Marbocote有限公司的Ian Snowdon和Mike Rigby阐述了复合材料成型商面临的许多问题，以及脱模剂制造商是如何尽力解决这些问题的。
    对于复合材料成型商来讲，脱模剂的选择很简单；他们只需要“管用、便宜”的脱模剂。但是，许多脱模剂的性能却很难满足所有需求。
    对于复合材料成型商来讲，理想的脱模剂应该：
    ◆ 无毒，使用安全――好是水基的；
    ◆ 可以在任何模具形状中简单快速地使用，例如低粘度单组份系统；
    ◆ 干燥或固化迅速，以小化生产中断的时间；
    ◆ 产生足够薄的膜以保留所有模具细节，防止脱模剂很快集结在模具上，保持部件的几何形状。
    ◆ 不溶于成型聚合物，可以承受聚合物的加工条件（例如温度、压力、剪切和其它磨损压力），即保留在聚合物/模具界面；
    ◆ 化学惰性，表面能低于成型树脂或聚合物，使许多聚合材料可以简单脱模（通常脱模薄膜表面能越低，脱模越容易）；
    ◆ 具有低摩擦系数，可以从复杂模具中简单脱模；
    ◆ 使模具保持尽可能长时间的清洁，防止树脂集结在模具上；
    ◆ 可控的脱模，即防止提前脱模和“鱼眼”；
    ◆ 不会转移到成型表面；
    ◆ 保存期限长（>6个月），使用前不需要混合；
    ◆ 成本低，使得每个部件的成本低。
    不幸的是，上述许多性能的获得只能以损失其它一些性能为代价，例如，水溶性产品很难快速干燥。本文阐述了复合材料成型商面临的许多问题，以及脱模剂制造商是如何尽力解决这些问题的。

    脱模蜡
    喷涂的SPMRA涂敷速度比膏状脱模蜡更快，无需抛光即可形成高光泽度表面（即使在黑色胶衣上），而且可以多次脱模。
    从历史上来讲，常用的脱模剂类型自然是脱模蜡和脱模脂。即使在今天，脱模蜡仍然是常用的脱模剂类型，也为每个人所熟悉。
    这种产品大多数是棕榈蜡或蜂蜡，以膏状或液体形式出售，使用起来比较安全简单。它们的主要缺点是涂敷非常慢且费力。另外，在重新涂敷前，它们通常只能维持一到两次脱模，而且以蜡为基础物表明它们不适合热成型工艺。
    这种脱模剂通常被称为牺牲性脱模剂，这种产品在每个成型周期都必须涂敷，通过粘性失效脱模，即牺牲性作用。然而，过去30年来，许多化学分支的发展带动了一种不同技术的发展，该技术通常被称作半永久性脱模剂（SPMRA）。
    半永久性模具脱模剂
    顾名思义，永久性脱模剂（SPMRA）的一次涂敷可以进行多次脱模。与传统牺牲性脱模剂相比，这会大大降低成本，缩短周期。另外，它主要的优势是可以将转移到成型部件的涂层降低到少。SPMRA通过形成硬质或橡胶状薄膜（即非油脂性）实现了这些性能，同时保持了脱模剂的其它需求。
    SPMRA一般是活性交联树脂，可以在各种惰性溶剂中形成或溶解。它们直接涂敷在模具表面，然后通过溶剂挥发和溶质固化过程在整个模具表面形成一层完整均匀的薄膜。尽管交联膜的形成通常会稍稍提高脱模力（与蜡或硅烷基SMRA相比），但也会提高薄膜的耐久性，因此使得一次涂敷可以进行多次脱模。如上所述，SPMRA耐久性的提高也使得从涂层模具转移到脱模聚合物上的脱模剂量大大减少。通常到这样的程度，二次处理（例如喷涂或粘结）就不需要单独的表面处理过程了。这种性能对于复合材料的制备非常重要，因为制备过程中粘结失效的代价是非常高昂的。唯一具有这种性能的脱模剂就是SPMRA。
    SPMRA中使用的树脂在涂敷到模具表面时是处于活性状态的。根据SPMRA树脂（有几种类型）活性的不同，模具表面发生化学反应。这可以确保脱模剂保留在模具表面，脱模时不会随着部件脱落。然后，树脂的交联产生低表面能的惰性涂层，可以对大多数聚合物进行脱模。应用的两种主要交联机制是湿固化和热固化。前者适用于固化溶剂型系统，后者用于水基系统。两者具有明显的不同，溶剂型系统必须储存在密封容器中，水基系统用于热成型工艺（>60 ℃）。
    SPMRA是非常有效的脱模剂，通常含有2.5~3%的固体，比牺牲性脱模剂低得多（膏状脱模蜡一般含30%左右的固体），但由于它们是活性的并粘结在模具表面上，所形成的薄膜往往更干更硬，脱落相对较慢，因此并不适合所有的应用场合。它们使用起来比脱模蜡麻烦，涂敷后需要一段固化时间（尽管脱模蜡在抛光前也需要硬化）。
    下面关于复合材料成型过程的讨论省略了更多制造非结构组件用的普通工艺材料，例如片状模塑料（SMC）、块状模塑料（BMC）和各种注塑材料。
    玻纤增强聚酯
    相对于非结构组件的复合材料成型工艺来说，结构组件的成型是一个慢速的劳动密集型过程。简单但绝不简单的是玻纤增强聚酯的开放式成型。这一工艺用于生产大型结构，例如船舶、浴缸和淋浴器和游泳池。
    玻纤增强聚酯的开放式成型取决于聚酯树脂和玻纤细致的铺叠过程，所使用的工艺有喷涂、刷子和辊子。模具和部件由相同的制造工艺制成。
    该行业传统的脱模剂是膏状脱模蜡，通常以棕榈蜡为基础。前面提到过，膏状脱模蜡涂敷非常慢且费力；擦上去的蜡需要干燥硬化，然后抛光。由于该行业中部件表面积较大，脱模蜡的涂敷可能要花费几天的时间，而且每个周期都要重复涂敷。
    然而，过去10~15年的时间里，我们发现SPMRA已经取代了脱模蜡的应用，尤其是在需要几天时间进行涂敷的大型模具中，因为它们可以大大缩短涂敷时间，显著提高生产速率。
    解决这一问题的方法就是喷涂SPMRA。尽管实质上所有的SPMRA都可以喷涂，但是喷涂标准SPMRA形成的表面质量是很差的，而且还存在各种问题，例如提前脱模，“鱼眼”也是常见问题。这就促进了新产品的开发，特别是喷涂专用产品。这些产品（例如Marbocote Spraycote）比膏状脱模蜡涂敷速度快20倍，可以立即形成高的光泽度（即使在黑色胶衣上，见图1），而无需抛光（高光泽表面只产生于高光泽度模具；这些产品不会提高光泽度），还可以多次脱模。
    表1显示，使用这种脱模剂可以节约时间。这些数据一般是普通脱模剂涂敷到新GRP模具上的时间。

