本发明属于铝及铝合金加工件领域，尤其是一种非常环保的水性脱模离型组合物。
背景技术：
：压力铸造(简称压铸)是一种金属铸造工艺，脱模离型组合物是将铝合金、镁合金、锌合金等金属的合金在高压、高速条件下进行冲压所使用的一种离型剂。压力铸造具有生产效率高、生产流程短、铸件光洁度和强度较高、加工余量少、节约金属材料等工艺特点。压铸件的应用范围很广，涉及相当多的产品领域和工业门类。在这应用中，若以数量之大、品种之多、要求之高以及金属材料用量之大等多方面综合而论，应首推汽车工业。压铸件还广泛应用于所有用到铝合金、锌合金、镁合金等行业领域，包括但不限于：电脑、空调、冰箱、电视机、洗衣机、电脑、手机、复印机、灯饰、自行车、门窗、建筑型材等。长期以来，汽车工业稳居压铸工业最大市场。随着对环保、轻量化的要求日益提高，汽车中的越来越多的关键部件逐渐转向压铸生产。尽管每辆汽车整车质量在逐渐递减，压铸件在每辆汽车中的用量逐步增加，其中铝合金压铸件占全部铝铸件的65％以上。此外，汽车上除了铝合金压铸件外，还采用了锌合金、镁合金铸件，每辆车上的压铸件用量可想而知。基于不同时期压铸工业的发展，压铸脱模剂的应用大体可以划分为单一油类、油与添加剂组合类和水基脱模剂三个阶段。压铸工业发展初期，压铸机压射力小，速度低，主要生产低熔点合金压铸件。因此，单一石油类矿物油甚至动植物油油脂就可以满足要求。此后，随着压铸应用领域和技术能力的持续扩大，压铸脱模剂也开始从单一油类向多组分发展，20世纪20年代开始，往油或水中掺入石墨、硬脂酸、蜡、树脂、黏土、云母或其他固体润滑剂，脱模效果显著改善，但也带来了黑色污染和固相粉末沉积于模具和铸件表面的问题。压铸时油气弥漫，脱模效果也不理想。20世纪70年代后期开始，人们的环境意识日益加强，对人体有害材料的使用越来越受到限制，化学工业的进步也为选用无污染性能化工产品提供了可能。研究人员引入有机化学、润滑和表面化学理论研究开发的水基乳化系列压铸涂料逐步为越来越多的压铸企业采用。一般来讲，水基脱模剂至少由3种组分构成：基础材料、乳化剂和水。基础材料可以认为是有效成分，最终发挥脱模润滑作用。所用材料一般为油、脂、蜡、聚合物及硅酮类物质。乳化剂的作用是将上述材料以极细致的颗粒状均匀地分散于连续的水相中，形成稳定的乳液，水只作为载体。由于水的大量存在，故导致了与传统油基或溶剂基脱模剂在很多方面的不同。水基脱模剂的脱模作用依赖于喷涂后所沉积在型腔表面上厚度只有微米级的薄膜。因此在成分选择以及使用工艺上都有更高的要求。但其优点也是显而易见的，诸如有利于自动化操作，冷却效果好、不产生堆积、铸件表面质量提高、内部气孔减少以及使用安全、生产清洁、降低环境污染等。润湿温度是水基脱模剂应用时遇到的一个重要问题。当向型腔喷涂脱模剂时，如果型腔表面温度过高，则脱模剂液滴会全部爆离型腔表面，使其中的有效成分无法沉积到型腔表面。只有温度下降到某一温度值后，液滴才能与型腔表面具有一定接触时间，型腔表面可以和液滴间发生热传导，液滴中的有效成分才有机会沉积到型腔表面。如果在未降到此温度前停止喷涂，则不会有足够的脱模剂粘附于型腔表面，从而影响脱模效果。在铝合金加工过程中，会出现冲压出来的金属件粘模的情况，压铸件会出现积碳、发黑、不平整和起麻点的情况，在压铸时也会产生大量烟雾，污染环境。市场上的一些脱模剂在使用后会有少部分残留在金属表面，在压铸后工件需要经过电镀、清洗、抛光等过程后才能进行上釉、刷涂料或油漆。工序较长，流程较多，有较高的人工成本，既没有较好的经济效益，也没有节能环保。技术实现要素：为了解决现有技术问题，本发明的第一方面提供一种环保型水性脱模离型组合物，以重量份计，其原料包括：所述聚乙烯醇的聚合度为2300-2500，醇解度为87-100％；所述烷基硅油为3-己基七甲基三硅氧烷。