淺談PVC潤滑劑的選用和配方技術(shù)(二)
三、潤滑劑的種類
1、酸類潤滑劑
以硬脂酸為代表的一元羧酸是最普通與常用的外潤滑劑。
脂肪酸（硬脂酸)由于雙分子共軛現(xiàn)象消除了大部分的極性，實際體現(xiàn)出來為非極性的物質(zhì)，是外滑的效果。
由于長期的誤解與認(rèn)知的局限，有相當(dāng)普遍一部分技術(shù)人員在實際應(yīng)用中把硬脂酸當(dāng)做內(nèi)潤滑使用，因此很多工廠生產(chǎn)的PVC制品存在先天的性能與外觀的不足。
同時，硬脂酸因為是十六酸與十八酸的混合物，其耐熱性和耐揮發(fā)性有較大的不足與局限。所以如果除去成本價格低廉的因素，在配方中我們提倡盡量少用硬脂酸。
2、醇類潤滑劑
脂肪醇以硬脂醇為代表，是一個非常優(yōu)秀的內(nèi)滑劑。但由于其較大的揮發(fā)性和成本較高，現(xiàn)在PVC加工生產(chǎn)中已極少用到脂肪醇類的內(nèi)潤滑劑了。
3、酯類潤滑劑
醇與酸的化合物---羧酸酯類潤滑劑簡稱為"酯類潤滑劑”。
由于合成酯的酸可以由是一元羧酸、二元羧酸、三元羧酸......,酸的碳鏈長可以從碳四到碳三十幾。同樣的，合成酯的醇也可以由是一元醇、二元醇、三元醇....,醇的碳鏈長也可以幾十個變化。 而且，酸和醇還存在不同官能團(tuán)與支鏈。所以酸與醇合成酯這種排列組合的可能性、種類是驚人之多的。筆者有幸接觸國外專業(yè)生產(chǎn)酯類潤滑劑企業(yè)，實際生產(chǎn)合成的酯類產(chǎn)品就有達(dá)兩三千種之多。
由于酯類產(chǎn)品具體品種數(shù)量驚人之多，其中就有非常優(yōu)秀的內(nèi)潤滑劑和外潤滑劑。由于酯類結(jié)構(gòu)的特殊性，酯類的外潤滑劑與PVC的相溶性一般較好，而且具有比較高效的外滑效果，添加量較小。
酯類潤滑劑一般熔點在45~65C之間，最高不超過88C。但酯類潤滑劑普遍具有較好的耐熱性，一般耐熱范圍從200C~320C, 完全可以滿足PVC任何工藝溫度的要求。
同時，我們目前所知應(yīng)用的PVC內(nèi)潤滑劑，都是酯類的潤滑劑。
4、金屬皂類潤滑劑
以硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、硬脂酸鋇等為代表的高級脂肪酸鹽，是PVC加工中重要的熱穩(wěn)定劑成分，又是PVC的潤滑劑的一類。
值得注意提的是，硬脂酸鈣一直被誤認(rèn)為是內(nèi)潤滑，其實硬脂酸鈣是一外潤滑劑。它之所以有“促進(jìn)塑化”的表現(xiàn)，是因為其自身由較大的粘度，摩擦大，類似加工助劑。在生產(chǎn)中表現(xiàn)為使加工電流升高。
硬脂酸鈣與霍尼韋爾公司的氧化聚乙烯蠟AC316一樣，都是強(qiáng)外潤滑劑，也有很高的熔體粘度，在很多技術(shù)工程師實際使用也誤認(rèn)為是內(nèi)潤滑劑。這造成在配方設(shè)計中南轅北轍，一直存在的缺陷與不合理而不知。
5、烴類潤滑劑（ 俗稱：蠟類潤滑劑）
石蠟、聚乙烯蠟等非極性烴化合物和氧化聚乙烯等帶極性化合物稱為烴類潤滑劑（俗稱：蠟類潤滑劑）。
沒有氧化的石蠟、聚乙烯蠟基本都是外滑劑。
氧化后的乙烯蠟, 屬于略帶有內(nèi)滑的外滑劑.
