润滑剂在PVC加工中的作用和性能-ZOL博客
在PVC加工中,加入适量合适的润滑剂,不仅可以降低树脂熔融前和熔融后分子间以及加工树脂熔体与加工设备间的相互摩擦,改善树脂的熔融流动性及摩擦生热的降低,还有效地防止由此引起的树脂热降解,起到热稳定的协同作用。
润滑剂在加工中需满足下列性能的要求:1、在加工的温度下不挥发,不冒烟;2、不在加工过程中从塑料基体中渗出。如兼作载体使用,不出现表面附层;3、不应降低配合料的热稳定性而导致变色和降解;4、不影响聚合物的机械性能;5、不影响光稳定性和室外稳定性;6、在贮藏中不渗出,以致污染而影响以后的印刷、焊接或涂布工艺;7、必须得到生理卫生试验的认可,不违反国家有关食品卫生的法规。
1、润滑剂的作用
润滑剂在塑料加工中所起的作用可分为内、外二种润滑剂。
内润滑剂的作用为:
1、树脂稳定地塑化,防止塑化时转矩急剧升高。2、降低树脂熔融粘性,增加流动性,使螺杆转矩下降,增加挤出量和生产量。3、提高加工能力,减少设备负荷,提高效率。由于润滑剂与树脂有较好的相容性,并产生增塑作用,降低了树脂熔体的粘度,从而达到提高其流动性的目的。
外润滑剂的作用为:
1、防止由于树脂与成型机金属表面摩擦所引起的树脂分解或着色。2、防止塑料在加工机械表面烧结。3、提高滚筒表面的剥离性能。4、提高脱模性。5、提高表面光泽度。外润滑剂是一种起界面润滑作用的润滑剂,与树脂的相熔有限。加工时从树脂熔体的内部移至表面,形成润滑性的分子层。
严格地讲,实际上没有那一种产品能xx起内润滑或外润滑的作用。正确地说,应是以内润滑或以外润滑为主。如单硬脂酸甘油酯在PVC加工中有很好的相容性,因而它起内润滑的作用。但对聚烯烃来说,它却是一种很强的外润滑剂。又如硬脂酸是一种外润滑剂,但它在加工中真正显示的外润滑结构的比率为70—80%,其余20—30%则显示出内润滑的作用。又如硬脂酸丁酯是典型的内润滑剂,但它在PVC加工中显示内润滑性的部分为70—80%,其它的20—30%部分显示的是外润滑作用。
总的来说,润滑剂分子是由极性基团和不同长度的烃链组成的。含有极性基团的分子主要起内润滑作用,如醇、酯、皂、酰胺等,非极性分子主要起外润滑作用,如石腊等。
对于所有的润滑剂而言,随着添加量的增加,熔融时间均不同程度得到延长,这意味着整个润滑体系的外润滑性增强。其原因是润滑剂与树脂的相容性是有限的。当添加量相同时,对酯类的润滑剂来说,羟基数的增多,树脂的熔融时间和粘辊时间也就延长,就有助于内润滑剂性的发挥。若以加工类别来区分:混炼、压延时用外润滑剂,挤出、注射成型时用内润滑剂,就可显示润滑剂的重要功能。
2、润滑剂的品种和性能及应用
以油脂为原料开发的塑料加工用的润滑剂,由于其脂肪酸结构的复杂性,导致出现各种酯类化合物的润滑剂,这种酯类润滑剂在的加工中的性能也随着组成结构的不同而不同。内或外润滑性能也随之不同。应该说这类润滑剂在改性功能、透明性、抗毒性等方面比其它润滑剂有更为突出的优势,因而也越来越受到重视而得到开发利用。在此以油脂为原料生产的不同酯类、酸类、醇类及酰胺类的润滑剂产品的性能和作用进行叙述。
2.1一元酯类润滑剂:
这类润滑剂是由一元醇与一元酸酯化而成,或用油脂与一元醇酯交换而得。
