潤(rùn)滑劑在塑料改性中的應(yīng)用

1.潤(rùn)滑劑作用機(jī)理

潤(rùn)滑劑的作用是降低物料之間及物料和加工設(shè)備表面的摩擦力，從而降低熔體的流動(dòng)阻力，降低熔體粘度，提高熔體的流動(dòng)性，避免熔體與設(shè)備的粘附，提高制品表面的光潔度等。

需要添加潤(rùn)滑劑的樹(shù)脂有:PVC、PO類(lèi)、PS、ABS、PA、PF、EP、UP、氨基樹(shù)脂及纖維素塑料等。但以在PVC及LLDPE中最重要。

依不同成型方法，其潤(rùn)滑作用側(cè)重點(diǎn)不同:

壓延成型--防止熔料粘輥;

注射成型--加速流動(dòng)，提高脫模性;

擠出成型--加速流動(dòng)，提高口模分離性;

壓制及層壓成型--利于壓板與制品分離。

2. 常用潤(rùn)滑劑品種

(1)潤(rùn)滑劑的分類(lèi)

a、按潤(rùn)滑劑成分分類(lèi) 主要有飽和烴、鹵代烴類(lèi)、脂肪酸類(lèi)、脂肪酸酷類(lèi)、脂肪族酰胺類(lèi)、金屬皂類(lèi)、脂肪醇及多元醇類(lèi)等。

b、按潤(rùn)滑劑的作用分類(lèi)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。例如硬脂酸醇、硬脂酸酰胺、硬脂酸丁脂及硬脂酸單甘油酯對(duì)極性樹(shù)脂如PVC及PA而言，起內(nèi)潤(rùn)滑作用;但對(duì)于非極性樹(shù)脂(如PE及PP)而言，則顯示外潤(rùn)滑劑作用。相反，高分子石蠟等與極性樹(shù)脂相容性差，如在極性PVC中用做外潤(rùn)滑劑，而在PE及PP等非極性樹(shù)脂中則為內(nèi)潤(rùn)滑劑。

——在不同加工溫度下，內(nèi)、外潤(rùn)滑劑的作用會(huì)發(fā)生變化。如硬脂酸和硬脂醇用于PVC壓延成型初期，由于加工溫度低，與PVC相容性差，主要起外潤(rùn)滑作用;當(dāng)溫度升高后，與PVC相容性增大，則變?yōu)槠饍?nèi)潤(rùn)滑劑作用。(2)常用潤(rùn)滑劑品種

按潤(rùn)滑劑的組成可分為:飽和烴類(lèi)、金屬皂類(lèi)、脂肪族酰胺、脂肪酸類(lèi)、脂肪酸醋類(lèi)及脂肪醇類(lèi)。

——飽和烴類(lèi)

飽和烴類(lèi)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。

a、液體石蠟 俗稱(chēng)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。

b、固體石蠟 又稱(chēng)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。

c、微晶石蠟 又稱(chēng)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(chēng)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。

d、低分子量聚乙烯 又稱(chēng)聚乙烯蠟，外觀為自色或淡黃色固體，透明性差?？捎糜赑VC擠出和壓延加工，用量一般為0.5份以下。

e、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。

f、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(lèi)

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(lèi)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 份

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(lèi)。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。

——脂肪酸類(lèi)

a、硬脂酸 是僅次于金屬皂類(lèi)而廣泛應(yīng)用的潤(rùn)滑劑，PVC用量少時(shí)，可用于起內(nèi)潤(rùn)滑

作用。用量大時(shí)，起外潤(rùn)滑作用。硬脂酸的加入量一般低0.5份。

b、羥基硬脂酸 與PVC相容性好，顯示內(nèi)潤(rùn)滑作用，但熱穩(wěn)定性差。

——脂肪酸酯類(lèi)

a.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。

b、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(lèi)

a、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。

b、季戊四醇 PVC高溫潤(rùn)滑劑，用量0.2-0.5份。

3、潤(rùn)滑劑的選用原則

(1)依不同加工方法選擇

a、壓延成型 目的防止粘輥、降低熔體粘度及提高流動(dòng)性。潤(rùn)滑劑應(yīng)以內(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(lèi)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(lèi)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(lèi)>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(lèi)熱穩(wěn)定劑缺乏外潤(rùn)滑性，配方巾需適當(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。

(6)依樹(shù)脂品種不同而選取潤(rùn)滑劑

——PVC常用潤(rùn)滑劑

PVC常用的潤(rùn)滑劑品種有:液體石蠟、固體石蠟、微晶石蠟.、高熔點(diǎn)石蠟、聚乙烯蠟、

酯蠟、E蠟、EG蠟、OP蠟及O蠟等)、硬脂酸、硬脂酸皂、二硬脂酸鎂、二鹽基硬脂酸

鉛、脂肪酸酰胺、硬脂酸丁酯、單硬脂酸丁酯、硬質(zhì)醇及季戊四醇等。

——聚烯烴類(lèi)常用的潤(rùn)滑劑

聚烯烴類(lèi)常用的潤(rùn)滑劑有:CaSt、ZnSt、HSt,油酰胺、芥酸酰胺、硬脂酰胺、乙撐雙硬

脂酰胺、高沸點(diǎn)石蠟、微晶石蠟、氟油、PE蠟、PP蠟?zāi)搜趸垡蚁┫灥取?

——聚苯乙烯常用的潤(rùn)滑劑

聚苯乙烯常用的潤(rùn)滑劑有:ZnSt、PbSt、NaSt、BaSt、(PS泡沫用)、HSt及高熔點(diǎn)石

蠟等。

——ABS常用的潤(rùn)滑劑

ABS常用的潤(rùn)滑劑有: PbSt、MgSt、ZnSt、乙撐雙硬脂酰胺、高熔點(diǎn)石蠟及聚乙烯蠟

等。注意ABS不宜用酯蠟。

——PC常用潤(rùn)滑劑

金屬皂類(lèi)、硬脂酸十八烷醇酯、褐煤蠟酸皂酯及石蠟等。

——PA常用的潤(rùn)滑劑

PA常用的潤(rùn)滑劑有:HSt、硬脂醇、NaSt、二硬脂酸鉛、NiSt、液體石蠟和硅油配成

的甲苯溶液、油酰胺、硬脂酰胺及乙撐雙硬脂酰胺等。PA不宜用ZnSt。

——TPU常用的潤(rùn)滑劑

TPU常用的潤(rùn)滑劑為少量硬脂酸皂類(lèi)，其中以CaSt及ZnSt最常用;TPU往往不選用單一品種，而選擇幾種潤(rùn)滑劑復(fù)合使用。加入量為2~3份。

——氨基樹(shù)脂用潤(rùn)滑劑

氨基樹(shù)脂用潤(rùn)滑劑主要有:HSt、ZnSt、LiSt、CaSt、AlSt、MgSt及硅油等。