聚乙烯蠟小編今天繼續(xù)分享PVC配方調(diào)整中的潤滑劑選用，本篇小編分享的主要是造成PVC潤滑劑初期中后期潤滑作用失衡的原因、PVC配方潤滑體系設(shè)計的要點、配方早潤滑平衡的設(shè)計、PVC潤滑劑的分類和應(yīng)用原則。

賽諾蠟

八、造成PVC潤滑劑初期、中后期潤滑作用失衡有哪些原因？

(1)揮發(fā)性

熔點低的液體石蠟、天然石蠟、硬脂酸、硬脂酸正丁酯等揮發(fā)性較大，作初期潤滑劑，用量不宜多。而熔點較高（一般在100℃以上)的PE蠟、OPE蠟揮發(fā)性較小，可作為中期、后期潤滑劑。只有熔融后，潤滑劑才形成潤滑薄膜（外潤滑劑），也更易滲入到PVC各層粒子之中（內(nèi)潤滑劑）。初期潤滑劑熔點低、易揮發(fā)，其揮發(fā)部分易冷凝而堵塞真空系統(tǒng)，或冷凝在注塑模具內(nèi)，影響熔接痕的力學(xué)性能。

(2)化學(xué)結(jié)構(gòu)的改變

硬脂酸鹽是常用的熱穩(wěn)定劑兼潤滑劑，它在硬質(zhì)PVC加工中可能轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘俾然锖陀仓猁}。如以往常用堿式硬脂酸鉛、硬脂酸鉛，它們在加工中可能轉(zhuǎn)變?yōu)镻bCl2及HSt。HSt、硬脂酸鉛和堿式硬脂酸鉛的潤滑性及揮發(fā)性不同。如原來的潤滑體系內(nèi)外潤滑作用是平衡的，在加工后期，轉(zhuǎn)變成HSt后，由于化學(xué)結(jié)構(gòu)改變，內(nèi)外潤滑作用就不平衡了。在潤滑體系中，慎用堿式硬脂酸鉛及硬脂酸鉛，用時需與石蠟、PE蠟配合。

通過對硬脂酸鉛及HSt分子結(jié)構(gòu)分析可知：鉛原子及氫原子在與其他電負性較強的基團成鍵后，均顯示正電性，對帶有自由電子的金屬的原子均有親和力。但是Pb元素是第6周期第ⅣA元素，有多層（甚至有4f層）核外電子，電子的相互排斥作用，使它對外層電子的吸引力較弱，成鍵性相對較差。而氫原子只有一個核外電子，成鍵失去電子后，就成了帶正電裸露的質(zhì)子核，極易與自由電子結(jié)合生成化合物。所以硬脂酸鉛與金屬表面形成絡(luò)合鍵的能力較HSt差。HSt的羧基部分與帶有自由電子的金屬表面形成強化學(xué)吸附鍵，長鏈烷基部分與烷烴（如石蠟、聚乙烯蠟等）互溶，形成由硬脂酸及羧基加固的、“鉚固作用”強的潤滑薄膜。硬質(zhì)PVC常用的外潤滑劑石蠟、PE蠟是非極性的烷基化合物，與PVC及加工設(shè)備的金屬表面只能形成作用力很小的物理吸附層，在180℃—200℃及強剪切力作用下，這層吸附層——潤滑膜——容易被破壞。所以與HSt配合使用可提高了石蠟、PE蠟潤滑膜對PVC及金屬表面的黏合強度及撕裂強度，增強石蠟、PE蠟的外潤滑作用。

(3)電負性及標準電極電位的影響

含鉛穩(wěn)定劑長期熱穩(wěn)定性好，能很好地保持PVC的色澤，抑制PVC形成共軛雙鍵，防止制品變色。具有初期熱穩(wěn)定作用的金屬皂，其金屬元素需右較強的配位能力，能取代不穩(wěn)定的氯原子，能抑制PVC變色，如含Zn、Cd元素的皂類。不同金屬原子或離子吸引電子的能力不同，決定了金屬皂在PVC中的穩(wěn)定作用。金屬原子的電負性越大或標準電極電位越高，該原子或?qū)?yīng)的金屬離子吸引電子的能力越大，越容易與負電性大的元素形成絡(luò)合鍵中間體，繼而形成新的化合物。表1列出了一些金屬元素的電負性及標準電極電位。