这类润滑剂有油酸丁酯,硬脂酸丁酯或异丁酯,硬脂酸辛酯或异辛酯,硬脂酸十八烷醇酯等等,大多以内润滑为主(硬脂酸十八烷醇酯为内外润滑剂),它们主要是以碳链的长度和异构化来影响润滑作用。在极性、溶解性、相容性、熔点和熔体粘度方面的变数较大。因而可调整内外润滑作用的平衡,以适应于聚合物的加工和加工设备的使用。这类产品很多都不含有羟基,在PVC加工中作为不会产生水气和雾气的润滑剂使用是一类理想的产品。
2.2二元醇酯类润滑剂:
这类润滑剂主要由二元酸(醇)和脂肪醇(酸)反应而得。也可由油脂与二元醇酯交换而得。这类润滑剂有巳二酸(或癸二酸)十八烷醇酯,乙二酸油酸酯等,或用其经过复配的复合二元酯类产品,它比一元醇酯的性能更好,主要作内润滑剂用。如德国Henkel(汉高)公司的G60产品是属于这类产品。
2.3多元醇酯类润滑剂:
多元醇酯类的润滑剂有甘油酯、季戊四醇酯、山梨糖醇酯、蔗糖酯以及由这类酯复合组成的复合酯产品。其有机酸有xx的脂肪酸,如辛酸、癸酸、月桂酸、棕榈酸、油酸、硬脂酸、山嵛酸、芥酸、花生酸、羟基硬脂酸、巳二酸和癸二酸等。由它们通过酯化、醇解、酯酯交换、酯醇交换组成的多元醇酯产品或经过多次酯化组成或复合组成的高分子复合醇酯产品的润滑剂。
在这类润滑剂中,多元醇酯类的产品都是多元醇的部份酯化,在酯类中尚有未反应的羟基存在。极性的羟基基团常赋予制品良好的抗静电作用。因此这些润滑剂也是PVC加工中的抗静电剂和防雾滴剂。这类产品常用的有单油酸甘油酯,单硬脂酸甘油酯等。德国Henkel(汉高)公司的G10、G11、G12、G13、G14、G15、G16等都属于这类产品。这是一类优良的内润滑剂,与PVC树脂有好的相容性,适用于硬PVC型材、板材、片材和粒料的生产。对支承含有硫的锡稳定剂有一定的增效性。
单油酸甘油酯还是聚乙烯、聚丙烯的抗静电剂。
单羟基硬脂酸(或油酸)甘油酯,是一种优良的内润滑剂,适用于PVC压延、注射、挤出成型制品,特别适合收缩膜和透明薄膜的生产。与含硫的有机锡一起用效果更佳。如液体的这种产品为透明的粘稠制品,在天冷的时候不会发混浊,就这点就很受用户的欢迎。是一只很有前景的好产品,在国内会受到广泛的应用。
季戊四醇脂肪酸酯,是一种含有单、双、叁、肆酯的混合物。在PVC加工中,将其与有机锡或稳定剂合用,有好的内润滑作用,还可xxHCL的助稳定作用。在PVC铸模的稳定剂中加入它,能起防粘作用。这类产品由于反应程度的不同,随着羟基数的增加,其内润滑作用就会向外润滑作用转移。
在多元醇的脂肪酸酯类润滑剂中,新出现的产品是复合型高分子酯类润滑剂。这类产品的结构较复杂,主要是齐聚复合的酯类产物。是多元醇与脂肪酸、二元酸的复合酯化产物。其特点是分子量大,一般在2000—6000左右,这类产品耐抽提,不喷霜,且内外润滑性能兼具,适合加工成型的范围大。在一些产品中采取多种润滑剂复配的方法,以能发挥各种润滑剂的{zd0}优势和协同效率。有的还添加其它的热稳定剂,以提高耐热性和稳定性。由于它们在结构上的特异性,使它们在PVC加工中展现出优良的应用前景。
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