Marbocote有限公司的Ian Snowdon和Mike Rigby闡述了復合材料成型商面臨的許多問題，以及脫模劑制造商是如何盡力解決這些問題的。
    對于復合材料成型商來講，脫模劑的選擇很簡單；他們只需要“管用、便宜”的脫模劑。但是，許多脫模劑的性能卻很難滿足所有需求。
    對于復合材料成型商來講，理想的脫模劑應該：
    ◆ 無毒，使用安全――好是水基的；
    ◆ 可以在任何模具形狀中簡單快速地使用，例如低粘度單組份系統；
    ◆ 干燥或固化迅速，以小化生產中斷的時間；
    ◆ 產生足夠薄的膜以保留所有模具細節，防止脫模劑很快集結在模具上，保持部件的幾何形狀。
    ◆ 不溶于成型聚合物，可以承受聚合物的加工條件（例如溫度、壓力、剪切和其它磨損壓力），即保留在聚合物/模具界面；
    ◆ 化學惰性，表面能低于成型樹脂或聚合物，使許多聚合材料可以簡單脫模（通常脫模薄膜表面能越低，脫模越容易）；
    ◆ 具有低摩擦系數，可以從復雜模具中簡單脫模；
    ◆ 使模具保持盡可能長時間的清潔，防止樹脂集結在模具上；
    ◆ 可控的脫模，即防止提前脫模和“魚眼”；
    ◆ 不會轉移到成型表面；
    ◆ 保存期限長（>6個月），使用前不需要混合；
    ◆ 成本低，使得每個部件的成本低。
    不幸的是，上述許多性能的獲得只能以損失其它一些性能為代價，例如，水溶性產品很難快速干燥。本文闡述了復合材料成型商面臨的許多問題，以及脫模劑制造商是如何盡力解決這些問題的。

    脫模蠟
    噴涂的SPMRA涂敷速度比膏狀脫模蠟更快，無需拋光即可形成高光澤度表面（即使在黑色膠衣上），而且可以多次脫模。
    從歷史上來講，常用的脫模劑類型自然是脫模蠟和脫模脂。即使在今天，脫模蠟仍然是常用的脫模劑類型，也為每個人所熟悉。
    這種產品大多數是棕櫚蠟或蜂蠟，以膏狀或液體形式出售，使用起來比較安全簡單。它們的主要缺點是涂敷非常慢且費力。另外，在重新涂敷前，它們通常只能維持一到兩次脫模，而且以蠟為基礎物表明它們不適合熱成型工藝。
    這種脫模劑通常被稱為犧牲性脫模劑，這種產品在每個成型周期都必須涂敷，通過粘性失效脫模，即犧牲性作用。然而，過去30年來，許多化學分支的發展帶動了一種不同技術的發展，該技術通常被稱作半永久性脫模劑（SPMRA）。
    半永久性模具脫模劑
    顧名思義，永久性脫模劑（SPMRA）的一次涂敷可以進行多次脫模。與傳統犧牲性脫模劑相比，這會大大降低成本，縮短周期。另外，它主要的優勢是可以將轉移到成型部件的涂層降低到少。SPMRA通過形成硬質或橡膠狀薄膜（即非油脂性）實現了這些性能，同時保持了脫模劑的其它需求。
    SPMRA一般是活性交聯樹脂，可以在各種惰性溶劑中形成或溶解。它們直接涂敷在模具表面，然后通過溶劑揮發和溶質固化過程在整個模具表面形成一層完整均勻的薄膜。盡管交聯膜的形成通常會稍稍提高脫模力（與蠟或硅烷基SMRA相比），但也會提高薄膜的耐久性，因此使得一次涂敷可以進行多次脫模。如上所述，SPMRA耐久性的提高也使得從涂層模具轉移到脫模聚合物上的脫模劑量大大減少。通常到這樣的程度，二次處理（例如噴涂或粘結）就不需要單獨的表面處理過程了。這種性能對于復合材料的制備非常重要，因為制備過程中粘結失效的代價是非常高昂的。唯一具有這種性能的脫模劑就是SPMRA。
