聚甲基丙烯酸磷酸酯及其製備方法和用該酯製備鋁澆鑄結晶器脫模油與流程
2023-05-13 18:06:21
本發明屬於脫模技術領域，涉及一種聚甲基丙烯酸磷酸酯及其製備方法和用該酯製備鋁澆鑄結晶器脫模油。
背景技術：
鋁合金加工澆鑄脫模傳統上一般在模具表面塗一層石墨潤滑脂，這種加工工藝的缺點是人力成本高，手工塗抹不均勻，高溫澆鑄時冒煙嚴重，模具受損大，成品表面平整度差等。
由於存在以上諸多的缺點，新型的澆鑄脫模工藝採用結晶器表面密布毛細管，毛細管中充入豆油等植物油或一些高溫性能較好的潤滑油進行潤滑脫模，克服了以上的缺點，但是目前使用的毛細管脫模油往往由於性能不良，導致積炭嚴重，毛細管孔經常堵塞，影響澆鑄脫模效果，同時冒煙嚴重。
針對以上問題，研發人員開發了如公開號：103084539A，專利名稱：鋁合金澆鑄結晶器毛細管脫模油及其製備方法的專利，其組分組成為二丁烷亞磷酸酯3-5％；聚氧丁烯單丁醚95-97％。
該脫模油在實際應用中，特別是夏天或生產車間溫度較高時可以滿足要求，但是到了冬天，就會出現問題，如：由於產品的運動粘度高，加注不容易，布滿整個毛細管的時間過長；還由於產品的理化指標獨特，很難用其他相似性能的材料進行稀釋使用。
同時太高粘度的脫模油由於流動性不好，滲出慢；粘度太低的脫模油由於流動性太好，滲出快，使得用油量太高；均會導致表面潤滑不良。
技術實現要素：
鑑於以上缺陷，本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種聚甲基丙烯酸磷酸酯及其製備方法和用該酯製備鋁澆鑄結晶器脫模油。
為實現上述目的，本發明提供了一種聚甲基丙烯酸磷酸酯，由包括以下組分的物質製備而成：甲基丙烯酸、脂肪醇、多元醇、磷酸；
其中，上述甲基丙烯酸與脂肪醇+多元醇的-OH的摩爾比為1：1～1.5；
上述脂肪醇與多元醇的-OH摩爾比為1：1～1.5；
上述磷酸有效成分佔總組分的重量百分比為2-3％；
上述脂肪醇選自C10-C20的飽和或不飽和脂肪醇中的一種或幾種的混合物；
優選地，上述脂肪醇選自正癸醇、月桂醇、異構十二醇、異構十三醇、異構十四醇、異構十五醇、異構十六醇、油醇、異構二十醇、硬脂醇中的一種或幾種的混合物。
上述多元醇選自甘油、三羥甲基丙烷、甘露醇、失水山梨醇、葡萄糖、果糖、蔗糖中的一種或幾種的混合物。
此外，本發明還提供了上述聚甲基丙烯酸磷酸酯的製造方法：由甲基丙烯酸、磷酸與脂肪醇、多元醇先進行酯化反應後，再加入引發劑進行聚合反應製備而成的。
上述聚甲基丙烯酸磷酸酯的具體工藝步驟如下所示：
步驟一：將甲基丙烯酸、磷酸與脂肪醇、多元醇加入反應釜內，充入氮氣轉換出反應釜內空氣，於180～220℃的反應溫度下反應3～5小時；反應後減壓排出水分，即為甲基丙烯酸磷酸酯；
步驟二、往反應釜內加入引發劑攪拌，保持反應溫度為160-180℃，聚合反應4～8小時後，將反應釜內的聚合物排出，在100℃以上的溫度過濾去除雜質，即為聚甲基丙烯酸磷酸酯。
上述引發劑選自過氧化二苯甲醯、過氧化月桂醯、異丙苯過氧化氫、叔丁基過氧化氫、過氧化二叔丁基、過氧化二異丙苯、過氧化苯甲酸叔丁酯、過氧化叔戊酸叔丁基酯、過氧化甲乙酮、過氧化環己酮、過氧化二碳酸二異丙酯、過氧化二碳酸二環己酯、過氧化二碳酸二乙基己酯、偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈中的一種；上述引發劑的使用量優選為甲基丙烯酸重量的0.5～1％。