在一些实施方式中，所述聚乙烯醇为pva24-88与pva24-99的混合物，所述pva24-88与pva24-99的重量比为1：(1.5-2)。在一些实施方式中，所述pva24-88与pva24-99的重量比为1：1.8。在一些实施方式中，所述磺化甲基纤维素的制备方法为：将8.4g甲基纤维素在50ml30wt％过氧化氢水溶液中搅拌1h，然后用旋转蒸发仪将溶剂蒸干，再加入50ml四氢呋喃，然后用冰浴冷却，保持温度在5℃以下，滴加1.2ml氯磺酸，然后持续搅拌2h，反应结束后用旋转蒸发仪将溶剂蒸干，再用丙酮洗涤三次，每次使用10ml，然后真空干燥5h，即得。在一些实施方式中，所述溶剂油选自d20、d40、d60中的一种。在一些实施方式中，所述脂肪醇聚氧乙烯醚选自aeo-80或aeo-100。在一些实施方式中，所述咪唑啉类化合物选自2-苯基咪唑啉、2-巯基咪唑啉、2-乙基咪唑啉、2-甲基-2-咪唑啉、2-乙基-2-咪唑啉、2,4-二甲基-2-咪唑啉、2-(乙硫基)-2-咪唑啉、2-(甲硫基)-2-咪唑啉、2-(4-甲氧基苯基)-1-咪唑啉、2-(2-甲基-2-咪唑啉-1-基)乙醇、2-(2-壬基-2-咪唑啉-1-基)乙醇、3-(2-咪唑啉-2-基)-2-咪唑烷硫酮、1-(2-氨基乙基)-2-甲基-2-咪唑啉、2-甲氧基咪唑啉、1-(2-氨基乙基)-2-咪唑啉酮中的一种。在一些实施方式中，所述异噻唑啉酮类化合物选自5-氯-2-甲基-1-异噻唑啉-3-酮、2-甲基-1-异噻唑啉-3-酮中的至少一种。在一些实施方式中，以重量份计，其原料包括：本发明的第二方面提供一种如上所述的环保型水性脱模离型组合物的制备方法，包括如下步骤：将氧化聚乙烯蜡、丁二酸二异辛酯磺酸钠、聚丙烯酰胺、去离子水加入到容器中，在搅拌下加入烷基硅油，搅拌速度为200-300rpm，搅拌10-20min，加热至35℃，再加入磺化甲基纤维素、环糊精、咪唑啉类化合物、异噻唑啉酮类化合物，保温10min，再加热至50℃，调节搅拌速度为500-600rpm，依次加入脂肪醇聚氧乙烯醚、溶剂油、聚乙烯醇，在50℃下持续搅拌10min，然后冷却至室温，再加入异丙醇、异丙醇胺，搅拌均匀，即得。本发明提供的环保型水性脱模离型组合物使用于锌合金、铝合金等金属、压铸工业或金属精密压铸工业体系中。防止冲压出来的金属件粘模套，有优越的防粘模功能和改善冷却系统。以及改善金属件表面光亮度、有效防止压铸件发黑、不平整、起麻麻点、积碳、低聚物聚集等问题。针对部份小件金属30天内，可以不用抛光、洗模，而且性价比很高，大件压铸件或难压铸的合金件20天以上可不用抛光，洗模。高难度的压铸件10天内，可以不用抛光、洗模，在很大程度上减少了机械维修时间。为生产进度和生产效率得到大大的提高，同时也为能源省耗和工作生产时间及产量提升得到了改善。本发明提供的脱模离型组合物，能够耐模温360-380℃，不积碳、不发黑、不起麻点，在压铸高温状态下形成的烟雾很小，非常环保。压铸出的铝合金可以直接上漆、上釉，不用经过电镀、清洗、抛光等耗能且污染的工序，只需要经过简单的修边角后就可以直接进行后续工序。缩短了工艺流程、节约了生产时间，降低了人工成本，提高了经济效益。本发明的技术方案有着非常好的节能减排、减污增效的作用，符合国家政策的发展方向。具体实施方式除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。质量、浓度、温度、时间、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，1-50的范围应理解为包括选自1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、或50的任何数字、数字的组合、或子范围、以及所有介于上述整数之间的小数值，例如，1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、和1.9。