     表1    一些元素的電負性及標準電極電位

在表1所列各金屬元素中，Pb、Cd、Zn的電負性和電極電位較大，所以可以認為Pb、Cd、Zn原子或離子比Ba、Ca原子或離子更容易與PVC樹脂中不穩(wěn)定的烯丙基氯中顯負電性的氯原子形成絡(luò)合中間體，繼而形成氯化物。

在硬質(zhì)PVC配方中，比較硬脂酸鋇、硬脂酸鈣、硬脂酸鉛熱穩(wěn)定劑的活性，可以看出鋇皂、鈣皂是最不活潑的，它們是中后期熱穩(wěn)定劑。硬脂酸鈣是硬質(zhì)PVC常用的內(nèi)潤滑劑，其添加量即使為l質(zhì)量份也不會影響潤滑體系的初期、中期、后期的潤滑平衡。而鋅皂、鎘皂、鉛皂相對鋇皂、鈣皂要活潑得多，所以它們都具有初期熱穩(wěn)定劑的作用。

 鋅皂、鎘皂中的Zn、Cd元素與顯負電性的烯丙基氯中的氯原子碰撞時，結(jié)合成氯化物，而硬脂酸根則頂替氯原子原來的位置，消除了PVC的不穩(wěn)定基團，提高了PVC的穩(wěn)定性。這里所指的是完全理想狀態(tài)。形成氯化物以后，硬脂酸根頂替烯丙基氯的位置的前提條件是：

①硬脂酸根與烯丙基氯的相應(yīng)的正碳離子“碳翁”的距離要小于0. 1nm；

②能發(fā)生有效碰撞。如果距離較遠（塑料加工時，樹脂不間斷地受著強剪切力，它們的相對位置隨時在改變），沒有發(fā)生有效碰撞，頂替氯原子就無從談起。在黏稠的PVC熔體中，硬脂酸根的分子熱運動可以不計，即使硬脂酸根與正碳離子（碳錨）的距離在成鍵的距離內(nèi)，在熱及強剪切力作用下，也不可能100%頂替氯原子，大多數(shù)的情況是PVC熱氧降解的活化點的鄰近0.1nm以內(nèi)并不一定正好有硬脂酸鈣、硬脂酸鉛存在。這時PVC樹脂首先熱降解產(chǎn)生HC1，進而反應(yīng)為  2 HCl+PbSt2 --PbCl2+2HSt

1分子的硬脂酸鉛可以生成2分子的HSt。所以在硬脂酸鉛參與熱穩(wěn)定化反應(yīng)吸收HC1以后必然有相當(dāng)多的HSt生成。一般硬質(zhì)PVC配方中都加入足夠量的初期熱穩(wěn)定劑，以保證制品為白色或無色。硬脂酸鈣是中期、后期熱穩(wěn)定劑。在這類配方中作為潤滑劑的硬脂酸鈣基本不參與熱穩(wěn)定化反應(yīng)仍以硬脂酸鈣的形式存在于體系中。如果把硬脂酸鈣既當(dāng)潤滑劑使用，又當(dāng)熱穩(wěn)定劑使用，在加工的后期。硬脂酸鈣將有部分轉(zhuǎn)化成HSt，這將嚴重地影響潤滑平衡。在硬脂酸鈣存在的條件下，即使極少量的HSt也會極大地促進石蠟等非極性烷烴潤滑劑的外潤滑作用。

（4）潤滑劑析出？

1、內(nèi)潤滑多了，流動性很好，塑化時間變短，但是多余的內(nèi)潤滑會轉(zhuǎn)變成外潤滑效果，造成析出，例如硬脂酸、硬脂酸鈣造成的析出及結(jié)垢問題；