    很明显，时间的节约是很显著的。尽管SPMRA的喷涂成本远高于膏状脱模蜡，甚至其它擦涂的SPMRA类型，但时间的节约足以证实它们的可用性。对于大型模具的涂敷或需要更短循环时间的情况更是如此。在这些工艺中，喷涂SPMRA正逐渐得到认可。
    喷涂产品的主要缺点是，与模具没有物理接触。因此，在涂敷脱模剂前，模具必须处于良好状态（即干净、具有所需的光泽表面） ；喷涂脱模剂不象脱模蜡一样会填充模具表面的刮痕。基本上，使用喷涂产品，所见即所得。
    另外，“没有接触的”涂敷表明，集结在模具上的灰尘或树脂/聚合物只是被脱模剂简单地覆盖，这会加剧集结问题；因此在集结问题严重的工艺中，喷涂产品可能不是好的解决方案。树脂传递成型（RTM）和其它闭模工艺可能会受到集结问题的影响，主要是在B面（无胶衣面）。
    RTM/闭模工艺（包括注射）
    Marbocote W1151B脱模剂在碳纤维/环氧树脂模具上的润湿图。

近几年，我们看到了闭模工艺在提高部件生产率和质量上的显著进步。这种工艺被广泛用于交通、汽车和其它市场中大型部件的生产。由于注射/灌注工艺生产部件的特点，树脂的流动和脱模剂的“移动性”使得一般的牺牲性脱模剂不适合使用，它们会随着树脂在模具上移动。
    在这些工艺中，模具的转向非常重要，模具的保养也需要减到少，因此SPMRA非常适合于这种工艺。传统SPMRA解决了初的脱模问题，即无法达到手工铺叠所能达到的高水平脱模，以及模具的制备和清洁/重新涂敷周期过长导致的生产瓶颈。
    另外，聚酯或乙烯基酯树脂的闭模工艺会受集结在B表面的聚苯乙烯的影响，使表面变粗糙，减少脱模剂重涂和模具清洁过程间的周期数。
    近几年，SPMRA新产品的开发一直致力于解决上述问题。取得的发展集中在几个方面：
    ◆ 无需单独的擦涂或抛光过程，快速产生光泽表面的能力；
    ◆ 通过去除密封模具的过程，增加涂敷时间；
    ◆ 显著缩短模具制备时间的能力；
    ◆ 降低脱模剂重新涂敷的频率；
    ◆ 显著延长模具清洁周期；
    ◆ 解决苯乙烯集结在无胶衣涂敷表面的问题。
    通过解决这些方面的问题，我们可以为RTM/闭模部件生产商带来很大好处，大大降低生产成本，提高生产速率。
    但是，如上所述，模具表面特别是B面（无胶衣涂层面）的集结问题是闭模工艺的一个常见问题。这种集结会导致脱模越来越差，降低产量，增加模具的保养。SPMRA技术的新进展又一次解决了这一问题。一些产品（例如Marbocote 516FC）是特别为无胶衣涂层的表面而发明的，它们在重新涂敷过程中消除树脂集结。这有助于模具在更长时间内更加清洁，而无需单独的清洁过程。
    先进复合材料（预浸料/环氧树脂）
    脱模剂被擦涂到碳纤维/环氧树脂复合材料模具上。本图显示的是
Marbocote TRE 45ECO，一种得到航空领域认可的溶剂型SPMRA。
“先进”复合材料的传统生产工艺使用预浸料/真空袋/高压釜工艺生产少量或高规格的部件。这种工艺通常用在航空航天和其它高科技领域。
    多数情况下，这些工艺生产的部件成本通常较高但数量少，因此，该行业的需求与RTM或GRP市场非常不同。

