PVC—U管生產(chǎn)中潤滑劑的應(yīng)用

1、PVCU管生產(chǎn)中潤滑劑的應(yīng)用劉小娥，牛文濤(蘭州蘭塑塑業(yè)有限公司，甘肅蘭州730050)摘要：分析了PVC-U管生產(chǎn)中潤滑劑的存在方式及其作用機(jī)理，通過試驗證實(shí)了過量潤滑劑對物料塑化的影響，并指出使用潤滑劑遵循的原則。關(guān)鍵詞：PVC-U管；潤滑劑；應(yīng)用；塑化中圖分類號：TQ325PVC-U管生產(chǎn)中，為了提高物料與設(shè)備接觸面及物料之間的潤滑性，使聚氯乙烯易于加工，提高加工速度和制品表面光潔度，配料時通常都加人0105份的潤滑劑。實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，潤滑劑用量對物料的塑化甚至管材的耐液壓等力學(xué)性能起著至關(guān)重要的作用。1 PVCU管配料中潤滑劑的種類根據(jù)與聚氯乙烯的相容性，PVCU管生產(chǎn)中的潤滑劑分為兩

2、類。一類與聚氯乙烯有一定的相容性，其作用是降低各組份的內(nèi)摩擦，增強(qiáng)物料的流動性，這一類為潤滑劑。如硬脂酸、甘油單硬脂酸酯和硬酯酸木糖醇酯等。另一類是與聚氯乙烯相容性較差，在加工過程中會析出至物料與設(shè)備接觸的表面上，從而降低接觸面上的黏附作用和摩擦力，即外潤滑劑如石蠟、聚乙烯蠟、礦物油和硅油等。實(shí)際生產(chǎn)中兩類潤滑劑只是相對而言，并無嚴(yán)格劃分標(biāo)準(zhǔn)。在不同加工溫度下，內(nèi)、外潤滑劑的作用會發(fā)生變化，有時常兼具內(nèi)外潤滑兩種作用。 2 PVC-U管配料中潤滑劑的存在方式1)作為PVC-U管配料中的組份，為保持內(nèi)外潤滑性的平衡，通常均加入一定量的內(nèi)潤滑劑和外潤滑劑。2)大多數(shù)穩(wěn)定劑都有一定程度的潤滑性PVC

3、-U管材生產(chǎn)所使用的穩(wěn)定劑最初采用三鹽、二鹽、硬鉛、硬鋇，近年已向復(fù)合多功能方面發(fā)展，普遍采用復(fù)合穩(wěn)定劑。21 金屬皂類穩(wěn)定劑內(nèi)潤滑性好如硬脂酸鈣，硬脂酸鋇等本身就具有潤滑作用。22 各種復(fù)合穩(wěn)定潤滑劑應(yīng)運(yùn)而生例如江蘇復(fù)合鉛專業(yè)生產(chǎn)廠的新產(chǎn)品A一06，是將鉛鹽、稀土及潤滑劑結(jié)為一體的新型穩(wěn)定劑；又如重慶長江楊帆化工有限公司的1000型高效復(fù)合穩(wěn)定劑，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)QCJH3022000等。23 活性輕質(zhì)碳酸鈣的加入一般選用的活性輕質(zhì)CaCO3，活化劑表面處理通常是采用鈦酸酯或硼酸酯進(jìn)行活化。而膠質(zhì)CaCO3加入2左右的硬脂酸進(jìn)行了活化處理。3 潤滑劑的作用機(jī)理PVCU在加工過程中，它的粒子結(jié)構(gòu)將發(fā)生

4、重要變化。在較低的加工溫度下，由于熱和剪切力的作用，顆粒崩解成初級粒子，隨著溫度的升高，初級粒子會部分粉碎。當(dāng)加工溫度更高時，初級粒子可全部粉碎，晶體熔化，邊界消失，形成二維網(wǎng)絡(luò)，這一過程稱為熔融或凝膠化，一般稱為塑化1。與橡膠不同的是PVC塑化后其分子結(jié)構(gòu)不變，也不形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)，但在制品中形成了貫穿的結(jié)晶網(wǎng)絡(luò)。在室溫下，溶劑不能滲人結(jié)晶網(wǎng)的分子鏈段之間，結(jié)晶網(wǎng)束縛非結(jié)晶部分，使制品難于溶脹，表現(xiàn)出用丙酮或二氯乙烷浸泡時可被溶解的部分很少。塑化度正是制品結(jié)晶程度與PVC初級粒子熔化程度的反映。PVC塑化后，結(jié)晶度的改變一般不超過10 ，但是網(wǎng)絡(luò)化的結(jié)晶對制品的力學(xué)性能起到明顯的增強(qiáng)作用。塑化度

