硬聚氯乙烯加工与润滑剂__润滑作用的平衡及润滑剂的选择
PVC管材配方设计与加工工艺
3、加工改性剂的选用:见下表1. 4、加工改性剂用量的确定
实际生产配方加工改性剂的用量范围, 常要调整. 比如单螺杆挤出机中,螺槽与螺棱处剪切速率相差很大, 塑化后熔体结构的均匀性较差.为了提高熔体结构均匀 性,往往要使用较双螺杆挤出配方更多的加工改性剂.
表1 加工改性剂的选用
加工方式
挤出,双螺杆
对管材一般不用酯类内润滑剂.采用硬脂酸铅-钙配合, 或硬脂酸铅-钡配合,既可控制PVC树脂的塑化速度,又可防 止物料粘附金属,还可起到助稳定作用.在单螺杆挤出管材 配方中,两类脂肪酸皂的配比可取1:1或钙皂(钡皂)用量略 高于铅皂,总量一般在1.5份以内.在双螺杆挤出普通管材 配方中,铅皂往往超过钙皂,总量一般在1份之内.皂类润滑 剂较贵,要尽可能减少用量,避免管材表面见到铅皂析出. 使用蜡类与硬脂酸配合,也有良好的外润滑作用.一般两者 总用量在1份左右,按等量并用原则配合.为了改善制品外 观降低口模阻力可选用聚乙烯蜡. 总之润滑剂的用量要尽可能减少,避免因润滑过度造 成塑化不良、塑化温度过高等. 润滑剂配比与用量的关系:润滑剂的配比和用量均影 响物料的塑化速度,两者之间有协同效应.以石蜡-硬脂酸 钙为例,研究结果见表3.
pvc常用助剂简介
沙索蜡化学结构: 较短侧链的长链脂肪族烃，与石蜡或微晶蜡的结构完全类似。
生产工艺: 一氧化碳和氢气在一定的压力、温度和催化剂条件下合成，分馏，溶剂抽提和漂白。
根据需要，可以改变最终产品的分子量大小，从而可以得到从类似液体石蜡的单体烃到类似聚乙烯蜡的高熔点蜡，有其它天然蜡或其它合成蜡所不具有的特殊性能。
性质:具有比石蜡更好的电性能，更高的熔点和硬度, 更窄的馏分。
根据需要，可以改变最终产品的分子量大小，从而可以得到从类似液体石蜡的单体烃到类似聚乙烯蜡的高熔点蜡，有其它天然蜡或其它合成蜡所不具有的特殊性能。
主要用途:在光泽方面可取代巴西棕榈蜡。
各种塑料的内、外润滑剂用于生产杜洛克松蜡，开发更广泛的用途。
聚乙烯蜡低分子量聚乙烯蜡420P 低分子量聚乙烯蜡420P 是由日本三井石油化学工业株式会社采用聚合工艺法生产的产品，是专用于生产色母、分散颜料等工艺要求的高效分散剂。
420P 低分子量聚乙烯蜡，作为优良的分散剂，在生产色母、分散颜料方面具有以下特点：1.有效分子量集中：分子量分布窄、集中，有助于提高分散效果和着色力。
相对而言，在一定的分散要求下，可减少添加量。
2.具有优良的耐热性和热稳定性。
3.具有熔点和黏度匹配适中，有助于剪切力的特点：熔点为113 ℃，黏度高为650CP/140 ℃。
在生产色母粒中不仅有良好的相溶性和流动性，而且黏度适中，增加了剪切力，提高了分散性。
420P 聚乙烯蜡作为颜料分散剂，具有和各种颜料良好的可湿润性，尤其在配制高浓度色母以及较难分散的颜料，显示出420P 蜡优良的分散性能。
产品介绍聚乙烯蜡（PE蜡PE-WAX）1 ．主要特点：具有粘度低，软化点高，硬度好等性能，无毒，热稳定性好，高温挥发性低，对颜料的分散性，既有极优的外部润滑性，又有较强的内部润滑作用，可提高塑料加工的生产效率，在常温下抗湿性能好，耐化学药品能力强，电性能优良, 可改善成品的外观。