关于子范围，具体考虑从范围内的任意端点开始延伸的“嵌套的子范围”。例如，示例性范围1-50的嵌套子范围可以包括一个方向上的1-10、1-20、1-30和1-40，或在另一方向上的50-40、50-30、50-20和50-10。压铸是以高速高压将溶液金属注入压铸模具的，在现场生产中，压铸模粘金属经常产生。特别是在铝合金加工过程中，粘铝是压铸过程中压铸模与铝合金材料之间的化学反应。粘铝将会导致压铸件产生缺陷，在压铸的后续生产中，模具的粘铝部位不进行打磨抛光处理，粘铝部位将会使生产的压铸件缺肉，轻微缺陷的铸件可以经过打磨处理后得到利用，缺肉严重的铸件直接导致产品报废。当高温度的铝合金熔液进入模具，铝液直接与模具型腔直接接触时，破坏模具表面的致密层，特别是模具的进浇位置，是最容易出现粘铝的位置。模具表面将引起一系列反应，对模具造成破坏。压铸具有高温，高压和高速三大特点。压铸铝合金液温度过高，就会导致模具粘铝现象，需要对压铸温度进行严格控制。由于铝合金对铁元素具有很强亲和力，因此首先需要对铝合金进行分析。铝合金中的铁元素含量太低(小于0.7％)，这种铝合金就很容易与模具发生粘铝现象。压铸中使用的脱模剂对粘铝也有很大影响。为了阻止粘铝形成，需要使用性能较好的脱模剂。压铸铝合金液与模具表面之间的接触温度接近700-750℃时，最容易发生粘铝，特别是浇口附近。模具设计时就应该尽可能避免接触角接近180度，这样能减小模具粘铝的可能性。当模具的温度突然变高，高温度的铝合金液和模具发生反应，并且在接触面的化合物变为铝铁混合物时，就会发生粘铝现象。随着粘铝量的增加，在模具表面上的累积物也将增加。粘铝会使铸件粘接在模具上，并且很难将铸件从模具上分离下来。目前导致产生粘铝的原因还有很多，包括铝合金金属流以较大的角度进入模具型腔内时，这些铝合金液被迫与模具进行接触；进入模具的铝合金金属流的量相对较大因此需要采用性能较好的脱模离型剂。铝合金压铸的模具温度在380℃左右，而注入的铝液温度在600℃以上，这就要求乳液水分挥发后形成的薄膜能够耐受高压、高温铝液的冲刷。在压铸过程中，模具不断地被高温液态金属加热，其温度不断上升。过高的模具温度，将使压铸件产生一些缺陷，如粘模、鼓泡、崩裂、热裂等，同时模具长时间地工作在高温环境中，模具材料强度下降，造成模具表面裂纹，致使模具寿命下降。压铸水性脱模剂要求具有高度稳定性和非常好的脱模性能，并且需要在稀释后的稳定性能好。优质脱模剂大多由15-25种原料配制而成，其中关键的成分或添加剂若改变1％，其脱模特性就可能有很大的差别。铝合金加工过程中热挤压温度高、金属粘模性强，要求脱模剂具有良好的润滑和脱模性能。即要求脱模剂对金属表面在高温下有足够的吸附强度，能在金属变形过程中形成完整的屏蔽层，并且有较低的摩擦系数。良好的冷却和绝热性。热挤压坯料温度较高，再加上塑性变形热和摩擦热，易使模具强度下降、磨损加快，从而缩短使用寿命。好的脱模剂应具有高效降温作用和隔热作用，使模具在较低的温度下工作。良好的高温润滑性能。作为热挤压脱模剂必须具备良好的润滑性能，才能保证其润滑脱模性的发挥。良好的稳定性。良好的稳定性即要求脱模剂在使用温度范围内不氧化、不燃烧，保持性能不变。此外，在使用过程中脱模剂不应产生有害气体及烟雾。铝合金要求的技术指标比锌合金、镁合金更高，能满足铝合金加工要求的脱模离型组合物也能够适用于锌合金、镁合金等其它合金的加工过程。锌合金压铸件一般采用热室压铸机生产。在整个金属压铸过程中，脱模剂的作用主要是在金属液压射前，先均匀分布在型腔表面，从而在模具和金属液之间形成一层隔离膜，使型腔免受熔融金属液的直接冲刷；在压铸过程中，有助于金属液进入型腔，使充型完好；铸件成型后能使其易于脱模。