此外，本發明還提供了一種鋁澆鑄結晶器脫模油，製造鋁澆鑄結晶器脫模油的原料中包含有上述方法製備的聚甲基丙烯酸磷酸酯，且該聚甲基丙烯酸磷酸酯的用量為原料總質量的1-99％。
另外，本發明還提供了上述鋁澆鑄結晶器脫模油的優選方案，即由以下重量百分比含量的組分製造而成：
聚甲基丙烯酸磷酸酯 25-75％；
多元醇酯 25-75％；
清淨分散劑 0.1-0.5％。
其中，上述多元醇酯選自由多元醇與一元脂肪酸進行酯化反應人工合成所得的合成酯或天然脂肪酸多元醇酯中的一種或幾種的混合物；
優選地，上述合成類的多元醇酯優選自三羥甲基丙烷三油酸酯、季戊四醇四油酸酯、雙季戊四醇油酸酯、三羥甲基丙烷三棕櫚酸酯、季戊四醇四棕櫚酸酯、雙季戊四醇棕櫚酸酯中的一種或幾種的混合物。
上述清淨分散劑選自丁二醯亞胺類化合物，優選商品型號：T151、T152、T154、T155、T161中的一種或幾種混合物。
另外，本發明還提供了上述鋁澆鑄結晶器脫模油的製備方法，將上述各組分在不超過100℃溫度下混合攪拌至透明時即可，冷卻後包裝。
發明的作用與效果
採用本發明製備的聚甲基丙烯酸磷酸酯，具有較高的燃點，同時有效阻止燃燒，減少脫模劑的使用量，燃燒後殘碳少，有較好的潤滑性，有較高的運動粘度。此外，根據本發明的選材和配比，其製造的聚甲基丙烯酸磷酸酯由於其特定的結構中所具備的長鏈的脂肪醇結構，使本發明的產品較傳統產品具有更低的玻璃化點。
多元醇酯具有優異的潤滑性和較高的燃點，燃燒後殘碳少，與聚甲基丙烯酸磷酸酯有很好的相溶性，可按實際使用的要求調整鋁澆鑄結晶器脫模油的運動粘度，滿足實際生產要求。
清淨分散劑在使用時可有效的減少燃燒後積炭的產生。
由此，在本發明中，將上述各組分以優選的配比進行組合，實現了各組分的有機融合，通過各組分的特點形成一個穩定的、均勻分散、運動黏度適中的鋁澆鑄結晶器脫模油體系。
應理解，在本發明範圍內中，本發明的上述各技術特徵和在下文(如實施例)中具體描述的各技術特徵之間都可以互相組合，從而構成新的或優選的技術方案。限於篇幅，在此不再一一累述。
具體實施方式
下面結合具體實施，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用於說明本發明而不用於限制本發明的範圍。下列實施例中未註明具體條件的實驗方法，通常按照常規條件，或按照製造廠商所建議的條件。除非另外說明，否則百分比和份數按重量計算。本發明實施例中所用原料或儀器，若非特別說明，均市售可得。
實施例一
步驟一：將8609g(100mol)甲基丙烯酸和1180g磷酸(有效濃度50％)與9319g月桂醇(50mol)和1841.8g(20mol)甘油加入反應釜內，充入氮氣轉換出反應釜內空氣，於180℃的反應溫度下反應5小時；反應後減壓排出水分，即為甲基丙烯酸磷酸酯；
步驟二、往反應釜內加入86g引發劑過氧化二苯甲醯攪拌，保持反應溫度為180℃，聚合反應4小時後，將反應釜內的聚合物排出，在100℃以上的溫度過濾去除雜質，即為聚甲基聚丙烯酸磷酸酯。
將上述聚甲基聚丙烯酸磷酸酯7500g、三羥甲基丙烷三油酸酯2450g、50g清淨分散劑T151在100℃左右的溫度下攪拌20分鐘，即為一種鋁澆鑄結晶器脫模油，自然冷卻包裝。
實施例二