一般熔點低（100。C以下）的蠟類潤滑劑，熱穩(wěn)定性較差，180~200。C開始分解。工廠一般把這類低熔點的蠟類潤滑劑當(dāng)作“前期潤滑劑”或“中期潤滑劑＂
同時，蠟類潤滑劑的熱穩(wěn)定性與合成的方式關(guān)系較大：由聚合方式合成的蠟比熱裂解生成的蠟熱穩(wěn)定性要好。
６、脂肪酰胺潤滑劑
硬脂酸乙撐二酰胺，油酸酰胺和芥酸酰胺等在ＰＶＣ中有爽滑作用，屬于外滑劑，但由于相對容易造成析出和游離氨基會導(dǎo)致ＰＶＣ變色，現(xiàn)在市場上相對在ＰＶＣ上使用酰胺類潤滑劑較少了。
酰胺類潤滑劑在聚烯烴樹脂使用較為廣泛。國內(nèi)目前廠商也在酰胺潤滑劑上做結(jié)構(gòu)改良，取得了良好的使用性能。
７、其他類型潤滑劑
硅油、含氟類聚合物等，由于析出影響印刷、生產(chǎn)加工難以控制、成本相對較高等因素，并未被廣泛使用。丙烯酸類潤滑劑成本也相對較高，潤滑作用基理與一般潤滑也略有不同。
四、潤滑劑的選用
潤滑劑的種類繁多，每個具體產(chǎn)品又有具體不同的特點，能熟悉每個具體的潤滑劑產(chǎn)品性能優(yōu)缺點、使用方法，有利于我們更好設(shè)計出優(yōu)秀的配方。這需要現(xiàn)場技術(shù)人員長期的實踐和驗證，并不斷總結(jié)實際應(yīng)用的經(jīng)驗。
關(guān)于如何選用合適的潤滑劑，我們在實踐探索了一定的方法和根據(jù)：
1、潤滑劑得分子結(jié)構(gòu)
對使用潤滑劑的分子結(jié)構(gòu)的了解，包括官能團(tuán)、鏈長、單雙鍵、分支鏈、異構(gòu)化等的了解，有助于對潤滑劑性能做初步的判定。
但在化學(xué)上，同一種類的物質(zhì)，結(jié)構(gòu)上有微小的不同，可能導(dǎo)致性能上會有天壤之別。比如：同一分子結(jié)構(gòu)的物質(zhì)有時順式與反式化學(xué)結(jié)構(gòu)的性能和作用，就會很大不同。所以在考察某個潤滑劑時，分子結(jié)構(gòu)只能是初步性能的判定，不能過于匆忙武斷。
2、潤滑劑的極性
如前面介紹，根據(jù)相似相溶的原理，PVC是極性材料，潤滑劑是極性還是非極性物質(zhì)，大致可以作為內(nèi)潤滑、外潤滑的界定。
極性上須把握“相似”或稱為“相近”兩字。如果同為極性材料，但與PVC極性相差較大，也不會很好的相溶。
3、潤滑劑的耐熱性
潤滑劑的耐熱性一直以來是被大多生產(chǎn)技術(shù)人員所忽視的一個重要指標(biāo)！ 潤滑劑的耐熱性指潤滑劑抵抗受熱分解或受熱材料性能改變的能力。
潤滑劑的使用環(huán)境是在高溫的物料、機(jī)器螺桿、螺筒、模具中，如果潤滑劑在使用的溫度下已經(jīng)受熱分解或材料性能改變了，那將無法起到潤滑的作用。同時，受熱分解的殘留物質(zhì)分解物還將影響PVC制品的性能和外觀。我們常常看到模頭焦料、制品表面有拉絲等缺陷，往往與潤滑劑耐熱不足分解有極大的關(guān)系。
所以我們常�？吹�，如果使用耐熱性差的潤滑劑，比如硬脂酸、石蠟、熔點低的PE蠟等，加工后期往往潤滑不足，造成加工困難，或是制品表面光澤度差等現(xiàn)象，那是因為分解失效了后期潤滑不足。如果這時我們再加入耐熱好的PE蠟、酯類外滑劑或高品質(zhì)耐熱好的氧PE蠟，就能解決問題。
很多技術(shù)員在設(shè)計配方時，經(jīng)常會搭配“前期潤滑劑”，“中期潤滑劑”，“后期潤滑劑”。以經(jīng)驗言之：如此才保證加工的前中后期有完整的潤滑體系，使加工順利。 其實，這是因為大部分的“前期潤滑劑”在加工中期就開始分解失效了，大部分“中期潤滑劑”在加工后期開始分解失效了。