2 ．适用范围：2 ．1 由于具有十分优异的外部润滑作用和较强的内部润滑作用，与聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯等树脂相溶性好的特点，可作为其在挤出、压延、注射加工中的润滑剂。
润滑剂用量对硬质PVC性能的影响
2 ( 017)
1910
3 ( 110)
1715
1 ( 013)
1910
3 ( 110)
1615
1 ( 013)
1815
2 ( 017)
1710
1917
1815
1712
215
注 : M 1、M 2、M 3 为因子 3个水平的塑化扭矩的平均值 , RM 为 3个水平的塑化扭矩的极差 。
由表 6 看出 , RM 石蜡 > RM 聚乙烯蜡 > RM 硬脂酸 , 说 明聚乙烯蜡和石蜡对塑化扭矩的影响大于硬脂 酸 ,其中石蜡对塑化扭矩的影响最大 。 21213 润滑剂对热稳定时间的影响 (见表 7)
1910
563
7116
7#
64
1615
639
7119
8#
61
1815
631
7114
9#
66
1710
691
7216
212 结果处理与分析 21211 润滑剂对塑化时间的影响 (见表 5)
表 5 润滑剂对塑化时间的影响
试验号 1# 2# 3# 4# 5# 6# 7# 8# 9# T1 T2 T3 RT
聚乙烯蜡 1 ( 014) 1 ( 014) 1 ( 014) 2 ( 017) 2 ( 017) 2 ( 017) 3 ( 110) 3 ( 110) 3 ( 110) 53 54 64 11
第 2期 孔秀丽等 1润滑剂用量对硬质 PVC性能的影响 · 8 5·
21214 润滑剂对初期着色性的影响 (见表 8)
表 8 润滑剂对初期着色性的影响
试验号
1# 2# 3# 4# 5# 6# 7# 8# 9# W1 W2 W3 RW
润滑剂结构对聚氯乙烯加工性能的影响81
润滑剂结构对聚氯乙烯加工性能的影响摘要：润滑剂是聚氯乙烯(PVC)尤其是硬质聚氯乙烯(PVC-U)配混料中必不可少，而且其作用最为复杂、最为微妙的一类助剂，它不但对PVC配混料的加工性能有举足轻重的作用，而且对PVC制品的使用性能也有显著的影响。
润滑剂有3大功能———脱模性;调节和平衡加工过程中产生的摩擦热;调控PVC的熔合行为，即熔合速率、熔合程度和熔体粘度。
本研究重点针对润滑剂结构对于聚氯乙烯加工性能的影响展开了一系列的探究，以实验的方式进行探究，通过转矩流变仪测定了采用不同润滑剂PVC-U体系的加工性能和热稳定性能，引用“铆钉作用”概念从润滑剂结构的角度分析了实验数据。
结果表明，PVC润滑剂的润滑作用与其本身极性相关，在使用非极性聚乙烯蜡和强极性硬脂酸时，PVC-U体系不能形成较高抗撕裂强度的润滑膜，极性适中的硬脂酸季戊四醇酯与PVC粒子形成稳定的络合点，并组成较高抗撕裂强度的润滑膜，起到“铆钉”作用，即极性适中的脂肪酸酯润滑剂兼具内-外润滑作用，提高了体系的加工性能和热稳定性能。
关键词：润滑剂；聚氯乙烯；加工性能；影响；热稳定性前言对于聚氯乙烯（PVC）而言，润滑剂是能减少树脂与加工设备之间的摩擦力和粘附性，并能调控树脂塑化速率的加工助剂。