步驟一：將8609g(100mol)甲基丙烯酸和597g磷酸(有效濃度85％)與10019g異構十三醇(50mol)和2683.4g(20mol)三羥甲基丙烷加入反應釜內，充入氮氣轉換出反應釜內空氣，於220℃的反應溫度下反應3小時；反應後減壓排出水分，即為甲基丙烯酸磷酸酯；
步驟二、往反應釜內加入45g過氧化月桂醯攪拌，保持反應溫度為160℃，聚合反應8小時後，將反應釜內的聚合物排出，在100℃以上的溫度過濾去除雜質，即為聚甲基丙烯酸磷酸酯。
將上述聚甲基丙烯酸磷酸酯2500g、季戊四醇四油酸酯6990kg、10g清淨分散劑T152、在100℃左右的溫度下攪拌20分鐘，即為一種鋁澆鑄結晶器脫模油，自然冷卻包裝。
實施例三
步驟一：將8609g(100mol)甲基丙烯酸和1178g磷酸(有效濃度50％)與14550g異構十六醇(60mol)和1821.7g(10mol)甘露醇加入反應釜內，充入氮氣轉換出反應釜內空氣，於200℃的反應溫度下反應4小時；反應後減壓排出水分，即為甲基丙烯酸磷酸酯；
步驟二、往反應釜內加入60g叔丁基過氧化氫攪拌，保持反應溫度為170℃，聚合反應6小時後，將反應釜內的聚合物排出，在100℃以上的溫度過濾去除雜質，即為聚甲基丙烯酸磷酸酯。
將上述聚甲基丙烯酸磷酸酯5000g、雙季戊四醇油酸酯4970kg、30g清淨分散劑T154在100℃左右的溫度下攪拌20分鐘，即為一種鋁澆鑄結晶器脫模油，自然冷卻包裝。
上述製得的鋁澆鑄結晶器脫模油的理化指標如下：
實施例四
步驟一：將8609g(100mol)甲基丙烯酸和917g磷酸(濃度50％)與9497.4g正癸醇(60mol)和1641.6g(10mol)失水山梨醇加入反應釜內，充入氮氣轉換出反應釜內空氣，於210℃的反應溫度下反應4小時；反應後減壓排出水分，即為甲基丙烯酸磷酸酯；
步驟二、往反應釜內加入50g過氧化二叔丁基攪拌，保持反應溫度為175℃，聚合反應3.5小時後，將反應釜內的聚合物排出，在100℃以上的溫度過濾去除雜質，即為聚甲基丙烯酸磷酸酯。
將上述聚甲基丙烯酸磷酸酯4000g、三羥甲基丙烷三棕櫚酸酯5980kg、20g清淨分散劑T155在100℃左右的溫度下攪拌20分鐘，即為一種鋁澆鑄結晶器脫模油，自然冷卻包裝。
實施例五
步驟一：將8609g(100mol)甲基丙烯酸和1400g磷酸(濃度50％)與18794.3g油醇(70mol)和1801.6g(10mol)甘油加入反應釜內，充入保護氣轉換出反應釜內空氣，於170℃的反應溫度下反應4小時；反應後減壓排出水分，即為甲基丙烯酸磷酸酯；
步驟二、往反應釜內加入70g偶氮二異丁腈攪拌，保持反應溫度為170℃，聚合反應6小時後，將反應釜內的聚合物排出，在100℃以上的溫度過濾去除雜質，即為聚甲基丙烯酸磷酸酯。
將上述聚甲基丙烯酸磷酸酯3400g、季戊四醇四棕櫚酸酯3000g、雙季戊四醇棕櫚酸酯3560g、40g清淨分散劑T161在100℃左右的溫度下攪拌20分鐘，即為一種鋁澆鑄結晶器脫模油，自然冷卻包裝。
上述製得的鋁澆鑄結晶器脫模油的理化指標如下：
在本發明提及的所有文獻都在本申請中引用作為參考，就如同每一篇文獻被單獨引用作為參考那樣。此外應理解，在閱讀了本發明的上述講授內容之後，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落於本申請所附權利要求書所限定的範圍。