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尽显优势本色:氮化硼作为脱模剂的应用

2021-12-28 11:25:03

由于注塑、挤出、压延、模压、层压等工艺的迅速发展,相关行业对脱模剂长期都有很大的需求量。脱模剂其实是一种介于模具和成品之间的功能性物质,它能将固化成型的制品顺利地从模具上分离开来,从而得到光滑平整的制品,并保证模具多次使用。

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由于脱模剂会影响脱模零部件的表面特性,如光泽度、纹理复制、模具成型后加工(如模制件的粘接与喷涂)等,因此材质的选择也是有讲究——如具有耐化学性,在与不同树脂的化学成份接触时不被溶解;以及要具有耐热及应力性能,不易分解或磨损。

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脱模剂可分为有机脱模剂和无机脱模剂,其中氮化硼BN就属于无机脱模剂中的佼佼者。以玻璃模具为例,其应用较多的工艺润滑材料传统上会以石墨为基本材料,但目前氮化硼已经成为了比它更好的润滑材料选择,在玻璃加工及制造非铁金属中常能见到。

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玻璃模具润滑脱模剂使用石墨的主要问题是,在454℃以上的高温条件下,石墨可发生氧化反应,生成二氧化碳而被消耗,而玻璃模具的工作温度常常达到600~900℃,所以石墨脱模剂普遍存在消耗量大、润滑膜易损的问题。


而氮化硼是一种精细陶瓷材料,具有与石墨类似的六方晶系层状结构,各层之间没有b-n键合,因此平面在彼此之间滑动,从而得到柔软和润滑的效果,有着“白石墨”之称。而且它不仅脱模特性良好,同时兼具高温稳定性(在氧化气氛下使用温度为900℃)、化学稳定性(不会对铝、铁、玻璃等起反应)、电气绝缘性,所以以氮化硼替代石墨为主要润滑材料就能完美解决上述问题。

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氮化硼的脱模机制,主要是在模具与制品之间形成一层隔离膜,避免模具与制品的黏合,这样一方面可以保护模具,并同时保护制品。目前常使用的方式是将氮化硼制成浆料(又称氮化硼喷剂),用喷涂方式喷在模具上形成隔离膜。

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目前,应用较多的氮化硼脱模剂主要分为以下三大类:

①一类是以水为介质,加入高温粘合剂等助剂,制成水性润滑剂,一次性涂刷在模具表面,烘干成膜后使用;
②另一类是以油为介质,加入助剂,制成油性润滑剂,在行列式制瓶机运行中不断涂刷或喷涂。
③还有一种氮化硼脱模剂是用氮化硼包覆高粘度矿物油,在乳化剂作用下掺水制成乳化油型玻璃模具润滑脱模剂,比例一般为氮化硼:油脂:水=1:4:10,乳化剂用量为7wt%,制得的乳化油脱模剂稳定性好,脱模性能好,并具有油膜薄、分布均匀的特点。
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目前氮化硼在行列式制瓶机(玻璃瓶生产的主流机型)已得到广泛应用,使用氮化硼润滑脱模剂不仅可以提高制瓶的成品率,还能减少润滑脱模剂的消耗,净化生产环境。氮化硼脱模剂还可应用于平板玻璃加工,能大幅改善作业环境和提高产品效率。特别用于弯曲玻璃加工上效果更为显著。
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此外,由于氮化硼可以抵御核反应堆的中子辐射,在惰性气氛中分解温度高达2500℃,在极端条件下表现出的优异的化学稳定性,因此氮化硼脱模剂在金属铸造熔炼焊接中也多有应用,具体如下:

①氮化硼可以制成氮化硼分离环用于钢铁的水平连铸。六方氮化硼在1800℃对碳和一氧化碳是非常稳定的,也不受钢铁中溶融的玻璃、硅、硼、非氧化物炉渣、熔盐(硼砂、冰晶石)的腐蚀。

②氮化硼可以制成复合壳层用于钛金属的铸造。钛金属的化学稳定性差,在锻造的高温剧烈变形时,金属流动产生新鲜表面极容易发生粘模,造成锻件和模具同时报废。氮化硼脱模剂复合壳层涂覆于模具表面可避免钛金属与模具之间直接接触。

③氮化硼还可用于焊接和炉内钎焊工艺,能保护工件表面避免因焊渣的飞溅遭受破坏,在金属焊接过程中也可以起到保护作用。

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