1.潤滑劑作用機理
潤滑劑的作用是降低物料之間及物料和加工設備表面的摩擦力,從而降低熔體的流動阻力,降低熔體粘度,提高熔體的流動性,避免熔體與設備的粘附,提高制品表面的光潔度等。
需要添加潤滑劑的樹脂有:PVC、PO類、PS、ABS、PA、PF、EP、UP、氨基樹脂及纖維素塑料等。但以在PVC及LLDPE中最重要。
依不同成型方法,其潤滑作用側重點不同:
壓延成型--防止熔料粘輥;
注射成型--加速流動,提高脫模性;
擠出成型--加速流動,提高口模分離性;
壓制及層壓成型--利于壓板與制品分離。
2. 常用潤滑劑品種
(1)潤滑劑的分類
a、按潤滑劑成分分類 主要有飽和烴、鹵代烴類、脂肪酸類、脂肪酸酷類、脂肪族酰胺類、金屬皂類、脂肪醇及多元醇類等。
b、按潤滑劑的作用分類可分為內、外潤滑劑兩種,內、外潤滑劑的區分主要依其與樹脂的相容性大小。內潤滑劑與樹脂親和力大,其作用是降低大分子間的作用力;外潤滑劑與樹脂的親和力小、其作用是降低樹與加工機械之間的摩擦。
內、外潤滑劑之分只是相對而言,并無嚴格劃分標準。
——在極性不同的樹脂中,內、外潤滑劑的作用有可能發生變化。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極性樹脂如PVC及PA而言,起內潤滑作用;但對于非極性樹脂(如PE及PP)而言,則顯示外潤滑劑作用。相反,高分子石蠟等與極性樹脂相容性差,如在極性PVC中用做外潤滑劑,而在PE及PP等非極性樹脂中則為內潤滑劑。
——在不同加工溫度下,內、外潤滑劑的作用會發生變化。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,主要起外潤滑作用;當溫度升高后,與PVC相容性增大,則變為起內潤滑劑作用。(2)常用潤滑劑品種
按潤滑劑的組成可分為:飽和烴類、金屬皂類、脂肪族酰胺、脂肪酸類、脂肪酸醋類及脂肪醇類。
——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無毒外潤滑劑。
a、液體石蠟 俗稱白油,為無色透明液體,可用作PVC的透明性內潤滑劑,用量為0.5份左右。
b、固體石蠟 又稱為天然石蠟,白色固體,可用作PVC的外潤滑劑,用量0.1~1.0份,用量太大會影響透明度。
c、微晶石蠟 又稱為高熔點石蠟,外觀為白色或淡黃色固體,因結晶微細而稱為微晶石蠟。潤滑效果和熱穩定性好于其它石蠟。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。
e、氧化聚乙烯蠟 為聚乙烯蠟部分氧化的產物,外觀為白色粉末;具有優良的內、外潤滑作用,透明性好,價格低;用量為0.1~1.0份。
f、氯化石蠟 同PVC相容性好,透明性差,與其它潤滑劑并用效果好。用量0.3以下為宜。
——金屬皂類
既是優良的熱穩定劑,又是一種潤滑劑,其內、外潤滑作用兼有,不同品種側重稍有不同。
常用的金屬皂類用于潤滑劑時加入量如:
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。單脂肪酰胺主要呈內潤滑作用,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
a、硬脂酸 是僅次于金屬皂類而廣泛應用的潤滑劑,PVC用量少時,可用于起內潤滑
作用。用量大時,起外潤滑作用。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,顯示內潤滑作用,但熱穩定性差。
——脂肪酸酯類
a.硬脂酸丁脂 外觀為無色或淡黃色油狀液體,在PVC中以內潤滑為主兼外潤滑作用,
用量0.5-1.5份。
b、單硬脂酸甘油酯 代號GMS,外觀為白色蠟狀固體,為PVC的優良內潤滑劑。對
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