    SPMRA中使用的樹脂在涂敷到模具表面時是處于活性狀態的。根據SPMRA樹脂（有幾種類型）活性的不同，模具表面發生化學反應。這可以確保脫模劑保留在模具表面，脫模時不會隨著部件脫落。然后，樹脂的交聯產生低表面能的惰性涂層，可以對大多數聚合物進行脫模。應用的兩種主要交聯機制是濕固化和熱固化。前者適用于固化溶劑型系統，后者用于水基系統。兩者具有明顯的不同，溶劑型系統必須儲存在密封容器中，水基系統用于熱成型工藝（>60 ℃）。
    SPMRA是非常有效的脫模劑，通常含有2.5~3%的固體，比犧牲性脫模劑低得多（膏狀脫模蠟一般含30%左右的固體），但由于它們是活性的并粘結在模具表面上，所形成的薄膜往往更干更硬，脫落相對較慢，因此并不適合所有的應用場合。它們使用起來比脫模蠟麻煩，涂敷后需要一段固化時間（盡管脫模蠟在拋光前也需要硬化）。
    下面關于復合材料成型過程的討論省略了更多制造非結構組件用的普通工藝材料，例如片狀模塑料（SMC）、塊狀模塑料（BMC）和各種注塑材料。
    玻纖增強聚酯
    相對于非結構組件的復合材料成型工藝來說，結構組件的成型是一個慢速的勞動密集型過程。簡單但絕不簡單的是玻纖增強聚酯的開放式成型。這一工藝用于生產大型結構，例如船舶、浴缸和淋浴器和游泳池。
    玻纖增強聚酯的開放式成型取決于聚酯樹脂和玻纖細致的鋪疊過程，所使用的工藝有噴涂、刷子和輥子。模具和部件由相同的制造工藝制成。
    該行業傳統的脫模劑是膏狀脫模蠟，通常以棕櫚蠟為基礎。前面提到過，膏狀脫模蠟涂敷非常慢且費力；擦上去的蠟需要干燥硬化，然后拋光。由于該行業中部件表面積較大，脫模蠟的涂敷可能要花費幾天的時間，而且每個周期都要重復涂敷。
    然而，過去10~15年的時間里，我們發現SPMRA已經取代了脫模蠟的應用，尤其是在需要幾天時間進行涂敷的大型模具中，因為它們可以大大縮短涂敷時間，顯著提高生產速率。
    解決這一問題的方法就是噴涂SPMRA。盡管實質上所有的SPMRA都可以噴涂，但是噴涂標準SPMRA形成的表面質量是很差的，而且還存在各種問題，例如提前脫模，“魚眼”也是常見問題。這就促進了新產品的開發，特別是噴涂專用產品。這些產品（例如Marbocote Spraycote）比膏狀脫模蠟涂敷速度快20倍，可以立即形成高的光澤度（即使在黑色膠衣上，見圖1），而無需拋光（高光澤表面只產生于高光澤度模具；這些產品不會提高光澤度），還可以多次脫模。
    表1顯示，使用這種脫模劑可以節約時間。這些數據一般是普通脫模劑涂敷到新GRP模具上的時間。

    很明顯，時間的節約是很顯著的。盡管SPMRA的噴涂成本遠高于膏狀脫模蠟，甚至其它擦涂的SPMRA類型，但時間的節約足以證實它們的可用性。對于大型模具的涂敷或需要更短循環時間的情況更是如此。在這些工藝中，噴涂SPMRA正逐漸得到認可。
    噴涂產品的主要缺點是，與模具沒有物理接觸。因此，在涂敷脫模劑前，模具必須處于良好狀態（即干凈、具有所需的光澤表面） ；噴涂脫模劑不象脫模蠟一樣會填充模具表面的刮痕。基本上，使用噴涂產品，所見即所得。