而硬质聚氯乙烯（PVC-U）加工用润滑剂的作用机理与一般意义上的润滑剂有显著不同，这是由PVC树脂本身两大性质决定的：（1）PVC是强极性高分子，分子间较强的作用力造成其粘度较高，对加工设备粘附性强；（2）PVC的加工温度高于分解温度，在热和剪切作用下容易分解。
关于PVC润滑剂的理论研究进展缓慢，具有代表性的规律很少，唯一所谓的公认规律是借鉴普通化学的相似相容规律：润滑剂作用的强弱，作用方式或作用机理取决于润滑剂与树脂的相容性，相容性取决于润滑剂的极性，润滑剂的极性又决定于其极性基团（羧基，酯基，羟基）的极性和长链烷基长度的比值。
由此理论得到结论：化学结构决定润滑剂的作用方式，当润滑剂的极性不大于PVC时，其极性与PVC越接近，内润滑作用越好，反之，则外润滑作用较强。
硬脂酸对聚氯乙烯加工性能的影响究
硬脂酸对聚氯乙烯加工性能的影响究发布时间：2022-07-12T08:26:51.618Z 来源：《新型城镇化》2022年14期作者：罗斌[导读] 考察了硬脂酸用量对聚氯乙烯( PVC) 加工及性能的影响。
宁夏青龙塑料管材有限公司宁夏回族自治区银川市 750002摘要：考察了硬脂酸用量对聚氯乙烯( PVC) 加工及性能的影响。
通过流变实验及其他表征手段研究硬脂酸的润滑效果。
研究表明，在钙锌配方体系中，硬脂酸在一定添加量下呈现明显的推迟塑化作用，而在用量超过一定量又可以略微提前塑化。
研究发现，在有机锡体系下，聚乙烯蜡( PE 蜡) 与硬脂酸存在交互作用，可以推测硬脂酸的推迟塑化效果是PE 蜡与硬脂酸的协同作用带来的。
硬脂酸用量增加到一定量能使混配料表观密度增大，表明混配料平均粒径减小，推测这是塑化时间缩短的原因。
通过扫描电镜观察样条断面发现，随着硬脂酸用量增加，断面平整度下降，塑化程度呈下降趋势。
通过对挤出管材进行性能测试，发现随着硬脂酸用量增加，拉伸强度呈下降趋势，这也表明塑化程度下降。
关键词：聚氯乙烯; 硬脂酸; 塑化程度; 流变实验; 润滑剂狭义上的聚乙烯蜡是一种低相对分子质量的均聚聚乙烯；广义上来说聚乙烯蜡还包括改性的聚乙烯蜡和共聚的聚乙烯蜡。
通常如果一种聚乙烯聚合物，无法像树脂那样提供一定的强度和韧性，不可以作为单一材料加工成最终具有一定功能的制品，我们都可以把它归为聚乙烯蜡。
聚乙烯蜡分为好多种类，按照其来源分为聚合法，热裂解法，副产物。
聚合法聚乙烯蜡是指采用乙烯单体聚合而成的聚乙烯蜡，按照聚合方法不同又分为几类：自由基聚合，齐格勒-纳塔聚合，茂金属催化聚合，还有专有聚合技术。
热裂解法指的是以PE 树脂为原材料，采用螺杆挤出或反应釜进行高温裂解，将聚乙烯树脂或回收聚乙烯塑料裂解为低相对分子质量的聚乙烯蜡，与聚合法的聚乙烯蜡相比，相对分子质量分布较宽，来自于低相对分子质量的物质会析出，有时难以避免会有黑点产生。
PVC配方中润滑剂选择要点
PVC配方中润滑剂选择要点摘要：润滑剂的作用在于减少聚合物和设备之间的摩擦力，以及聚合物分子链之间的内摩擦。
前者称为外润滑作用，后者称为内润滑作用。
润滑剂的作用在于减少聚合物和设备之间的摩擦力，以及聚合物分子链之间的内摩擦。
前者称为外润滑作用，后者称为内润滑作用。
