PVC混料基础配方的得出和各种加工助剂的添加是影响PVC成品品质的一个关键。除了基础配方的稳定体系和其他相关的改性体系之外,润滑剂对产品的外观、加工工艺以及产品各项理化性质都有较大的影响。尽管如此,由于添加的润滑剂占体系的比例较低,润滑剂所发挥的作用往往被人们所忽略,而正确选择润滑剂的种类和配比比例确是生产PVC异型材的关键所在。因此,在生产PVC成品的时候润滑剂就变得异常重要。
目前,国内PVC用润滑剂的种类仍然大部分集中在脂肪酸盐类上,通过这些传统润滑剂进行复合使用基本上可以满足大部分工业上的生产。而国外关于润滑剂的相关研究则更多的是为了满足新型PVC材料的生产。因此,PVC润滑剂所产生的润滑效果和它的相关机理一直以来都备受人们的关注。
1.2聚氯乙烯
工业上合成聚氯乙烯(PVC)一般采用乙烯法直接合成。反应方程式如下:
这种方法生产出的PVC分子链中存在较多的叔碳氯、烯丙基氯、双键结构、头—头结构、支链结构等不稳定的缺陷结构,从而使得PVC分子热稳定性差,容易脱出HCl。因此,在PVC的分解时,分子链中会引进较多的不饱和分子,最直观的反应就是影响树脂的抗老化性。
因此PVC树脂生产时会变得异常“粘”,造成这种“粘”的特性一方面是由于PVC分子内含有极性较强基团,导致PVC分子内部与分子之间的相互作用力比较强,进一步使得PVC分子流动性变弱,粘度增大。另一方面PVC加工时受热,导致PVC树脂局部温度过高,热分解作用加剧,导致PVC树脂粘度增大。以上两种原因形成的“粘”外在表现为PVC树脂不易脱落取出,内在表现为PVC流体间的剪切力变大。所以添加合适的润滑剂来削减这种摩擦力是一种可行的方案。
1.3润滑剂的选用
内润滑剂:内润滑剂由于自身带有极性,可以通过PVC树脂塑化前PVC粒子间隙所形成的毛细管进入PVC内部的分子链段中。润滑剂的极性基团可以快速的与PVC树脂的极性结点络合,有效的降低了PVC树脂分子间的作用力。同时,内润滑剂含有的长链烷基具有良好的形变功能,与PVC树脂的相容性不佳,因此在PVC树脂链段之间形成了局部润滑界面,从而减少了PVC链段间的作用力和增大了PVC链段的活动空间。基于以上的原因,在PVC被加热或者受到剪切力作用的时候,PVC树脂分子链从原本交错缠绕的状况下,变得容易拉升、扩散和相互渗透,PVC微粒间的有效界线慢慢消失,最终促进了塑化。注意的是这里所指的促进塑化作用和增塑剂的塑化作用并不相同。
外润滑剂:在PVC树脂塑化之前,外润滑剂通过对PVC微粒表面的润湿,在PVC微粒表面形成一层固-液界面层,包裹在微粒表面,形成一层外润滑薄膜,让微粒像水滴一样易于滚动,从而减少了PVC分子间的摩擦热,阻碍PVC分子链段的相互扩散和粘连,使得塑化延迟。
脂肪酸盐是一类使用广泛的润滑剂,根据选择的脂肪酸盐碳链长度的不同或金属阳离子的不同,我们可以得出相对应不同的润滑效果。从脂肪酸盐碳链从大到小分别使用硬脂酸盐、蓖麻油酸盐、油酸盐、棕榈酸盐、月桂酸盐。我们所选用的润滑剂均有以下几个标准:①能够均匀的混合在PVC混料中。②加工情况下不从PVC混料中渗出。③不影响PVC原有的机械性能。④对PVC成品外观无影响。
1.4转矩流变仪
转矩流变仪是一种可以模拟PVC加工过程的小型实验仪器,仪器一般配备一台图像显示的电脑。我们可以从连接的电脑记录的数据中直观的看出加工过程中时间和温度的对应变化。在模拟生产时PVC树脂除了要添加实验所需要的润滑剂外还需要按比例加入增塑剂如DINP、DOP。实验开始前我们需要先将转矩流变仪内部清洁干净,之后在将仪器组装好并进行升温,直至转矩流变仪每个部位温度均达到实验所需温度恒定不变后再投入物料。一般投入的物料质量应当按照仪器实际能容纳的标准来添加。实验过程中我们通过电脑记录各种参数随时间变化的关系,最后形成一张流变图。分析流变图后我们可以得出不同的润滑剂体系会使扭矩和塑化时间产生相应的变化,纵向比较不同润滑剂体系之间导致PVC塑化时间的不同,进而分析哪种润滑体系的润滑效果更加优良。 脂肪酸钡/锌对PVC润滑作用的研究(2):http://www.youerw.com/huaxue/lunwen_48936.html