    另外，“沒有接觸的”涂敷表明，集結在模具上的灰塵或樹脂/聚合物只是被脫模劑簡單地覆蓋，這會加劇集結問題；因此在集結問題嚴重的工藝中，噴涂產品可能不是好的解決方案。樹脂傳遞成型（RTM）和其它閉模工藝可能會受到集結問題的影響，主要是在B面（無膠衣面）。
    RTM/閉模工藝（包括注射）
    Marbocote W1151B脫模劑在碳纖維/環氧樹脂模具上的潤濕圖。

近幾年，我們看到了閉模工藝在提高部件生產率和質量上的顯著進步。這種工藝被廣泛用于交通、汽車和其它市場中大型部件的生產。由于注射/灌注工藝生產部件的特點，樹脂的流動和脫模劑的“移動性”使得一般的犧牲性脫模劑不適合使用，它們會隨著樹脂在模具上移動。
    在這些工藝中，模具的轉向非常重要，模具的保養也需要減到少，因此SPMRA非常適合于這種工藝。傳統SPMRA解決了初的脫模問題，即無法達到手工鋪疊所能達到的高水平脫模，以及模具的制備和清潔/重新涂敷周期過長導致的生產瓶頸。
    另外，聚酯或乙烯基酯樹脂的閉模工藝會受集結在B表面的聚苯乙烯的影響，使表面變粗糙，減少脫模劑重涂和模具清潔過程間的周期數。
    近幾年，SPMRA新產品的開發一直致力于解決上述問題。取得的發展集中在幾個方面：
    ◆ 無需單獨的擦涂或拋光過程，快速產生光澤表面的能力；
    ◆ 通過去除密封模具的過程，增加涂敷時間；
    ◆ 顯著縮短模具制備時間的能力；
    ◆ 降低脫模劑重新涂敷的頻率；
    ◆ 顯著延長模具清潔周期；
    ◆ 解決苯乙烯集結在無膠衣涂敷表面的問題。
    通過解決這些方面的問題，我們可以為RTM/閉模部件生產商帶來很大好處，大大降低生產成本，提高生產速率。
    但是，如上所述，模具表面特別是B面（無膠衣涂層面）的集結問題是閉模工藝的一個常見問題。這種集結會導致脫模越來越差，降低產量，增加模具的保養。SPMRA技術的新進展又一次解決了這一問題。一些產品（例如Marbocote 516FC）是特別為無膠衣涂層的表面而發明的，它們在重新涂敷過程中消除樹脂集結。這有助于模具在更長時間內更加清潔，而無需單獨的清潔過程。
    先進復合材料（預浸料/環氧樹脂）
    脫模劑被擦涂到碳纖維/環氧樹脂復合材料模具上。本圖顯示的是
Marbocote TRE 45ECO，一種得到航空領域認可的溶劑型SPMRA。
“先進”復合材料的傳統生產工藝使用預浸料/真空袋/高壓釜工藝生產少量或高規格的部件。這種工藝通常用在航空航天和其它高科技領域。
    多數情況下，這些工藝生產的部件成本通常較高但數量少，因此，該行業的需求與RTM或GRP市場非常不同。

    脫模劑的主要標準是無轉移/污染的脫模劑，這種脫模劑可以產生高質量的表面，可以在相對較短的時間內生產一次性部件。生產出來的大多數部件在脫模后需要噴漆或粘接，被用于非常重要的領域（航空航天），而這些領域中部件表面的污染是關鍵問題。
    SPMRA具有無污染脫模性能，并可在快速的涂敷和成型時間內形成高光澤度的表面，特別是在使用高壓釜的情況下，速度更快，這使其非常適用于這些領域。由于具有無污染脫模特性，生產者可以縮短噴涂或粘接前的清潔和制備時間。
    由于這些市場需求旺盛，特別是航空航天市場，主要的原始設備制造商們將積極參與到脫模劑的選擇過程中來，并將為各種部件給出自己的材料認證/規格（例如波音公司）。
    由于上述問題和禁止使用硅烷的規定，幾乎只有SPMRA被用于這一市場。