具有外润滑作用的如硅油、石蜡等，具有内润滑作用的如单甘酯，硬脂醇及酯类等。
至于金属皂类，则二者兼有。
另外需要说明的是，内外润滑的说法只是我们的一种习惯称谓，并没有明显的界限，有些润滑剂在不同的条件起不同的作用，如硬脂酸，在低温或少量的时候，能起内润滑作用，但当温度升高或用量增加时，它的外润滑作用就逐渐占优势了，还有一个特例是硬脂酸钙，它单独使用时作外润滑剂，但当它和硬脂酸铅及石蜡等并用时就成了促进塑化的内润滑剂了。
根据不同成型方法，其润滑作用侧重不同：压延成型，防止熔料粘辊，润滑剂应以内润滑剂和外润滑剂配合使用，常用品种以金属皂为主，并配以硬脂酸；注射成型，提高流动，提高脱模性；挤出成型，提高流动，提高口模分离性；挤出和注射，润滑剂一般以内润滑剂为主，一般以酯、蜡配合使用。
压制及层压成型，利于压板与制品分离。
以外润滑剂为主，常用品种为蜡类润滑剂。
一个配方中，一般应选用内、外润滑剂并用。
润滑剂的用量随加工方法不同而异。
加工方式润滑剂类型用量（份）压延成型内润滑剂 0.3~0.8外润滑剂 0.2~0.8挤出、注塑成型内润滑剂 0.5~1.0外润滑剂 0.2~0.4在硬质PVC塑料中，润滑剂过量会导致强度降低，也影响工艺操作。
对于注射制品会产生脱皮现象，尤其是在浇口附近会产生剥层现象。
对注射制品，硬脂酸和石蜡总用量一般为0.5~1份：挤出制品一般不超过1份。
透明无毒制品，如吹塑瓶、透明片材等，常用的有OP蜡、E蜡等，加入量为0.3~0.5份，也可与0.5份硬脂酸正丁酯配合使用；也可选用高碳醇0.5份与硬脂酸正丁酯或硬脂酸0.5份配合。
不透明制品，如板材、管材等，常用金属皂、石蜡、硬脂酸并用。
PVC-U异型材中润滑体系的选择及应用
润滑剂是为了改善聚氯乙烯熔体的流动性，防止物料而添加的一类助剂。按润滑剂功能分类为：内润滑剂、外润滑剂以及兼具有外润滑功能的内、外润滑剂。如下表：
表1
润滑剂
内滑比例%
外滑比例%
脂肪醇
100
0
硬脂酸钙
100
0
硬脂酸
20
80
PE蜡
2.5 Phr
焊角强度（N）
6324
5983
5270
4532
注：稳定体系采用铅盐，润滑体系采用铅皂--钙皂为主辅以石蜡、硬脂酸等，型材为80框，设备为北汽福田SJZ60/125挤出机组。
（3）对加热后状态的影响
GB/T8814-1998中规定加热后状态指标为试验条件下不出现点泡、裂纹、麻点。而当润滑体系过量时，会使加热后状态时出现起泡和脱层现象[4]。
外润滑剂的滑润机理主要是通过调整PVC配方中的润滑剂，在加工中起到"边界润滑"而非"油膜润滑"。[2]"边界润滑"是指润滑表面，通过物理吸附或化学吸附，在表面形成仅几个分子层厚度的润滑剂吸附膜，这层吸附膜可以减少聚合物熔体与金属表面的粘附性，减少摩擦力，通过控制吸附膜的厚度与吸附膜的粘附性，有可能呈聚合物既不粘住金属表面，又不至于沿金属表面滑移的状态，物料仍可受到加工机械的剪切作用，仍然顺着螺槽向前输送。而"油膜润滑"情况，往往在润滑剂过量时发生，聚合物不能粘附金属，会沿金属表面滑移，物料既受不到剪切作用，也能沿螺槽输送，处于"过度润滑"状态。