5、與樹脂的相對分子質(zhì)量和加工過程剪切作用有著密切關(guān)系，也即與原料配方、加工溫度、螺桿轉(zhuǎn)速、模頭阻力等有關(guān)2。內(nèi)潤滑劑融化后可滲入PVC微觀粒子內(nèi)分子鏈之間及表面，減少PVC樹脂初級粒子、分子及分子內(nèi)部鏈段間相互作用力，促進(jìn)PVC樹脂塑化亦使熔體黏度降低，流動性增加 。其作用機(jī)理是由于內(nèi)潤滑劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)中具有極性基團(tuán)和長鏈烷基的非極性基團(tuán)。在PVC塑化前，內(nèi)潤滑劑的極性基團(tuán)與PVC樹脂極性節(jié)點(diǎn)有一定的親合力，形成鍵能較強(qiáng)的絡(luò)合物，從而減弱或消除了PVC各層粒子間的吸引力，使PVC相互纏繞的鏈段易于擴(kuò)散，分子基團(tuán)之間的界限易于消失，促進(jìn)PVC樹脂塑化。在PVC塑化之后潤滑劑的極性基團(tuán)減弱了熔體內(nèi)分子

6、間及分子內(nèi)鏈段之間的相互吸引力，使PVC樹脂易于流動，降低熔體黏度，從而起到內(nèi)潤滑作用。另外，內(nèi)潤滑劑的長鏈(碳原子數(shù)在12個以上)烷基部分與PVC樹脂相容性相差較大，相互親合力較小，以“屏蔽”方式把PVC粒子、分子彼此隔開，使之易于滑動，起到純物理的類似潤滑油的作用。但是，過量的潤滑劑使聚合物發(fā)生形變時，分子鏈之間更易滑動和旋轉(zhuǎn)，消弱內(nèi)摩擦力，延緩PVC粒子的破碎和熔融塑化。外潤滑劑由于與PVC相容性較差，熔化后只能分布于PVC宏觀粒子之間和PVC熔體與加工設(shè)備的金屬壁之間，熔料與螺桿摩擦系數(shù)降低，熔料得不到足夠的剪切熱量，物料亦不易塑化，起到延遲PVC樹脂塑化作用。外潤滑劑所起的潤滑作用與

7、一般潤滑油的作用沒有太大的區(qū)別，以物理作用為主。在PVC塑化前，它均勻地包裹在PVC粒子表面，使粒子相互滑動，阻礙粒子鏈段相互擴(kuò)散、粘連，使粒子的特征消失減慢，延遲塑化。在PVC塑化后它被排斥在PVC熔體表面，并形成液體潤滑薄膜，減少PVC熔體與加工設(shè)備的金屬表面的黏附力及摩擦力，從而減少了局部過熱現(xiàn)象，提高了PVC的熱穩(wěn)定性。4 潤滑劑對PVCU管材生產(chǎn)產(chǎn)生的影響PVCU管生產(chǎn)廠家經(jīng)常要考慮原料的變化，由于原料的差異，雖然經(jīng)過調(diào)整溫度、螺桿轉(zhuǎn)速等工藝參數(shù)，仍不能獲得良好的塑化度。表l為實(shí)踐中一例配方，采用該例作為基本配方，確定復(fù)合穩(wěn)定劑、潤滑劑、PVC樹脂粉、碳酸鈣為試驗因素進(jìn)行擠出試驗，按

8、照國標(biāo)GBT10002.11996二氯甲烷浸漬試驗和液壓試驗來對比。44 試驗情況。見表3表3結(jié)果表明：(1)不同穩(wěn)定劑的潤滑體系匹配性有很大差異，適量的潤滑劑配合有利于良好塑化度的獲得；(2)聚合度高PVC樹脂粉要求增加內(nèi)潤滑劑用量以降低熔體粘度；熱穩(wěn)定性差的樹脂粉要求增加穩(wěn)定劑份數(shù)，若使用滑潤成份高的穩(wěn)定劑，則宜適量減少潤滑劑用量；(3)采用活化度低的填料時，潤滑劑宜少用。5 潤滑劑用量遵循的原則成熟的潤滑體系，一方面應(yīng)有利于降低高溫聚氯乙烯熔體的粘度，改善物料的流動性，以及減小物料與設(shè)備接觸面的摩擦，便于管材加工；另一方面，應(yīng)避免過量的潤滑劑造成物料塑化延遲，塑化度低。PVCU管材生產(chǎn)廠采用的PVC樹脂粉，填料及穩(wěn)定劑，潤滑劑大都有很大的變化，另外管材規(guī)格的不同，擠出機(jī)和擠出模頭的差異亦要求潤滑劑做適量的調(diào)整。潤滑劑用量應(yīng)遵循以下原則：(1)聚合度高的樹脂粉，內(nèi)潤滑劑應(yīng)適當(dāng)增加；(2)使用內(nèi)含潤滑成份的復(fù)合穩(wěn)定劑時，潤滑劑應(yīng)適當(dāng)減??；(3)配方中內(nèi)外潤滑應(yīng)平衡，避免造成加工困難：(4)穩(wěn)定性差的樹脂粉，穩(wěn)定劑份數(shù)增加，潤滑劑應(yīng)當(dāng)適當(dāng)減少；(5)當(dāng)加入填料多時，潤滑劑應(yīng)適當(dāng)增加；(6)當(dāng)加工溫度高時，聚合物易與加工設(shè)備粘合，潤滑劑應(yīng)適當(dāng)增加；(7)當(dāng)使用較大的加工設(shè)備時，聚合物粘接的表面會增大，潤滑劑應(yīng)當(dāng)增加；(8)過量的潤滑劑會降低物