，铁盒表面几乎完全粘附上沥青，隔离已经失效；而涂覆实施例1的隔离剂对沥青混合料隔离10次后，几乎没有任何沥青在铁盒表面残留(见图2)，同时隔离50次以后铁盒表面只有少量沥青残留(见图3)，仍然可以使用，没有失效。由表1的测试数据可见，涂覆实施例1的隔离剂对沥青混合料的隔离次数高达52次，相比于传统的柴油隔离剂来说，隔离效果高出5倍多，是目前市场上非常优异的隔离剂。另外，涂覆实施例2、3、4的隔离剂对沥青、石蜡、动物油的隔离次数也较高。由图4～6和表1可见，铁材料表面涂覆实施例1～4所制备的隔离剂后的平均油接触角分别为69.3°、64.1°、65.5°、65.3°，未涂覆隔离剂的铁材料表面的平均油接触角为36.3°，由此可知涂覆在铁材料表面的隔离剂降低了油的表面张力，油的润湿度降低，可见隔离剂对油产生了排斥作用；同时铁材料表面涂覆实施例1～4所制备的隔离剂后的平均水接触角为分别为3.8°、4.5°、4.0°、4.0°，这在表界面化学中界定为超亲水材料。因此，本发明隔离剂具有疏油超亲水的性能，可作为油性材料的良好隔离剂。由图7和表1的热重分析结果可以看出，本发明隔离剂的开始分解温度为230℃，这个温度远高于高温(160℃)的沥青混合料，隔离剂可以保持稳定结构。相比于使用柴油(闪点55℃)作为隔离剂来说，本发明隔离剂具有安全有效的性能。综合上述测试结果可以看出，本发明隔离剂的水接触角为3.8～4.5°，其数值小于5°，属于超亲水材料，而油接触角为64.1～69.1°，表现出疏油性能，表明本发明隔离剂具有超亲水疏油的性能，其和油溶性物质接触时产生较小的界面张力，润湿能力差，排斥力大，使得油性物质难于在其表面上停留。另外，相对于现有的隔离剂来说，本发明隔离剂具有长效的隔离效果，同时其热分解温度为230℃，在160℃高温的油环境中，隔离剂不会发生热分解作用，不会对油品产生污染，属于环保型材料。