一般外润滑剂为非极性物质，与PVC相容性差，在成型过程中易析出塑料表面，与成型设备与塑料物料之间形成润滑膜，从而减少了物料对设备的摩擦与粘附，一般添加量为0.2-0.5Phr，如石蜡、低分子聚乙烯蜡等。
PVC管材生产线生产工艺详解
PVC管材生产线生产工艺PVC学名聚氯乙烯，英文全称：Polyvinylchloride.它是一种通用型合成树脂，具有无规构型结构的聚合物。
根据不同的用途可加入不同添加剂，因组分不同，PVC 制品呈现不同的物理力学性能，从而具有不同的应用。
常见的PVC制品是PVC管，在塑料管材种占据较大的比率。
PVC管材可以分为PVC软管和PVC硬管(通常被成为UPVC,或RPVC）两种。
PVC软管是由 PVC 树脂加入较大量增塑剂和一定量稳定剂，以及其他助剂，经造粒后挤出成型制造，具有优良的化学稳定性，卓越的电绝缘性和良好的柔软性和着色性，此种管常用来代替橡胶管，用以输送液体及腐蚀性介质，也用作电缆套管及电线绝缘管等。
PVC硬管（UPVC管）是将 PVC 树脂与稳定剂、润滑剂等助剂混合，经造粒后挤出机成型制得，也可采用粉料一次挤出成型。
RPVC 管耐化学腐蚀性与绝缘性好，主要输送各种流体，以及用作电线套管等。
UPVC 管易切割、焊接、粘接、加热可弯曲，因此安装使用非常方便。
下面我们对两种PVC管材对应的PVC管材生产线生产工艺进行详细说明：一、PVC硬管生产工艺1、原料选择及配方硬管生产中树脂应选用聚合度较低的 SG-5 型树脂，聚合度愈高，其物理力学性能及耐热性愈好，但树脂流动性差，给加工带来一定困难，所以一般选用黏度为（1.7~1.8）×10-3Pa•s 的 SG-5 型树脂为宜。
硬管一般采用铅系稳定剂，其热稳定性好，常用三盐基性铅，但它本身润滑性较差，通常和润滑性好的铅、钡皂类并用。
加工硬管，润滑剂的选择和使用很重要，既要考虑内润滑降低分子间作用力，使熔体黏度下降有利成型，又要考虑外润滑，防止熔体与炽热的金属粘连，使制品表面光亮。
内润滑一般用金属皂类，外润滑用低熔点蜡。
填充剂主要用碳酸钙和钡（重晶石粉），碳酸钙使管材表面性能好，钡可改善成型性，使管材易定型，两者可降低成本，但用量过多会影响管材性能，压力管和耐腐蚀管最好不加或少加填充剂。
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1润滑剂的结构及其作用机理1 1硬聚氯乙烯润滑剂的定义对于硬聚氯乙烯而言,能减少树脂内部及树脂与加工设备之间的摩擦力和粘附性,并能调控树脂塑化速率的加工助剂,即为润滑剂。
塑料加工中所用的润滑剂,尤其是硬聚氯乙烯加工时所用润滑剂的作用机理,尤其是其功能都与一般意义上的润滑剂有着显著的不同,这是由于PVC树脂结构本身所决定的。
PVC是极性很强的高分子物质,这使它在加工时具有以下两个不同于聚烯烃的特性:(1)由于PVC是强极性高分子,其分子间、分子内长链段之间作用力较强,造成其熔体粘度较高,流动性不好,并对金属加工设备有很强的粘附性;(2)PVC树脂是极易热分解的物质,其分解温度为130~140 [1],但加工温度却为180~210 ,这就易导致熔体内部及靠近加工设备金属表面局部过热,从而造成热分解。
为防止熔体内局部过热,必须加入能穿插入各级粒子之间、分子之间及分子内链段之间的内润滑剂,降低PVC粘度,增加流动性,减少摩擦热的生成。
