聚合物润滑改性介绍

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聚合物中加入润滑剂的作用是降低物料之间、物料与加工设备之间摩擦力,从而降低熔体的流动阻力、降低熔体黏度、提高熔体流动性、提高表面光洁度。除了具有良好自润滑性能的POM、PA、F4外,对于没有自润滑性的聚合物品种,在成型加工中往往都需要加入润滑剂。

在不同的加工方法中润滑剂所起作用的侧重点不同:压延成型主要起到防止熔料包辊,注塑成型主要起到加速流动和提高脱模性,挤出成型主要起到加速流动和提高口模分离性,压制成型主要起到提高脱模性。

1、润滑剂的种类

以PVC为例,其所用润滑剂的分类如下:

(1)、按润滑剂的结构分类

可以分成为饱和烃和卤代烃类、脂肪酸类、脂肪酸酯类、脂肪族酰胺类、金属皂类、脂肪醇类和多元醇类等。

①饱和烃类。按其极性大小可分为:非极性烃如聚乙烯蜡和聚丙烯蜡等,极性烃如氯化石蜡和氧化聚乙烯蜡等。按相对分子质量大小可分为:液体石蜡(C16-C21),固体石蜡(C26-C32),微晶石蜡(C32-C70) 和低分子聚乙烯蜡(相对分子质量1000-10000),主要用于PVC外润滑。

②金属皂类。金属皂类既是优良的热稳定剂,又是一种润滑剂。作为润滑剂的金属皂类兼有内、 外润滑作用,不同品种的侧重略有不同。常用金属皂类润滑剂的品种及加入量为: CaSt:0.2-1.5 份,ZnSt:0.15份,BaSt: 0.2-1.0 份。

③脂肪族酰胺类。包括单脂肪族酰胺和双脂肪族酰胺两大类,单脂肪族酰胺呈内润滑作用,主要品种有硬脂酸酰胺、芥酸酰胺和蓖麻油酰胺等;双脂肪族酰胺呈外润滑作用,主要品种有N,N'-亚乙基双硬脂酰胺和N,N'-亚乙基双蓖麻醇酸酰胺等。

④脂肪酸类。硬脂酸是仅次于金属皂类而广泛应用的润滑剂,可用于PVC。用量少时,起内润滑作用;用量大时,起外润滑作用。一般加入量为0.5份以下。聚合物润滑改性介绍

⑤脂肪醇类。主要包括硬脂醇、季戊四醇和季戊四醇硬脂酸脂。季戊四醇硬脂酸脂简称PETS,属于耐高温润滑剂,在高温下具有良好的热稳定性和低挥发性,良好的脱模和流动性能,对部分结晶的塑料有极好的成核作用,可用于透明产品。推荐用于PC(聚碳酸酯)、尼龙(PA)、热塑性聚酯(PET、 PBT等)、PPO、PPS及其他的热塑性工程塑料。

(2)按润滑剂的作用分类

按在树脂的内部或表面作用,可以将润滑剂分成内、外润滑剂,内、外润滑剂的区分标准为其与树脂的相容性大小。内润滑剂与树脂的亲和力大,其作用为降低树脂内分子间的作用力;外润滑剂与树脂的亲和力小,其作用为降低树脂与加工设备之间的黏附力。

内、外润滑剂的划分是相对的,两者之间并无严格的划分标准。例如,在极性不同的树脂中,内、外润滑剂的作用会发生变化。如对极性树脂如PVC、PA 而言,硬脂酸醇、硬脂酸酰胺、硬脂酸丁酯及硬脂酸单甘油酯等起内润滑作用,而对PE、PP 等非极性树脂,则起外润滑作用。相反,高分子石蜡与极性树脂的相容性差,在PVC中只能做外润滑剂,而在PE、PP等非极性树脂中则为内润滑剂。另外,在不同加工温度下,内、外润滑剂的作用也会发生变化。如硬脂酸和硬脂醇两个润滑剂,在PVC压延成型初期,由于加工温度低,与PVC的相容性差,主要起外润滑作用,当温度升高后,其与PVC树脂的相容性提高,则转变为主要起内润滑作用。

2、润滑剂的选用原则

(1)按PVC的加工方法选用

①压延成型。目的为防止粘辊和降低熔体黏度。润滑剂以内、外润滑剂配合使用,以金属皂类为主,并配以硬脂酸。

②挤出、注塑。目的降低黏度、提高流动性、易于脱模。润滑剂以内润滑剂为主,以酯、蜡配合使用。

③模压、层压。以外润滑剂为主,常用蜡类润滑剂。

④搪塑。润滑剂用量少,以内润滑剂为主,并常用液体类。

(2)按PVC制品不同选用

①软制品。因配方中含有大量增塑剂,本身具有一定的润滑性,所以润滑剂用量小。在透明膜配方中,选用金属皂类和液体复合稳定剂,配合硬脂酸。在电缆料配方中,如有填料加入,可选用高熔点蜡。

②硬制品。因增塑剂的加入量小或者没有增塑剂,需加大润滑剂的用量。对无毒透明制品如吹塑瓶、透明片等,常用OP蜡及E蜡等,加入量为0.3~0.5份。对不透明制品如板材、管材等,常用金属皇类、石蜡、硬脂酸并用,其中金属皂为1~2份、石蜡和硬脂酸为0.3~0.5份。

(3)按PVC中共混树脂品种的选用

对于共混其他树脂的PVC配方,所用润滑剂与纯PVC配方不同,具体如下:

在PVC中加入ABS、CPE、ACR、MBS等抗冲击改性剂的配方,由于共混树脂与润滑剂的相容性大,应增加其加入量。

为改善PVC制品的光泽,常加入氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物,也需要增加润滑剂的加入量。

(4) 不同润滑剂的并用

在一个具体PVC加工配方中,一般不单用一种润滑剂,而是内、外润滑剂兼用,并且内、外润滑剂也选用几个品种复合使用。

(5) 润滑剂与其他助剂的关系

①与稳定剂的关系。PVC配方中加入的稳定剂大都具有一定的润滑性,不同热稳定剂的润滑性大小为金属皂类>液体金属复合皂类>稀土类>有机锑类>铅盐类>月桂酸锡>马来酸锡≈硫醇锡,因此对于PVC配方中加入润滑性好的热稳定剂,可适当减少润滑剂的用量。

②加工助剂大都兼有外润滑功能,可适当减少润滑剂的用量。

③无机填料配方中含有大量非润滑填料时,应增加内外润滑剂的用量。

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