PVC—U管生產(chǎn)中潤(rùn)滑劑單甘酯的應(yīng)用
　　
　?。▎胃术悠穫渌鳎淹ㄟ^(guò)歐盟ROHS標(biāo)準(zhǔn)）
　　
　　摘要：分析了PVC-U管生產(chǎn)中潤(rùn)滑劑的存在方式及其作用機(jī)理，通過(guò)試驗(yàn)證實(shí)了潤(rùn)滑劑對(duì)物料塑化的影響，并指出使用潤(rùn)滑劑遵循的原則。
　　
　　關(guān)鍵詞：PVC-U管；潤(rùn)滑劑；應(yīng)用；塑化
　　
　　PVC-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(rùn)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(shí)通常都加入1～5份的潤(rùn)滑劑。實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，潤(rùn)滑劑對(duì)物料的塑化甚至管件的耐液壓等力學(xué)性能起著至關(guān)重要的作用。
　　
　　1PVC—U管配料中潤(rùn)滑劑的種類根據(jù)與聚氯乙烯的相容性，PVC—U管生產(chǎn)中的潤(rùn)滑劑分為兩類。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(dòng)性，這一類為內(nèi)潤(rùn)滑劑。如硬脂酸、甘油單硬脂酸酯和硬酯酸*酯等。另一類是與聚氯乙烯相容性較差，在加工過(guò)程中會(huì)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(rùn)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(rùn)滑劑只是相對(duì)而言，并無(wú)嚴(yán)格劃分標(biāo)準(zhǔn)。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，有時(shí)常兼具內(nèi)外潤(rùn)滑兩種作用。
　　
　　2PVC-U管配料中潤(rùn)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(rùn)滑性的平衡，通常均加入一定量的內(nèi)潤(rùn)滑劑和外潤(rùn)滑劑。2)大多數(shù)穩(wěn)定劑都有一定程度的潤(rùn)滑性，PVC-U管材生產(chǎn)所使用的穩(wěn)定劑zui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。2．1金屬皂類穩(wěn)定劑內(nèi)潤(rùn)滑性好如硬脂酸鈣，硬脂酸鋇等本身就具有潤(rùn)滑作用。2．2各種復(fù)合穩(wěn)定潤(rùn)滑劑應(yīng)運(yùn)而生，將鉛鹽、稀土及潤(rùn)滑劑結(jié)為一體；
　　
　　3潤(rùn)滑劑的作用機(jī)理PVC—U在加工過(guò)程中，它的粒子結(jié)構(gòu)將發(fā)生重要變化。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(jí)粒子，隨著溫度的升高，初級(jí)粒子會(huì)部分粉碎。當(dāng)加工溫度更高時(shí)，初級(jí)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(guò)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(shí)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(jí)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(guò)10％，但是網(wǎng)絡(luò)化的結(jié)晶對(duì)制品的力學(xué)性能起到明顯的增強(qiáng)作用。塑化度與樹(shù)脂的相對(duì)分子質(zhì)量和加工過(guò)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)。內(nèi)潤(rùn)滑劑比如我廠生產(chǎn)的單甘酯融化后可滲入PVC微觀粒子內(nèi)分子鏈之間及表面，減少PVC樹(shù)脂初級(jí)粒子、分子及分子內(nèi)部鏈段間相互作用力，促進(jìn)PVC樹(shù)脂塑化亦使熔體黏度降低，流動(dòng)性增加。其作用機(jī)理是由于內(nèi)潤(rùn)滑劑單甘酯的化學(xué)結(jié)構(gòu)中具有極性基團(tuán)和長(zhǎng)鏈烷基的非極性基團(tuán)。
　　
　　在PVC塑化前，內(nèi)潤(rùn)滑劑單甘酯的極性基團(tuán)與PVC樹(shù)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(shù)脂塑化。在PVC塑化之后潤(rùn)滑劑的極性基團(tuán)減弱了熔體內(nèi)分子間及分子內(nèi)鏈段之間的相互吸引力，使PVC樹(shù)脂易于流動(dòng)，降低熔體黏度，從而起到內(nèi)潤(rùn)滑作用。另外，內(nèi)潤(rùn)滑劑單甘酯的長(zhǎng)鏈(碳原子數(shù)在12個(gè)以上)烷基部分與PVC樹(shù)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(kāi)，使之易于滑動(dòng)，起到純物理的類似潤(rùn)滑油的作用。但是，過(guò)量的潤(rùn)滑劑單甘酯則會(huì)使聚合物發(fā)生形變時(shí)，分子鏈之間更易滑動(dòng)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(rùn)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(shù)脂塑化作用。外潤(rùn)滑劑所起的潤(rùn)滑作用與一般潤(rùn)滑油的作用沒(méi)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(dòng)，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(rùn)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(guò)熱現(xiàn)象，提高了PVC的熱穩(wěn)定性。
　　
　　4潤(rùn)滑劑對(duì)PVC—U管材管件生產(chǎn)產(chǎn)生的影響PVC—U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(guò)調(diào)整溫度、螺桿轉(zhuǎn)速等工藝參數(shù)，有時(shí)仍不能獲得良好的塑化度。目前主要采用復(fù)合穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑、PVC樹(shù)脂粉、碳酸鈣等進(jìn)行配制。
　　
　　4．4結(jié)果表明：(1)不同穩(wěn)定劑的潤(rùn)滑體系匹配性有很大差異，適量的潤(rùn)滑劑配合有利于良好塑化度的獲得；(2)聚合度高PVC樹(shù)脂粉要求增加內(nèi)潤(rùn)滑劑用量以降低熔體粘度；熱穩(wěn)定性差的樹(shù)脂粉要求增加穩(wěn)定劑份數(shù)，若使用滑潤(rùn)成份高的穩(wěn)定劑，則宜適量減少潤(rùn)滑劑用量；(3)采用活化度低的填料時(shí)，潤(rùn)滑劑宜少用。
　　
　　5潤(rùn)滑劑用量遵循的原則成熟的潤(rùn)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(dòng)性，以及減小物料與設(shè)備接觸面的摩擦，便于管件管材加工；另一方面，應(yīng)避免過(guò)量的潤(rùn)滑劑造成物料塑化延遲，塑化度低。PVC—U管件管材生產(chǎn)廠采用的PVC樹(shù)脂粉，填料及穩(wěn)定劑，潤(rùn)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(rùn)滑劑做適量的調(diào)整。潤(rùn)滑劑用量應(yīng)遵循以下原則：(1)聚合度高的樹(shù)脂粉，內(nèi)潤(rùn)滑劑應(yīng)適當(dāng)增加；(2)使用內(nèi)含潤(rùn)滑成份的復(fù)合穩(wěn)定劑時(shí)，潤(rùn)滑劑應(yīng)適當(dāng)減??；(3)配方中內(nèi)外潤(rùn)滑應(yīng)平衡，避免造成加工困難：(4)穩(wěn)定性差的樹(shù)脂粉，穩(wěn)定劑份數(shù)增加，潤(rùn)滑劑應(yīng)當(dāng)適當(dāng)減少；(5)當(dāng)加入填料多時(shí)，潤(rùn)滑劑應(yīng)適當(dāng)增加；(6)當(dāng)加工溫度高時(shí)，聚合物易與加工設(shè)備粘合，潤(rùn)滑劑應(yīng)適當(dāng)增加；(7)當(dāng)使用較大的加工設(shè)備時(shí)，聚合物粘接的表面會(huì)增大，潤(rùn)滑劑應(yīng)當(dāng)增加；(8)過(guò)量的潤(rùn)滑劑會(huì)降低物料塑化程度，消弱管材的力學(xué)性。