潤(rùn)滑劑是一類用來(lái)改善塑料,橡膠等聚合物的加工性能和表觀性能的助劑。除一般意義上的減少磨擦,提高樹(shù)脂或膠料加工過(guò)程中的流動(dòng)性和脫模性作用外,潤(rùn)滑劑的功能還可延伸到增加制品的表面光潔性,防止制品之間相互粘連等界面性能方面。就加工改性作用而言,潤(rùn)滑劑在聚合物加工過(guò)程主要降低樹(shù)脂或膠料與加工設(shè)備之間和聚合物分子之間的相互磨擦,進(jìn)而達(dá)到降低扭矩,節(jié)約能耗,促進(jìn)流動(dòng)和提高質(zhì)量的目的。
潤(rùn)滑劑可分為內(nèi)、外潤(rùn)滑劑兩種,內(nèi)、外潤(rùn)滑劑的區(qū)分主要依其與樹(shù)脂的相容性大小。
內(nèi)潤(rùn)滑劑與樹(shù)脂的親和力大,其作用是降低大分子間的作用力;
外潤(rùn)滑劑與樹(shù)脂的親和力小,其作用是降低樹(shù)與加工機(jī)械之間的摩擦。
內(nèi)、外潤(rùn)滑劑之分只是相對(duì)而言,并無(wú)嚴(yán)格劃分標(biāo)準(zhǔn)。 在極性不同的樹(shù)脂中,內(nèi)、外潤(rùn)滑劑的作用有可能發(fā)生變化。
一、潤(rùn)滑劑的作用
內(nèi)潤(rùn)滑劑的作用有以下三個(gè)方面:
(1)使樹(shù)脂穩(wěn)定地塑化,防止塑化時(shí)轉(zhuǎn)矩急劇升高;
(2)降低樹(shù)脂熔融粘度,增加流動(dòng)性,使螺桿轉(zhuǎn)矩下降,增加擠出量和生產(chǎn)量;
(3)提高加工能力,減少設(shè)備負(fù)荷,提高能量效率。
外潤(rùn)滑劑的作用有以下五個(gè)方面:
(1)防止由于樹(shù)脂與成型金屬表面摩擦熱所引起樹(shù)脂的分解及著色;
(2)防止在成型加工機(jī)械表面燒結(jié);
(3)提高滾筒表面的剝離性能;
(4)提高脫模性;
(5)提高成品表面的光滑性。
二、潤(rùn)滑劑的種類
飽和烴類——飽和烴類按極性可分為非極性烴(如聚乙烯蠟和聚丙烯蠟)、極性烴(如氯化石蠟及氧化聚乙烯等)。主要用于PVC無(wú)毒外潤(rùn)滑劑。
液體石蠟——俗稱白油,為無(wú)色透明液體,可用作PVC的透明性內(nèi)潤(rùn)滑劑,用量為 0.5 份左右。在擠出工藝中,液體石蠟的初期潤(rùn)滑性較好,且不影響熱穩(wěn)定性;
固體石蠟——又稱為天然石蠟,白色固體,可用作PVC的外潤(rùn)滑劑,用量 0.1~1.0 份,用量太大會(huì)影響透明度;
微晶石蠟——又稱為高熔點(diǎn)石蠟,外觀為白色或淡黃色固體,因結(jié)晶微細(xì)而稱為微晶石蠟。潤(rùn)滑效果和熱穩(wěn)定性好于其它石蠟。在PVC中用量較小,一般為 0.1~0.2 份;
低分子量聚乙烯——又稱聚乙烯蠟,外觀為自色或淡黃色固體,透明性差。可用于PVC擠出和壓延加工,用量一般為 0.5 份以下;
氧化聚乙烯蠟——為聚乙烯蠟部分氧化的產(chǎn)物,外觀為白色粉末;具有優(yōu)良的內(nèi)、外潤(rùn)滑作用,透明性好,價(jià)格低;用量為 0.1~1.0 份;
氯化石蠟——同PVC相容性好,透明性差,與其它潤(rùn)滑劑并用效果好。用量 0.3 以下為宜。
金屬皂類——既是優(yōu)良的熱穩(wěn)定劑,又是一種潤(rùn)滑劑,其內(nèi)、外潤(rùn)滑作用兼有,不同品種側(cè)重稍有不同。
常用的金屬皂類用于潤(rùn)滑劑時(shí)加入量如:PbSt——0.2~1.0份;LiSt——0.6份;CaSt——0.2~1.5份;ZnSt——0.15;BaSt——0.2~1.0份。
脂肪族酚胺——包括單脂肪酸酰胺和雙脂肪酰胺兩大類。
單脂肪酰胺——主要呈內(nèi)潤(rùn)滑作用,具體品種有硬脂酸酸胺、芥酸酞胺及蓖麻油酸酞胺等;
雙脂肪酸酞胺——主要呈外潤(rùn)滑作用,具體品種有N,N—亞乙基雙硬脂酸胺及N,N—亞乙基雙蓖麻醇酸酸胺等。
脂肪酸酯類