2、外潤滑多了，塑化變差，變慢，因為跟PVC相容性差，加多后會造成嚴重析出；

3、潤滑劑中的小分子物質(zhì)影響，舉個很經(jīng)典的例子，單甘脂，本身單甘脂是一種很好的內(nèi)潤滑劑，但是由于廠家生產(chǎn)過程中為降低成本，添加多量的甘油，造成單甘脂中含有很多甘油成分，甘油分子量低，很容易在PVC加工過程中的析出，實際好的單甘脂添加量正確，是不會造成析出的，單甘脂還是薄膜材料中的防霧劑、液滴劑。

當(dāng)然，內(nèi)外潤滑也不能太少，講求內(nèi)外潤滑平衡。內(nèi)潤滑太少，流動性不好，塑化時間延長，扭矩大。外潤滑太少，流體發(fā)粘，造成糊料或者光澤度不夠等現(xiàn)象。

九、PVC配方潤滑體系設(shè)計的要點

 1、完整的潤滑體系= 外滑劑+外/內(nèi)滑劑 +內(nèi)滑劑 

 2. 潤滑體系成分越簡單越好，組分越多，可能出現(xiàn)問題副作用越多

 3. 內(nèi)滑劑添加量要比外滑多才起作用。

 4.添加內(nèi)滑劑有利提高物性，一定程度減少析出作用

 5.酯、蠟協(xié)同使用，增加潤滑效果。可以減少添加總量，同時減少析出。

十、配方早潤滑平衡的設(shè)計

　　潤滑平衡的設(shè)計是PVC-U配方設(shè)計的最關(guān)鍵的一環(huán)。

10.1 潤滑劑及潤滑作用目前尚沒有真正意義的理論及規(guī)律

　　對一般PVC-U配方設(shè)計而言，青島賽諾的總工認為配方設(shè)計的難點及主要內(nèi)容是內(nèi)、外潤滑劑種類的選擇及它們的比例和加入總量的設(shè)計。潤滑劑加入總量應(yīng)適宜，而內(nèi)、外潤滑劑的比例更重要，盡管總量足夠，但如果比例失調(diào)，也不合連續(xù)地生產(chǎn)出合格產(chǎn)品。

　　然而對于PVC-U加工過程至關(guān)重要的潤滑體系，在目前還沒有可稱為理論的理論，甚至連可以有效地指導(dǎo)配方實驗的規(guī)律也沒有。唯一的所謂規(guī)律是借鑒普通化學(xué)中“相似相溶”規(guī)律，也就是潤滑劑的極性與pvc樹脂的極性越相似，其相容性越好，因而其內(nèi)潤滑作用也越好;反之外潤滑作用較強，但是這個規(guī)律對于配方設(shè)計的指導(dǎo)性亦很有限。

因為判斷潤滑劑的極性的根據(jù)是潤滑劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)，即潤滑劑分子中含有的羥基、酯基、羧基、酰胺基以及醚基、酮基等極性官能團的種類、數(shù)量及其與長鏈烷基的比例。由于潤滑劑化學(xué)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、多樣，以及相鄰官能團的相互影響，使得對潤滑劑的極性大小的判斷更為困難，這就造成了單憑潤滑劑的極性來推斷潤滑劑的潤滑作用與潤滑劑實際上所起的潤滑作用之間的差異性遠遠超出人們的想象。

10.2 潤滑作用的多變性

　　問題的復(fù)雜性還不僅如此，更為重要的是潤滑劑與樹脂的相容性(即潤滑作用)還受其他條件的影響，尤其是其他潤滑劑與增塑劑等助劑的影響更為顯著，這種改變甚至可使內(nèi)潤滑劑變成外潤滑劑，也就是說，同一種潤滑劑的潤滑作用會隨著添加量的不同，隨著配方中其他助劑組成的不同，隨著加工條件的不同而改變。