同时为了减少熔体对金属表面的粘附性及摩擦力,并延长塑化时间,而必须加入外润滑剂,或加入兼有内、外润滑作用的以外润滑作用为主的润滑剂。
因为PVC树脂极易热分解,加工者当然不希望它过早地塑化,使粘稠的熔体经受较长时间的高剪切力而产生高摩擦热,消耗过多的电力及价格较贵的热稳定剂,甚至因热分解而影响产品质量;亦不希望PVC未达到预想的塑化程度而影响产品质量。
如何调控塑化速率及塑化时间呢?合理的润滑体系是U-PVC调控塑化速率的有效的常用方法,也是U-PVC加工时必须使用润滑剂的主要原因之一,更是硬PVC润滑剂不同于一般意义上的润滑剂的重要功能及属性。
1 2润滑剂的化学结构及作用机理所有的润滑剂与PVC都有有限的相容度,但它的相容性仍有一定程度的差别,而润滑作用的强弱和作用方式(机理),主要取决于润滑剂与树脂相容度的大小,相容度取决于其极性,其极性的大小又决定于润滑剂的极性基团的极性和长链烷烃长度的比值,即化学结构决定了润滑剂的作用方式及其功能。
1 2 1内润滑内润滑剂是能渗入PVC各层粒子中,减少二次粒子、初级粒子及分子之间相互作用力(即摩擦力),并能促进塑化的助剂。
把润滑剂分为内润滑剂、外润滑剂虽然不太确切,但给配方工作者带来许多方便,因硬聚氯乙烯加工与润滑剂.润滑作用的平衡及润滑剂的选择刘芳李杰夏飞郑忻(北京加成助剂研究所,北京,100078)摘要本文给出硬聚氯乙烯润滑剂定义;详细论述了硬氯乙烯润滑平衡标准及初、中后期润滑失衡的影响因素,实验室如何选择润滑剂及试验数据对实际生产的影响。
关键词硬聚氯乙烯润滑剂润滑平衡选择文献[1]中:一次粒子直径为200~500n m,可能有误,图中标示一次粒子为200~250 ,而10 =1nm,200~500 =20~50n m,又因为化学键均是以 为单位,固而本文把一次粒子直径改为20~50nm 。
图1PVC 多层粒子结构而是一种通用分类方法。
实际上,没有一种润滑是单纯的内润滑或外润滑,说某种润滑剂是内润滑剂,是指在一般情况下常规加入量时它是以内润滑为主的润滑剂;外润滑剂是在一般情况下以外润滑为主的润滑剂。
为了说明内润滑剂的作用机理,下面简单地介绍PVC 粒子的多层结构。
极性较强的PVC 树脂的宏观粒子是由相互缠绕的线性大分子基团的多层结构而构成的,如图1所示[1~3]。
由图1可知,PVC 树脂是由20~50nm 的一次粒子(亦称原纤维结构、区域结构)聚集成1~2 m 的初级粒子(亦称二次粒子),再由初级粒子附聚成50~250 m PVC 树脂宏观粒子。
PVC 的多层结构、强极性及易热分解性,决定了它的加工工艺与聚烯烃类树脂不同。
由PVC 化学结构及立体象所决定,其大分子团的各部分相互作用不尽相同,有许多处它们的相互作用力(吸引力)较小,而有些结点处相互作用力比较大。
从化学结构观点分析,相互作用力比较大的结点处必是极性较大的部份(如叔碳原子、烯丙基碳原子),其分子间诱导偶极矩也定比较大。
内润滑剂要插入PVC 各层粒子之间以及分子内部链段之间,方能起到内润滑作用,这就要求其化学结构必须有极性基团和长链烷基的非极性部分。