假如有一種潤滑劑，有極好的耐熱性，在前期就起外潤滑作用，中期、后期都不分解失效，那么這一個潤滑劑就同時具備了“前期潤滑劑”，“中期潤滑劑”，“后期潤滑劑”的作用。
如前面我們介紹酯類潤滑劑知道：酯類潤滑劑熔點低，在45~65C之間，但酯類潤滑劑具有良好的耐熱性，一般耐熱溫度范圍從200C~320C, 在PVC加工基本不會失效和分解。所以酯類外潤滑劑可以同時具有前期、中期、后期潤滑的效果。這也是酯類潤滑劑在PVC配方總體添加量要少近一半的原因，因為基本沒有消耗掉和分解。
如何測試和知道一個潤滑劑的耐熱性，規(guī)范嚴(yán)格一些的做法是進(jìn)行熱失重測試（TGA測試），但由于TGA測試相對復(fù)雜和設(shè)備昂貴，一般工廠有條件可以進(jìn)行烘箱熱測試簡單的評估。
4、潤滑劑的耐揮發(fā)性
同樣的，潤滑劑的耐揮發(fā)性一直以來也被大多生產(chǎn)技術(shù)人員所忽視。耐揮發(fā)性指在一定溫度下材料抵抗由固態(tài)或液態(tài)變?yōu)闅怏w的能力。
如果一個潤滑劑，有良好的潤滑效果，同時也有良好的耐熱性， 但是在加工中大部分氣化揮發(fā)掉了，那么這個潤滑劑也不是一個好的潤滑劑。比如十六十八醇，硬脂酸等。
判定或測試潤滑劑的揮發(fā)度，一般可以參考一個指標(biāo)：閃點。閃點越高，一般耐揮發(fā)性越好。
特別也提到下，酯類潤滑劑都有比較好的耐揮發(fā)性，閃點大致都在210~240度，甚至更高。一般在PVC加工溫度下極少有揮發(fā)。
實際生產(chǎn)中，如果抽真空口析出嚴(yán)重，一般是由潤滑劑揮發(fā)造成的。
5、潤滑劑的熔點
潤滑劑的熔點，常常被很多技術(shù)人員作為對潤滑劑的唯一評判標(biāo)準(zhǔn)，其實這是一個認(rèn)識的誤區(qū)。熔點作為潤滑劑的各種評價中的一個指標(biāo)，其有一定的局限性和不準(zhǔn)確性。
熔點只能作為潤滑劑起效的一個判定指標(biāo)，而不能作為起潤滑效果溫度范圍的判定。如上面兩小節(jié)講，起潤滑效果加工溫度范圍更重要的指標(biāo)是潤滑劑的耐熱性和耐揮發(fā)性。
很多技術(shù)人員形成一個模糊不準(zhǔn)確的概念：低熔點的潤滑劑對應(yīng)“前期潤滑”，中等熔點的潤滑劑對應(yīng)“中期潤滑”，高熔點的潤滑劑對應(yīng)“后期潤滑”。其實準(zhǔn)確的說法應(yīng)該是：低耐熱性和低耐揮發(fā)性的潤滑劑對應(yīng)“前期潤滑”，高耐熱耐揮發(fā)的潤滑劑對應(yīng)“后期潤滑”。
我們從化學(xué)物質(zhì)中知道，物質(zhì)熔點高低與物質(zhì)的耐熱性耐揮發(fā)性高低并沒有相對應(yīng)的關(guān)系。只能在某一品類的物質(zhì)可能有如此對應(yīng)的關(guān)系。比如：同是裂解法的PE蠟，熔點高些，分子量會較高，耐熱也較好些。但是如果同樣是PE蠟，低熔點的聚合法PE蠟有可能會比高熔點的PE蠟?zāi)蜔嵝愿�，后期潤滑更好�?/span>
而作為熔點只有45~65C的酯類潤滑劑，因為其優(yōu)秀的耐熱性和耐揮發(fā)性，它能同時具有良好的前期、中期和后期的潤滑性！ 此與有些技術(shù)人員以熔點來判定潤滑功效的認(rèn)識是相反的。
四、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�？梢詼p少添加總量，同時減少析出。
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。
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