根据压铸工艺过程要求和脱模剂所起的作用，用于锌合金压铸脱模剂应具有良好的成膜性。锌合金压铸温度一般在400℃以上，要求脱模剂在此高温下能形成均匀的润滑膜，避免金属液对型腔的直接冲刷。具有良好的冷却性和润滑性，一次压铸成型的时间一般在10s以内，包括空循环周期，即开型、合型、压射、压射回程、反料、反向顶出和顶回。金属液从300-400℃高温冷却、凝固、定型到产品，要求脱模剂具有良好的冷却性能，同时为防止铸件粘模、起毛，脱模剂必须具有良好的润滑脱模能力。脱模剂应能形成适当厚度的润滑膜和具有适宜的润滑性与排气性，以保证压铸件有较好的表面光洁度及内部不产生气孔。不腐蚀模具和工件，对后续工序适应性好，不影响喷漆、电镀等。使用时烟雾较少或无烟雾，不会对工作环境造成影响。本发明的第一方面提供一种环保型水性脱模离型组合物，以重量份计，其原料包括：所述聚乙烯醇的聚合度为2300-2500，醇解度为87-100％；所述烷基硅油为3-己基七甲基三硅氧烷。发明人在研究中发现，二甲基硅油的相容性较差，导致高温下或者长时间保存下会出现分层，降低脱模离型效果，采用3-己基七甲基三硅氧烷能够提高脱模离型组合物的稳定性和保证脱模效果，一方面是提高和其它成分的相容性，一方面能够使乳液的粒径较小。在一些实施方式中，所述聚乙烯醇为pva24-88与pva24-99的混合物，所述pva24-88与pva24-99的重量比为1：(1.5-2)。在一些实施方式中，所述pva24-88与pva24-99的重量比为1：1.8。聚乙烯醇是一种有机化合物，白色片状、絮状或粉末状固体，无味。聚乙烯醇的物理性质受化学结构、醇解度、聚合度的影响。聚合度越高，水溶液的粘度越大，成膜后的强度和耐溶剂性提高，但水中溶解性、成膜后伸长率下降。pva24-88的聚合度为2300-2500，醇解度为87-89％，pva24-99的聚合度为2300-2500，醇解度为98-100％。pva24-88与pva24-99的重量比为1：1.8时，能够提高成膜后的膜强度，同时在溶液中具有合适的溶解性。在一些实施方式中，所述磺化甲基纤维素的制备方法为：将8.4g甲基纤维素在50ml30wt％过氧化氢水溶液中搅拌1h，然后用旋转蒸发仪将溶剂蒸干，再加入50ml四氢呋喃，然后用冰浴冷却，保持温度在5℃以下，滴加1.2ml氯磺酸，然后持续搅拌2h，反应结束后用旋转蒸发仪将溶剂蒸干，再用丙酮洗涤三次，每次使用10ml，然后真空干燥5h，即得。磺化甲基纤维素能够提高脱模离型组合物成膜后的稳定性，同时和3-己基七甲基三硅氧烷起到协同作用，改善膜的结构，使脱模离型组合物能反复使用10次以上。环糊精上羟基较多，能够改善各组分的溶解性，提高稳定性。在一些实施方式中，所述溶剂油选自d20、d40、d60中的一种。溶剂油的极性较小，不仅可以调节其它物质在水中的溶解性，也可以适当调节粘度，改善稳定性。在一些实施方式中，所述脂肪醇聚氧乙烯醚选自aeo-80或aeo-100。在一些实施方式中，所述咪唑啉类化合物选自2-苯基咪唑啉、2-巯基咪唑啉、2-乙基咪唑啉、2-甲基-2-咪唑啉、2-乙基-2-咪唑啉、2,4-二甲基-2-咪唑啉、2-(乙硫基)-2-咪唑啉、2-(甲硫基)-2-咪唑啉、2-(4-甲氧基苯基)-1-咪唑啉、2-(2-甲基-2-咪唑啉-1-基)乙醇、2-(2-壬基-2-咪唑啉-1-基)乙醇、3-(2-咪唑啉-2-基)-2-咪唑烷硫酮、1-(2-氨基乙基)-2-甲基-2-咪唑啉、2-甲氧基咪唑啉、1-(2-氨基乙基)-2-咪唑啉酮中的一种。在一些实施方式中，所述异噻唑啉酮类化合物选自5-氯-2-甲基-1-异噻唑啉-3-酮、2-甲基-1-异噻唑啉-3-酮中的至少一种。例如，卡松，cy-1。