在PVC 塑化前润滑剂的极性基团与树脂的极性结点有一定的亲合力,形成络合键,从而减弱或消除了PVC 宏观粒子、次层粒子间吸引力,使PVC 相互缠绕的链段相互易于扩散,分子团之间界限易于消失,促进树脂塑化。
在塑化之后润滑剂的极性基团减弱了熔体内初级粒子、分子间及分子内链段之间的相互吸引力,降低了熔体粘度,使树脂熔体易于流动,从而起到内润滑作用。
而润滑剂的长链烷基(碳数在12个以上),其烷基部分与PVC 树脂相容性相差较大,相互亲合力较小,它以屏蔽作用方式把PVC 粒子、分子彼此隔离开,使之易于滑动,起到纯物理的类似润滑油的作用。
极性相对比较大的内润滑剂,在攻击PVC 极性结点时,较极性小的润滑剂更容易形成络合键,其络合键能亦较大,从而削弱PVC 分子间吸力的作用也较强。
极性较强的内润滑剂更容易穿插及吸附在PVC 初级粒子及分子之间,所以极性较强的内润滑剂与PVC 相容度更好一些,其内润滑作用也较强一些。
另一方面也影响了极性较小的润滑剂在PVC 树脂中的表观溶解度,即相容度。
从内润滑剂作用结果看,它有些类似于增塑剂,增塑剂虽然能有效地促进塑化并能大幅度地降低熔体粘度,但同时亦大幅度地降低树脂的玻璃化温度,另外加入份数也必须很大,小于10~20phr 时则起反增塑作用,使制品变脆[4]。
内润滑剂加入份数很少,一般在0 5~ 1.2p hr 时就能有效地促进塑化,降低熔体粘度,又因加入份数较少,对树脂的玻璃化温度影响不大,内润滑剂除了极性基团以外,还有一个或两个不溶于PVC 粒子的长链烷烃(碳数大于12),从而起外润滑作用。
内润滑剂与AC R 类加工助剂亦不相同。
加工助剂虽然有降低塑化温度、促进塑化的作用,但同时又增加熔体粘度。
1 2 2外润滑外润滑剂是既能减少PVC熔体与金属加工设备之间的摩擦力,又能延迟塑化速率的加工助剂。
与内润滑剂相比,其极性更小,因而与PVC的亲合力也更小。
典型的化合物为天然的或合成的直链或带支链烷烃蜡,它们一般只有C-C及C-H链,因而极矩很小,与强极性的PVC相容度也很小,因而大都被PVC分子排斥在PVC体系以外而起外润滑作用。
外润滑剂所起的润滑作用与一般润滑油的润滑作用没有太大的区别,以物理作用为主。
在塑化前,它均匀地包覆在PVC粒子表面,使粒子相互滑动,阻碍粒子链段相互扩散、粘连,使粒子的识别特征消失缓慢,延迟塑化;在塑化以后,它被排斥在PVC熔体外表面,并形成液体润滑薄膜,减少PVC熔体与加工设备金属表面的粘附性及摩擦力,从而减少了局部过热现象,提高了PVC热稳定性及流动性。
在硬聚氯乙烯加工与润滑剂-中已经述及:烷烃蜡类几乎没有什么极性,因而它的诱导偶极矩亦非常小,所以它与强极性树脂(如PVC)的相容度极小。
在塑化前它们不能很好浸润PVC粒子,而呈液滴状聚集在一起,不能!完全地均匀地∀包覆在PVC粒子外,不能形成一个完整的润滑薄膜,因而影响了延迟塑化作用。
在塑化以后,它们与有自由电子的加工设备金属表面的浸润性更差,呈相互排斥状,呈液滴倾向更突出,不能在加工设备金属表面形成完整的薄膜,而影响外润滑作用[5]。
在这里要着重指出,上述把极性较强的润滑剂列为内润滑剂,而把极性相对较弱的润滑剂列为外润滑剂(如石蜡、PE蜡等),这是对极性较强的树脂(如PVC)而言。
