PVC—U管生產(chǎn)中潤滑劑單甘酯的應用
　　
　　（單甘酯樣品備索，已通過歐盟ROHS標準）
　　
　　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理，通過試驗證實了潤滑劑對物料塑化的影響，并指出使用潤滑劑遵循的原則。
　　
　　關鍵詞：PVC-U管；潤滑劑；應用；塑化
　　
　　PVC-U管生產(chǎn)中，為了提高物料與設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，配料時通常都加入1～5份的潤滑劑。實際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，潤滑劑對物料的塑化甚至管件的耐液壓等力學性能起著至關重要的作用。
　　
　　1PVC—U管配料中潤滑劑的種類根據(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摩擦，增強物料的流動性，這一類為內潤滑劑。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，在加工過程中會析出至物料與設備接觸的表面上，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。實際生產(chǎn)中兩類潤滑劑只是相對而言，并無嚴格劃分標準。在不同加工溫度下，內、外潤滑劑的作用會發(fā)生變化，有時常兼具內外潤滑兩種作用。
　　
　　2PVC-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，為保持內外潤滑性的平衡，通常均加入一定量的內潤滑劑和外潤滑劑。2)大多數(shù)穩(wěn)定劑都有一定程度的潤滑性，PVC-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，近年已向復合多功能方面發(fā)展，普遍采用復合穩(wěn)定劑。2．1金屬皂類穩(wěn)定劑內潤滑性好如硬脂酸鈣，硬脂酸鋇等本身就具有潤滑作用。2．2各種復合穩(wěn)定潤滑劑應運而生，將鉛鹽、稀土及潤滑劑結為一體；
　　
　　3潤滑劑的作用機理PVC—U在加工過程中，它的粒子結構將發(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，顆粒崩解成初級粒子，隨著溫度的升高，初級粒子會部分粉碎。當加工溫度更高時，初級粒子可全部粉碎，晶體熔化，邊界消失，形成二維網(wǎng)絡，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塑化后其分子結構不變，也不形成交聯(lián)結構，但在制品中形成了貫穿的結晶網(wǎng)絡。在室溫下，溶劑不能滲人結晶網(wǎng)的分子鏈段之間，結晶網(wǎng)束縛非結晶部分，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。
　　
　　塑化度正是制品結晶程度與PVC初級粒子熔化程度的反映。PVC塑化后，結晶度的改變一般不超過10％，但是網(wǎng)絡化的結晶對制品的力學性能起到明顯的增強作用。塑化度與樹脂的相對分子質量和加工過程剪切作用有著密切關系，也即與原料配方、加工溫度、螺桿轉速、模頭阻力等有關。內潤滑劑比如我廠生產(chǎn)的單甘酯融化后可滲入PVC微觀粒子內分子鏈之間及表面，減少PVC樹脂初級粒子、分子及分子內部鏈段間相互作用力，促進PVC樹脂塑化亦使熔體黏度降低，流動性增加。其作用機理是由于內潤滑劑單甘酯的化學結構中具有極性基團和長鏈烷基的非極性基團。
　　
　　在PVC塑化前，內潤滑劑單甘酯的極性基團與PVC樹脂極性節(jié)點有一定的親合力，形成鍵能較強的絡合物，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散，分子基團之間的界限易于消失，促進PVC樹脂塑化。在PVC塑化之后潤滑劑的極性基團減弱了熔體內分子間及分子內鏈段之間的相互吸引力，使PVC樹脂易于流動，降低熔體黏度，從而起到內潤滑作用。另外，內潤滑劑單甘酯的長鏈(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，過量的潤滑劑單甘酯則會使聚合物發(fā)生形變時，分子鏈之間更易滑動和旋轉，消弱內摩擦力，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)過調整溫度、螺桿轉速等工藝參數(shù)，有時仍不能獲得良好的塑化度。目前主要采用復合穩(wěn)定劑、潤滑劑、PVC樹脂粉、碳酸鈣等進行配制。
　　
　　4．4結果表明：(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，以及減小物料與設備接觸面的摩擦，便于管件管材加工；另一方面，應避免過量的潤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，擠出機和擠出模頭的差異亦要求潤滑劑做適量的調整。潤滑劑用量應遵循以下原則：(1)聚合度高的樹脂粉，內潤滑劑應適當增加；(2)使用內含潤滑成份的復合穩(wěn)定劑時，潤滑劑應適當減小；(3)配方中內外潤滑應平衡，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，潤滑劑應當適當減少；(5)當加入填料多時，潤滑劑應適當增加；(6)當加工溫度高時，聚合物易與加工設備粘合，潤滑劑應適當增加；(7)當使用較大的加工設備時，聚合物粘接的表面會增大，潤滑劑應當增加；(8)過量的潤滑劑會降低物料塑化程度，消弱管材的力學性。