    從溶劑型產品轉向水基產品的需求使得這一市場有了重要發展。但問題是，先進復合材料成型商是否愿意為達到這一環境目標而犧牲脫模劑的涂敷技術或脫模劑的性能。
    環保技術
    大多數SPMRA是以無極性溶劑載體中的濕固化樹脂為基礎的溶劑型產品。溶劑類別（通常是脂肪烴）可以根據應用溫度而簡單改變；干燥快的溶劑適合室溫應用環境，干燥慢的溶劑適合高溫應用環境。這樣做的目的只是潤濕模具表面以便形成均勻的脫模劑薄膜。
    然而，越來越嚴格的環境條例以及人們對環境安全問題的關注，促進了水基脫模劑的發展。水基脫模劑與溶劑型產品的作用機理相同，即載體揮發留下樹脂，并以化學鍵連接在模具表面。但是，室溫條件下溶劑揮發快，水揮發慢，這就加長了干燥和固化時間，也影響了脫模劑的性能。因此為了大化水基產品的性能，通常需要在生產過程中加熱。
    一些現有水基產品被稱作室溫固化的半永久性水基脫模劑。評價這些產品時需要謹慎，因為它們通常只是硅烷乳液，沒有固化機制。這些產品通常是所謂的“可噴涂”的硅烷乳液――部分甲基被極性基團（例如芳基）取代的聚二甲基硅氧烷。一次涂敷可以進行幾次脫模的事實并不能表明它們的“半永久性”本質。非固化硅烷的一次涂敷多可以進行20次脫模。這種類型的脫模劑總是會向脫模表面（以及與其接觸的任何物體）轉移。
    水基SPMRA在橡膠/彈性體工業的應用已經有許多年，這些行業通常需要進行熱處理。復合材料行業的制造商需要考慮改變利用加熱來涂敷脫模劑的方式，無論是高壓釜、紅外加熱儀還是水熱模具。因此，盡管涂敷可以在室溫下進行，但熱固化（至少60 ℃）對于產品體現真正的“半永久”性能也是必需的。
    脫模劑（Marbocote Spraycote）正被噴涂
到碳纖維/環氧樹脂復合材料模具上。
另外，水基脫模劑的潤濕也很困難，因為水具有高表面張力，本質上不會潤濕聚合物表面。因此，需要使用表面活性劑來幫助潤濕（見圖2）。

    表面活性劑的選擇和用量至關重要；大量的表面活性劑不僅有助于脫模劑潤濕表面，也有助于樹脂潤濕脫模劑，這樣做可能會阻止脫模。更大的困難是液體脫模劑潤濕自身的能力，即潤濕它自己的固化膜。如果沒有解決這一問題，那么很差的薄膜可能會在脫模表面形成很差的表面。
        迄今為止，使用水基SPMRA的成型商在工藝和性能方面所作出的犧牲減慢了它的推廣速度――許多人希望使用水基產品但不愿意接受任何的妥協。
    選擇
    脫模劑市場現在有了更廣泛的選擇，因而產生了如何選擇合適脫模劑的問題。由于它們的不同性能以及大量的復合材料成型工藝，為某一特定應用選擇恰當的脫模劑通常是一個妥協的結果。我們服務脫模劑市場的多年經驗顯示，脫模劑的主要需求如下：
    ◆ 有保證的脫模；
    ◆ 涂敷快速簡便；
    ◆ 單個部件成本低；
    ◆ 高質量表面；
    ◆ 低廢品率；
    ◆ 無加工問題。
    過去十年，我們已經看到半永久性脫模劑領域的重大進展，這些產品已經成為復合材料市場成型問題的解決方案。半永久性脫模劑已經開始具有多方面性能，幾乎可以滿足使用各種材料的所有成型工藝的需求。這種工藝的簡化，還帶來許多額外的好處，包括涂敷時間縮短、生產能力提高、模具保養減少和單個部件成本低，它們將使這些脫模劑成為21世紀復合材料加工商的選擇。