硬脂酸丁脂——外觀為無(wú)色或淡黃色油狀液體,在PVC中以內(nèi)潤(rùn)滑為主兼外潤(rùn)滑作用,用量0.5~1.5份;
單硬脂酸甘油酯——代號(hào)GMS,外觀為白色蠟狀固體,為PVC的優(yōu)良內(nèi)潤(rùn)滑劑。對(duì)透明性影響小,加入量低于1.5份,可與硬脂酸并用。
脂肪醇類
硬脂醇——外觀為白色細(xì)珠狀物,起內(nèi)潤(rùn)滑作用,透明好,在PVC中用量0.2~0.5份,此外,還可用于PS中;
季戊四醇 ——PVC高溫潤(rùn)滑劑,用量0.2~0.5份。
三、潤(rùn)滑劑的選用準(zhǔn)則
1、依不同加工方法選擇
▶▶ a、壓延成型——目的是防止粘輥、降低熔體粘度及提高流動(dòng)性。潤(rùn)滑劑應(yīng)用內(nèi)潤(rùn)滑劑和外潤(rùn)滑劑配合使用,常用品種以金屬皂為主,并適當(dāng)配以硬脂酸;
▶▶ b、擠出及注塑成型——目的是降低粘度、提高流動(dòng)性及易于脫模。潤(rùn)滑劑一般以內(nèi)潤(rùn)滑劑為主,主潤(rùn)滑劑一般以酯、蠟配合使用;
▶▶ c、模壓及層壓成型——以外潤(rùn)滑劑為主,常用品種為蠟類潤(rùn)滑劑;
▶▶ d、糊制品的成型——潤(rùn)滑劑用量較少,以內(nèi)潤(rùn)滑劑為主,并以液體潤(rùn)滑劑為宜。
2、依不同制品選用
軟制品 (軟制品中因含有大里增塑劑,而增塑劑大都兼其有優(yōu)良的潤(rùn)滑性,所以潤(rùn)滑劑的用量較少。)
a、在透明膜配方中,選用金屬皂類和液體復(fù)合穩(wěn)定劑,配合使硬脂酸(用量小于0.5份);
b、對(duì)于吹塑膜,為防止粘連,可選用硬脂酸單甘油酯;
c、在電纜料配方中,如加入填料,可采用高熔點(diǎn)蠟0.3~0.5份為潤(rùn)滑劑。
硬制品(潤(rùn)滑劑的使用量大于軟制品,對(duì)潤(rùn)滑性能要求較高。)
a、透明無(wú)毒制品,如吹塑瓶及透明片材等,常用的有OP蠟及 E蠟等,加入量為 0.3~0.5 份,也可與 0.5 份硬脂酸正丁酯或 0.5 份硬脂酸配合。
b、不透明制品如板材及管材等,常用金屬皂、石蠟及硬脂酸并用。金屬皂加入量為 1~2 份,石蠟及硬脂酸加入壁為 0.3~0.5 份。
3、共混樹(shù)脂的影響
a、為改善PVC的沖擊性能,常共混ABS、CPE及MBS等樹(shù)脂;但由于這些共混樹(shù)脂與潤(rùn)滑劑相容性大,故需相應(yīng)增加潤(rùn)滑劑使用量。
b、為改善PVC的表面光澤,常加入氯乙烯—乙酸乙烯酯共聚物,也需要相應(yīng)增加潤(rùn)滑劑用量。
4、潤(rùn)滑劑與其它助劑的關(guān)系
a、PVC中的熱穩(wěn)定劑有一定的潤(rùn)滑作用,不同熱穩(wěn)定劑的潤(rùn)滑性大小如下: 金屬皂>液體復(fù)合金屬皂類>鉛鹽>月桂酸錫>馬來(lái)酸錫、硫醇有機(jī)錫。因此,對(duì)于熱穩(wěn)定劑潤(rùn)滑作用大的,在其配方中可相應(yīng)減少潤(rùn)滑劑的用量。有機(jī)硫醇錫類熱穩(wěn)定劑缺乏外潤(rùn)滑性,配方中需適當(dāng)加入外潤(rùn)滑劑;而二丁基錫羧酸酯熱穩(wěn)定劑的外潤(rùn)滑作用突出,配方中可適當(dāng)減少外潤(rùn)滑劑的用量。
b、加工助劑大都兼有外潤(rùn)滑功能,可相應(yīng)減少潤(rùn)滑劑的加入量。
c、配方中含有大量非潤(rùn)滑填料時(shí),應(yīng)相應(yīng)增加內(nèi)、外潤(rùn)滑劑的加入量。
5、潤(rùn)滑劑的用量
在一個(gè)配方中,一般應(yīng)選用內(nèi)、外潤(rùn)滑劑并用。潤(rùn)滑劑的用量隨加工方法不同而異。
壓延成型:內(nèi)潤(rùn)滑劑--0.3~0.8份,外潤(rùn)滑劑--0.2~0.8份;
擠出及注塑:內(nèi)潤(rùn)滑劑--0.5~1.0份,外潤(rùn)滑劑--0.2~0.4份。
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