    脱模剂的主要标准是无转移/污染的脱模剂，这种脱模剂可以产生高质量的表面，可以在相对较短的时间内生产一次性部件。生产出来的大多数部件在脱模后需要喷漆或粘接，被用于非常重要的领域（航空航天），而这些领域中部件表面的污染是关键问题。
    SPMRA具有无污染脱模性能，并可在快速的涂敷和成型时间内形成高光泽度的表面，特别是在使用高压釜的情况下，速度更快，这使其非常适用于这些领域。由于具有无污染脱模特性，生产者可以缩短喷涂或粘接前的清洁和制备时间。
    由于这些市场需求旺盛，特别是航空航天市场，主要的原始设备制造商们将积极参与到脱模剂的选择过程中来，并将为各种部件给出自己的材料认证/规格（例如波音公司）。
    由于上述问题和禁止使用硅烷的规定，几乎只有SPMRA被用于这一市场。
    从溶剂型产品转向水基产品的需求使得这一市场有了重要发展。但问题是，先进复合材料成型商是否愿意为达到这一环境目标而牺牲脱模剂的涂敷技术或脱模剂的性能。
    环保技术
    大多数SPMRA是以无极性溶剂载体中的湿固化树脂为基础的溶剂型产品。溶剂类别（通常是脂肪烃）可以根据应用温度而简单改变；干燥快的溶剂适合室温应用环境，干燥慢的溶剂适合高温应用环境。这样做的目的只是润湿模具表面以便形成均匀的脱模剂薄膜。
    然而，越来越严格的环境条例以及人们对环境安全问题的关注，促进了水基脱模剂的发展。水基脱模剂与溶剂型产品的作用机理相同，即载体挥发留下树脂，并以化学键连接在模具表面。但是，室温条件下溶剂挥发快，水挥发慢，这就加长了干燥和固化时间，也影响了脱模剂的性能。因此为了大化水基产品的性能，通常需要在生产过程中加热。
    一些现有水基产品被称作室温固化的半永久性水基脱模剂。评价这些产品时需要谨慎，因为它们通常只是硅烷乳液，没有固化机制。这些产品通常是所谓的“可喷涂”的硅烷乳液――部分甲基被极性基团（例如芳基）取代的聚二甲基硅氧烷。一次涂敷可以进行几次脱模的事实并不能表明它们的“半永久性”本质。非固化硅烷的一次涂敷多可以进行20次脱模。这种类型的脱模剂总是会向脱模表面（以及与其接触的任何物体）转移。
    水基SPMRA在橡胶/弹性体工业的应用已经有许多年，这些行业通常需要进行热处理。复合材料行业的制造商需要考虑改变利用加热来涂敷脱模剂的方式，无论是高压釜、红外加热仪还是水热模具。因此，尽管涂敷可以在室温下进行，但热固化（至少60 ℃）对于产品体现真正的“半永久”性能也是必需的。
    脱模剂（Marbocote Spraycote）正被喷涂
到碳纤维/环氧树脂复合材料模具上。
另外，水基脱模剂的润湿也很困难，因为水具有高表面张力，本质上不会润湿聚合物表面。因此，需要使用表面活性剂来帮助润湿（见图2）。

    表面活性剂的选择和用量至关重要；大量的表面活性剂不仅有助于脱模剂润湿表面，也有助于树脂润湿脱模剂，这样做可能会阻止脱模。更大的困难是液体脱模剂润湿自身的能力，即润湿它自己的固化膜。如果没有解决这一问题，那么很差的薄膜可能会在脱模表面形成很差的表面。
        迄今为止，使用水基SPMRA的成型商在工艺和性能方面所作出的牺牲减慢了它的推广速度――许多人希望使用水基产品但不愿意接受任何的妥协。
    选择
    脱模剂市场现在有了更广泛的选择，因而产生了如何选择合适脱模剂的问题。由于它们的不同性能以及大量的复合材料成型工艺，为某一特定应用选择恰当的脱模剂通常是一个妥协的结果。我们服务脱模剂市场的多年经验显示，脱模剂的主要需求如下：
    ◆ 有保证的脱模；
    ◆ 涂敷快速简便；
    ◆ 单个部件成本低；
    ◆ 高质量表面；
    ◆ 低废品率；
    ◆ 无加工问题。
    过去十年，我们已经看到半永久性脱模剂领域的重大进展，这些产品已经成为复合材料市场成型问题的解决方案。半永久性脱模剂已经开始具有多方面性能，几乎可以满足使用各种材料的所有成型工艺的需求。这种工艺的简化，还带来许多额外的好处，包括涂敷时间缩短、生产能力提高、模具保养减少和单个部件成本低，它们将使这些脱模剂成为21世纪复合材料加工商的选择。