10.3 內(nèi)、外潤滑平衡的多樣性

　　事實上，不同類型的加工設(shè)備如雙螺桿及單螺桿擠出、注塑、壓延等設(shè)備，均要求各自不同的潤滑平衡。嚴格地講，同類設(shè)備、不同生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品，甚至同一臺設(shè)備，舊的與新的設(shè)備，對潤滑平衡均有不同的要求。不同類型的產(chǎn)品，如管材、片材、膜以及異型材，要有各自不同的潤滑平衡。如斷面復(fù)雜的異型材、擠出片材、注塑制品、中空制品、吹塑膜及高透明制品均要求有較高的塑化程度，更好的熔體流動性，因而要求內(nèi)、外潤滑劑，尤其是內(nèi)潤滑劑的加入量要多一些，而管材則對熔體黏度及流動性要求相對不太高，塑化程度以60%～70%為宜，因而外潤滑劑相對可以比內(nèi)潤滑劑的用稍多。但是注塑制品則要求盡可能少用非極性外潤滑劑，以便盡可能減少外潤滑劑對熔接痕強度的影響。

　　上述內(nèi)容均說明了潤滑平衡的多樣性。這就造成潤滑作用理論的研究較為困難，在實際配方設(shè)計時，也極大地增加了潤滑劑配方設(shè)計的難度。

     對于一般PVC-U而言，配方設(shè)計的關(guān)鍵是內(nèi)、外潤滑劑種類、比例及加入總量的設(shè)計，就是潤滑平衡的設(shè)計。

 十一、PVC潤滑劑的分類和應(yīng)用原則

      PVC 潤滑劑可分為兩種,外潤滑劑的作用主要是它與聚合物相容性較差，容易從熔體內(nèi)往外遷移，所以能在塑料熔體與金屬的交界面形成潤滑的薄層。內(nèi)潤滑劑與聚合物有良好的相容性，它在聚合物內(nèi)部起到降低聚合物分子間內(nèi)聚力的作用，從而改善塑料熔體的內(nèi)摩擦生熱和熔體的流動性。當(dāng)然大多數(shù)的潤滑劑都具有內(nèi)外潤滑劑的雙重效果，而非單純的一種作用，如硬脂酸，加工初期溫度低或者用量多的情況下外部潤滑特性占主導(dǎo)，溫度升高后與pvc相容性提高用量合適的情況下主要起內(nèi)部潤滑作用。

       PVC潤滑劑還分為低溫潤滑、中溫潤滑和高溫潤滑。低溫潤滑在加工的初期起作用，如石蠟、硬脂酸、單甘脂、硬脂酸丁酯、硬脂醇等；中溫潤滑在加工中期起潤滑作用，如PE蠟、OPE蠟、硬脂酸鉛、硬脂酸鎘等；高溫潤滑在加工的后期起潤滑作用如硬脂酸鈣、硬脂酸鋇等。

       PVC配方設(shè)計中潤滑劑的使用應(yīng)該遵循以下原則：

1、外潤滑在保證制品不粘附金屬表面，制品無變色糊料現(xiàn)象的前提下，量越少越好；

2、內(nèi)潤滑在保證不影響流動性、塑化的前提下，也要少用； 

3、同樣都是內(nèi)潤滑，盡量高中低溫潤滑劑協(xié)同使用，同樣適用外潤滑劑；

4、需要流動性好的制品，如型材、管件等，內(nèi)潤滑用量應(yīng)略多于外潤滑；不需要高的塑化度的制品，如管材，外潤滑量占主導(dǎo)；

5、填充劑用量增加，潤滑劑要相應(yīng)適度增加，輕鈣吸油值高重鈣吸油值低，使用時應(yīng)注意；

6、發(fā)泡制品盡量減少石蠟等影響發(fā)泡的潤滑劑用量及使用，降低密度或者鈣含量增加等都要適度提高潤滑用量；

7、潤滑不平衡，要定住一種潤滑調(diào)另一種潤滑的原則，便于快速查明原因，正常生產(chǎn)。

  總而言之，PVC潤滑劑的選用和配方技術(shù)是一門實踐經(jīng)驗積累的學(xué)問，需要技術(shù)人員不斷在實際生產(chǎn)中不斷總結(jié)、思考與探索。

賽諾分散劑

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