聚乙烯蠟小編介紹Fisch關于潤滑劑“飽和濃度”及“潤滑作用常數”的缺憾
長期以來,國外許多學者一直把塑料潤滑劑能否降低樹脂的玻璃化溫度用來判斷它在樹 脂中的表觀溶解度(即其相容性),進而推斷它的內或外潤滑作用的強弱。1998 年Fisch用先進的測溫儀DSC來測定潤滑劑降低PVC樹脂的玻璃化溫度,并根據降低玻璃化溫度數據推導出潤滑劑在PVC中“飽和濃度”及其“潤滑作用常數”。他們的研究結論被引用于2005年英文版(中文版2008年)《聚氯乙烯手冊》中。但是筆者個人認為他們的研究方法及結論仍然不太科學,所得的結論也令人難以信服。詳述如下,并希望廣大讀者批評指正。1
塑料潤滑劑在PVC樹脂中的“飽和濃度”及其“潤滑作用常數”筆者認為不是一個常數,而是一個變量,它們隨著PVC的加工條件而變化,在加工條件恒定時它們隨著PVC配方中的組成而變化,尤其是PVC配方中是否存在增塑劑或其他塑料潤滑劑而極其顯著的變化。所以筆者認為在指出潤滑劑具有類似真溶液那樣,也有“表觀溶解度”(即飽和濃度),還應同時指出潤滑劑作為“溶質”也像真溶液那樣有類似“鹽析”及“同離子作用”現象,它的表觀溶解度(即飽和濃度)隨著配方中是否存在與PVC樹脂相溶度更好的其他助劑,如果存在這類助劑時,其表觀溶解度(即飽和濃度)就會變小,而顯外潤滑作用,這種外潤滑作用之強往往超出人們的想象,這種現象不能用常規的“相容性”或“相容度”來解釋,只能用界面化學關于并用兩種表面活性劑能極其顯著地降低其界面張力的規律來理解。
降低玻璃化溫度方法 測定PVC物料狀態與潤滑劑實際起作用時PVC物料狀態不一致,因而用降低玻璃化溫度方法分別測定只含有內或外潤滑劑的樣本沒有代表性。
小分子量的增塑劑或內潤滑劑由于分子極性(表面張力)較強,與強極性PVC樹脂極性(表面張力)接近,增塑劑或內潤滑劑分子與PVC分子相互作用力較強,因而作為小分子的內潤滑劑在常規添加量時能達到分子級均勻分散在PVC樹脂中,從而降低了玻璃化溫度并促進了PVC樹脂的塑化。
如果內潤滑劑在PVC樹脂中加入5份、10份、15份時必然有相當多的內潤滑劑在PVC中的表觀溶解度或稱之為(飽和濃度)小于5份,這時必然有一部分內潤滑劑轉為外潤滑劑,在塑化之前相當一部分存在PVC微粒表面及PVC與金屬加工設備之間。在塑化之后,這部分內潤滑劑全都存在于PVC溶體與金屬加工設備表面。為了檢測PVC玻璃化溫度所制得的樣本中內潤滑劑的含量必然低于設計的內潤滑劑的添加量,因而這樣的樣本沒有代表性。
外潤滑劑由于分子極性較弱或幾乎沒有什么極性(表面張力),它遠比PVC分子極性 (表面張力)小很多,它們與PVC分子間作用也小很多,由于PVC分子間作用力遠大于外潤滑劑與PVC分子間作用力,因而在常規添加量(0.1~1.0份) 時在塑化前,外潤滑劑包覆在PVC微粒表面及PVC與金屬加工設備表面,塑化后外潤滑劑主要存在于PVC熔體與金屬加工設備之間。因而測定降低玻璃化溫度所制得的PVC樣品中所含的外潤滑劑極少。如果外潤滑劑的添加量為5份、10份時,潤滑劑被剪切力及PVC分子的排斥力共同作用下,外潤滑劑會在PVC樹脂的局部富集成團,分子團的內部的大量外潤滑劑就不能起到隔離PVC分子作用力的作用,對降低PVC玻璃化溫度沒有貢獻。
分子量較低,較容易揮發的石蠟、硬脂酸等外潤滑劑,在PVC塑化以后存在于PVC樹脂內的局部富集成大分子團以后,由于塑化溫度遠遠高于其沸點,有相當一部分外潤滑劑氣 化,在常溫時PVC內部形成了空洞,也會造成PVC樣本密度的不均一性。所以筆者認為, 只含有外潤滑劑的樣本中外潤滑劑的含量不可能與設計的添加量一致,其樣本中外潤滑劑也 不可能均勻分布。所以筆者認為用PVC樹脂降低玻璃化溫度方法測定潤滑劑,尤其是外潤滑劑與PVC樹脂的相容度,進而推導出其“飽和濃度”及其“潤滑作用常數”的方法原理上不可取,測試結果誤差也必然較大。
Fisch與King具有同樣的問題 在PVC實際配方中的潤滑劑添加量為0.1~1.0者更小(由于被檢測的響應值——因變量溫度的變化實在太小,他們不得不加大自變量——潤滑劑添加量份數)潤滑劑添加份數擴大了50倍以上(5份時)。這就像用普通的機械手表檢測毫秒級時間一樣,使人們不能不懷疑其檢測結果的準確度。
來源:《塑料助劑與配方設計技術》
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