润滑剂在PVC异型材配方中的重要作用

2022-09-14

22.9%的PVC树脂消耗量都是PVC异型材, PVC异型材是一种主要的PVC硬制品品种, 年增长速度能够达到7%以上。我国目前有390多家PVC异型材生产厂家, 生产能力近2800kt, 目前年产量能够达到2000kt。PVC异型材属于一种高质量要求的PVC硬制品产品, 主要用于室内外门窗。而保证PVC型材品质的主要因素是各种助剂的选取及PVC配方体系的设定。PVC异型材配方中除了改性体系和稳定体系外, PVC异型材的各项物性指标和加工性能都会受到润滑体系较大的影响, 但是由于润滑剂用量少, 故往往会忽略润滑剂在PVC异型材配方中的重要作用。

一、润滑剂的分类和作用机理

基于润滑剂的作用机理来看, 润滑剂可以被分为两类, 分别是外润滑剂和内润滑剂。由于影响润滑剂作用的因素极为复杂, 且因素较多, 本文仅能够进行简要说明。

1. 内部润滑——软化机理或塑化机理

对于PVC异型材而言, 增塑剂和润滑剂通常可被视为同一类物质, 但是由于润滑剂的碳链较长、极性较低, 故PVC异型材与润滑剂之间的相容性会出现较为明显的降低, 只有很少一部分润滑剂分子能够穿入聚合物的分子链之间, 使得分子链间相互引力进一步削弱, 也会使得分子链相互之间的聚合物更易旋转和滑动。

2. 界面润滑机理

润滑剂会附在模具、加工机械的表面, 或者熔融树脂的表面而形成一层薄薄的润滑剂分子层, 进而形成润滑界而膜, 结果就会造成加工机械与树脂之间的摩擦力大幅度降低。通常而言, 润滑剂的加工温度和熔点会直接影响到润滑界面膜的润滑效率和粘度于。分子碳链长的润滑剂会具有更大的润滑效果, 主要原因能够让摩擦面相互远离。

二、PVC异型材配方中润滑剂常用体系和品种

由于稳定体系的不同, 不同的PVC异型材配方也会选择不同的润滑剂, 在有机锡配方中, 可选用氧化聚乙烯蜡、石蜡、硬脂酸钙等作润滑剂;在无毒的稀土复合稳定体系和钙锌复合稳定体系中, 可选用硬脂酸钙、聚乙烯蜡、硬脂酸、石蜡、硬脂酸丁醋等作润滑剂;在铅盐稳定体系中, 可选用聚乙烯蜡、硬脂酸甘油醋、硬脂酸等作润滑剂;

常用的润滑剂有以下一些性能:

(1) 石蜡

属典型的外润滑剂, 不含极性基团, 熔点57-63℃。由于石蜡熔体粘度小、易蒸发、熔点低, 只适用于单、双螺杆挤出机挤出之类的较窄范围内进行润滑, 本品易泛白、透明度差, 用量通常为0.1-0.8份。

(2) 硬脂酸

硬脂酸通常用于硬PVC加工的外润滑剂, 熔点70-71℃, 呈微黄色颗粒或者白色颗粒, 其对于层析结垢的预防效果较佳, 用量通常为0.2-0.5份, 如果用量过大, 很容易出现喷霜的情况。

(3) 硬脂酸钙

无硫化污染, 有优良的加工和性润滑性, 熔点148-155℃, 用量通常为0.1-0.4份, 。属于一种无毒的白色粉末, 在与碱式铅皂和碱式铅盐并用时, 能够使得凝胶化速度提高。

(4) 硬脂酸甘油酯

可增加填充剂用量, 流动性和耐热性都较为优良, 熔点85-87℃, 用量通常为0.2-0.6份, 粉末状物, 硬脂酸甘油酯与蜡类并用, 能够把对PVC-U热稳定性进行有效地改善, 还能够促进塑化。

(5) 氧化聚乙烯蜡

能够对着色剂的分散性进行改善, 还可提高挤出效率及金属与聚合物间的润滑性, 润滑效率较高, 呈现出淡黄色或者白色的颗粒或粉末, 用量通常为0.1-0.5份。

(6) 聚乙烯蜡

聚乙烯蜡适用于硬PVC单、双螺杆挤出, 软化点约为100-117℃, 白色粉末, 用量通常为0.1-0.5份。由于聚乙烯蜡具有较大的相对分子质量及低挥发性、高熔点, 故润滑效果即便在较高的剪切速率和温度下也能够显示明显。

通常合用两种或两种以上润滑剂能够有效地提高应用效果, 所以, 复配方式常在PVC异型材配方中应用。常用润滑剂配合体系及特点如下:

(1) 石蜡 (聚乙烯蜡) -硬脂酸钙润滑体系

配方中若单独采用石蜡, 那么会无脱模作用、表现出降低转矩、延迟塑化;配方中若单独采用硬脂酸钙, 那么会增大转矩、提高熔体粘度、加速塑化。而若采用石蜡 (聚乙烯蜡) -硬脂酸钙润滑体系, 那么能够对润滑剂的分散情况进行有效地改善, 协同效应会表现地较强, 还能够使润滑作用强化, 效果较佳。

(2) 石蜡 (聚乙烯蜡) -硬脂酸润滑体系

石蜡 (聚乙烯蜡) -硬脂酸润滑体系与石蜡 (聚乙烯蜡) -硬脂酸钙润滑体系有着相同的作用机理, 都能够提高配方的流动性及热稳定性, 降低收缩率。

(3) 硬脂酸钙-酯类-氧化聚乙烯蜡润滑体系

硬脂酸钙-酯类-聚乙烯蜡并用时, 会明显延长塑化时间, 增加聚乙烯蜡用量, 而采用硬脂酸钙-酯类-氧化聚乙烯蜡润滑体系时, 会随着氧化聚乙烯蜡用量增加, 塑化时间会呈现出较为明显的协同效果。

结语

综上所述, 在PVC异型材配方中润滑剂往往会起到极为重要的作用, 为了让PVC异型材品质日益完美, 应该给予更多的重视和更多的关注。

摘要：PVC异型材配方中除了改性体系和稳定体系外, PVC异型材的各项物性指标和加工性能都会受到润滑体系较大的影响, 但是由于润滑剂用量少, 故往往会忽略润滑剂在PVC异型材配方中的重要作用。本文首先阐述了润滑剂的分类和作用机理, 其次, 深入探讨了PVC异型材配方中润滑剂常用体系和品种, 具有一定的参考价值。

关键词：PVC异型材,配方,润滑剂