a、硬脂醇 外觀為白色細珠狀物,起內潤滑作用,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高溫潤滑劑,用量0.2-0.5份。
3、潤滑劑的選用原則
(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性。潤滑劑應以內潤滑劑和外潤滑劑配合使用,常用品種以金屬皂為主,并適當配以硬脂酸。
b、擠出及注塑成型 目的降低粘度、提高流動性及易于脫模。潤滑劑一般以內潤滑劑為主,主潤滑劑一般以酯、蠟配合使用。
c、模壓及層壓成型 以外潤滑劑為主,常用品種為蠟類潤滑劑。
d、糊制品的成型 潤滑劑用量較少,以內潤滑劑為主,并以液體潤滑劑為宜。
(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良的潤滑性,所以潤滑劑的用量較少。
a、在透明膜配方中,選用金屬皂類和液體復合穩定劑,配合使硬脂酸(用量小于0.5份) 。
b、對于吹塑膜,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,可采用高熔點蠟0.3~0.5份為潤滑劑。
——硬制品
潤滑劑的使用量大于軟制品,對潤滑性能要求較高。
a、透明無毒制品 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)共混樹脂的影響
a、為改善PVC的沖擊性能,常共混ABS、CPE及MBS等樹脂;但由于這些共混樹脂與潤滑劑相容性大,故需相應增加潤滑劑使用量。
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增加潤滑劑用量。
(4)潤滑劑與其它助劑的關系
a、PVC中的熱穩定劑有一定的潤滑作用,不同熱穩定劑的潤滑性大小如下:
金屬皂>液體復合金屬皂類>鉛鹽>月桂酸錫>馬來酸錫、硫醇有機錫。
因此,對于熱穩定劑潤滑作用大的,在其配方中可相應減少潤滑劑的用量。
有機硫醇錫類熱穩定劑缺乏外潤滑性,配方巾需適當加入外潤滑劑;而二丁基錫羧酸酯熱穩定劑的外潤滑作用突出,配方中可適當減少外潤滑劑的用量。
b、加工助劑大都兼有外潤滑功能,可相應減少潤滑劑的加入量。
c、配方中含有大量非潤滑填料時,應相應增加內、外潤滑劑的加入量。
(5)潤滑劑的用量
在一個配方中,一般應選用內、外潤滑劑并用。潤滑劑的用量隨加工方法不同而異。
壓延成型:內潤滑劑--0.3-0.8份,外潤滑劑--0.2-0.8份;
擠出及注塑:內潤滑劑--0.5-1.0份,外潤滑劑--0.2-0.4份。
(6)依樹脂品種不同而選取潤滑劑
——PVC常用潤滑劑
PVC常用的潤滑劑品種有:液體石蠟、固體石蠟、微晶石蠟.、高熔點石蠟、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、硬質醇及季戊四醇等。
——聚烯烴類常用的潤滑劑
聚烯烴類常用的潤滑劑有:CaSt、ZnSt、HSt,油酰胺、芥酸酰胺、硬脂酰胺、乙撐雙硬
脂酰胺、高沸點石蠟、微晶石蠟、氟油、PE蠟、PP蠟乃氧化聚乙烯蠟等。
——聚苯乙烯常用的潤滑劑
聚苯乙烯常用的潤滑劑有:ZnSt、PbSt、NaSt、BaSt、(PS泡沫用)、HSt及高熔點石
蠟等。
——ABS常用的潤滑劑
ABS常用的潤滑劑有: PbSt、MgSt、ZnSt、乙撐雙硬脂酰胺、高熔點石蠟及聚乙烯蠟
等。注意ABS不宜用酯蠟。
——PC常用潤滑劑
金屬皂類、硬脂酸十八烷醇酯、褐煤蠟酸皂酯及石蠟等。
——PA常用的潤滑劑
PA常用的潤滑劑有: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常用的潤滑劑
TPU常用的潤滑劑為少量硬脂酸皂類,其中以CaSt及ZnSt最常用;TPU往往不選用單一品種,而選擇幾種潤滑劑復合使用。加入量為2~3份。
——氨基樹脂用潤滑劑
氨基樹脂用潤滑劑主要有:HSt、ZnSt、LiSt、CaSt、AlSt、MgSt及硅油等。