在一些实施方式中，以重量份计，其原料包括：本发明的第二方面提供一种如上所述的环保型水性脱模离型组合物的制备方法，包括如下步骤：将氧化聚乙烯蜡、丁二酸二异辛酯磺酸钠、聚丙烯酰胺、去离子水加入到容器中，在搅拌下加入烷基硅油，搅拌速度为200-300rpm，搅拌10-20min，加热至35℃，再加入磺化甲基纤维素、环糊精、咪唑啉类化合物、异噻唑啉酮类化合物，保温10min，再加热至50℃，调节搅拌速度为500-600rpm，依次加入脂肪醇聚氧乙烯醚、溶剂油、聚乙烯醇，在50℃下持续搅拌10min，然后冷却至室温，再加入异丙醇、异丙醇胺，搅拌均匀，即得。采用本发明的制备方法，能够防止组合物在水中结块，方便各物料的溶解，并且长时间稳定保存。下面结合具体实施例进一步阐述本发明。实施例a13-己基七甲基三硅氧烷a2七甲基三硅氧烷a3二甲基硅油b1聚乙烯醇pva2488b2聚乙烯醇pva2499c磺化甲基纤维素磺化甲基纤维素的制备方法为：将8.4g甲基纤维素在50ml30wt％过氧化氢水溶液中搅拌1h，然后用旋转蒸发仪将溶剂蒸干，再加入50ml四氢呋喃，然后用冰浴冷却，保持温度在5℃以下，滴加1.2ml氯磺酸，然后持续搅拌2h，反应结束后用旋转蒸发仪将溶剂蒸干，再用丙酮洗涤三次，每次使用10ml，然后真空干燥5h，即得。dβ-环糊精ed40溶剂油f异丙醇g氧化聚乙烯蜡h丁二酸二异辛酯磺酸钠i聚丙烯酰胺j异丙醇胺k1aeo-80k2aeo-100l2,4-二甲基-2-咪唑啉m卡松n去离子水例1例2例3例4对1对2对3对4对5a15455555a25a35b1338.433333b25.45.48.45.45.45.45.45.4c45444444d23222222e21222222f343333333g454444444h323333333i10810101010101010j0.50.10.50.50.50.50.50.50.5k188888888k210l0.80.50.80.80.80.80.80.80.8m1.521.51.51.51.51.51.51.5n5860585858585858581.稳定性测试将实施例1-4及对比例1-5放置在透明密封的容器中，在65℃恒温下静置三个月，记录出现沉降的时间，无沉降出现记为a，2-3个月出现沉降记为b，1-2个月出现沉降记为c，1个月内出现沉降记为d。2.脱模性测试1)将实施例1-4及对比例1-5用去离子水稀释120倍，把稀释液喷涂到已加热到280℃打磨光滑的钢板上，5秒内把钢板喷涂脱模剂部分插入熔融铝液，15秒后取出。未浸铝前钢板质量为m1，浸铝后钢板质量为m2，浸铝前后钢板质量变化率w1＝(m2-m1)/m1×100％。w1≤0.1％时记录为a，0.1％<w1≤0.5％时记录为b，0.5％<w1时记录为c。2)将实施例1-4及对比例1-5用去离子水稀释120倍，把稀释液喷涂到已加热到280℃打磨光滑的钢板上，5秒内把钢板喷涂脱模剂部分插入熔融铝液，15秒后取出，重复插入熔融铝液10次，测试脱模离型组合物在反复使用10次之后的性能。未浸铝前钢板质量为m1，浸铝后钢板质量为m3，浸铝前后钢板质量变化率w2＝(m3-m1)/m1×100％。w2≤0.1％时记录为a，0.1％<w2≤0.5％时记录为b，0.5％<w2时记录为c。测试结果列于下表中。例1例2例3例4对1对2对3对4对5稳定性aaaadddbbw1aabbcccbbw2aabbccccc前述的实例仅是说明性的，用于解释本发明的一些特征。所附的权利要求旨在要求可以设想的尽可能广的范围，且本文所呈现的实施例仅是根据所有可能的实施例的组合的选择的实施方式的说明。因此，申请人的用意是所附的权利要求不被说明本发明的特征的示例的选择限制。而且在科技上的进步将形成由于语言表达的不准确的原因而未被目前考虑的可能的等同物或子替换，且这些变化也应在可能的情况下被解释为被所附的权利要求覆盖。当前第1页12