对于极性很弱的聚烯烃而言,其结果正好相反。
如石蜡、PE蜡等,因它们与树脂均为非极性物质,因而它们有很好的相容度,是典型的内润滑剂;而酰胺类,如EBS等极性较强的润滑剂,则是聚烯烃树脂典型外润滑剂。
2内外润滑作用的平衡2 1内、外润滑平衡的标准简单地讲,能经济地连续生产优质产品的润滑体系即为内、外润滑平衡体系,具体讲有三点。
2 1 1较适合的熔体流动性PVC树脂由于是极性较强的高分子材料,所以熔体粘度较高,流动性较差。
提高加工温度,有利于降低熔体粘度,提高熔体流动性,但PVC又是极易受热分解的树脂,因此必须在尽可能低的温度成型。
通过加入内、外润滑剂来尽可能地降低熔体粘度,增大其流动性,减少局部过高的摩擦热的生成,避免因局部过热而导致PVC分解。
2 1 2较满意的粘附性由于PVC是极性较强的树脂,熔体粘度较高,在加工时一般又必须加入AC R类加工助剂,提高其熔体强度,防止熔体破裂而影响制品的质量,更增加了PVC的熔体粘度,增加了它对加工设备的粘附性,在剪切力作用下,增加了局部的摩擦热,造成局部过热而热分解,加入润滑剂可以降低其粘附性并提高流动性。
2 1 3较合适的塑化速率加入润滑剂不仅是为了减少摩擦力,增大树脂流动性。
它还有一重要功能,即调控塑化速率。
不同制品的塑化程度及在加工设备中的塑化速率是不一样的,通过调控塑化速率来控制塑化程度。
2 2润滑平衡的实际意义前面已经提到在生产硬聚氯乙烯时,既要尽可能地降低熔体粘度、增加流动性,又要在尽可能短的时间内达到预期的塑化程度,这就要用内、外润滑剂的不同品种与数量来调控塑化速率。
只有内、外润滑作用平衡才能保证经济地连续生产优质产品,这既是润滑平衡的条件,也是润滑平衡的实际意义。
如果内、外润滑失衡,必将造成PVC制品质量下降或生产率下降,严重时不能正常生产。
2 2 1初、中后期的润滑平衡2 2 1 1初、中后期润滑平衡的重要意义硬PVC润滑剂与热稳定剂一样分初、中后期润滑剂。
生产或使用复合热稳定剂时,均慎重地考虑热稳定剂的初、中后期热稳定作用的平衡,但却很少考虑润滑作用的初、中后期的均衡。
如有的生产复合热稳定剂的厂家,就因为未重视润滑作用初、中后期的均衡,在硬PVC加工后期,因外润滑过多,使内、外润滑剂失衡或在真空成型时大量外润滑剂析出,堵塞真空系统,被迫停机事件时有发生。
2 2 1 2造成润滑剂初、中后期润滑作用失衡的原因(1)挥发性一般商品润滑剂大都未给出其挥发性的大小,但挥发性一般与熔点有关。
一般地讲,熔点低的物质其挥发性较大,如液体石蜡、天然石蜡、硬脂酸、硬脂酸正丁酯等挥发性均较大,它们是初期润滑剂,用量不宜多。
而熔点较高(一般在100 以上)的PE蜡、OPE蜡挥发性较小,它们为中、后期润滑剂。
因为只有熔融后,润滑剂才形成润滑薄膜(外润滑剂),也更易渗入到PVC各层粒子之中(内润滑剂)。
初期润滑剂,因其熔点较低,较易挥发,其挥发的部分易冷凝在定型器内而堵塞真空系统,如果冷凝在注塑模具内,则影响熔接痕的力学性能,降低制品的力学性能。
(2)化学结构的改变硬脂酸盐是常用的热稳定兼润滑体系,但它们在硬聚氯乙烯加工过程中有可能转变为金属氯化物和硬脂酸。
如碱式硬脂酸铅、硬脂酸铅,就会变成氯化铅和硬脂酸。