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影响塑料配料在加工中润滑性的因素有那些?

发布于:2018年02月08日 来源:www.fuhai360.com
[摘要]1、PVC润滑剂化学结构的影响 1、环状分子比链状分子的润滑性差。 2、在同系链状分子中,分子量越大,碳链越长,其外润滑性越好。

  1、化学结构的影响

1、环状分子比链状分子的润滑性差。

2、在同系链状分子中,分子量越大,碳链越长,其外润滑性越好。

3、链状分子的极性原子和双键增加其与聚合物的相容性,增强其内润滑性特征。

4、链状分子的极性基团位于分子链端部比位于其它位置时的润滑性好。

5、链状分子中,同碳数分子因存在支链会增加外润滑作用特征。

  2、树脂的影响

   不同树脂与指定润滑剂的相容性大小不同,表现不同润滑性。如硬脂酸、硬脂酸酰胺、硬脂酸酯等对极性PVC、聚酰胺其内润滑作用,但对非极性聚乙烯、聚丙烯则显示外润滑作用。

润滑性还与PVC的分子量、分子量分布及聚合方法有关。这与润滑剂被树脂吸收的速率有关。

  3、加工条件的影响

   温度提高,部分润滑剂挥发而使润滑效果降低,但同时,提高温度促进润滑剂与聚合物的相容性,导致原来的外润滑剂变成内润滑剂。如压延或辊炼初期,金属皂和硬脂酸主要表现为外润滑作用,但随受热时间延长,外润滑作用较小,出现粘辊现象。

提高加工过程的剪切作用,强迫相容性增加,外润滑性下降。

  4、润滑剂熔点和粘度的影响

塑料成型加工中的润滑性优劣与润滑剂膜层牢度有关。而润滑剂膜的形成和崩溃又取决于其熔点和加工温度下润滑剂熔体的粘度。

在成型温度下具有最低粘度的润滑剂的膜层容易破坏。

  5、共混聚合物的影响

ABS、CPE、MBS是改善PVC冲击性的聚合物改性剂。与润滑剂的相容性大,其中丁二烯组分使流动性变小,故必须加大润滑剂用量。

为改善PVC的加工流动性和制品的光泽,常添加一定量的氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物,由于其与润滑剂的相容性较大,需配用较多量的润滑剂。否则,体系过早凝胶化,发粘而失去加工性能,或制品表面光泽恶化。

  6、金属材质的影响

压延机的辊子用激冷铸铁加工而成,容易黏着聚合物。镀铬的压延辊则不易黏附。

在橡胶及PVC的压延加工中,常使用硬脂酸作润滑剂,其润滑效果与金属和脂肪酸经化学作用生成金属皂膜的润滑性有关。

对挤出而言,螺杆及机筒内的套筒常用氮化钢、铬钢及镀铬钢,对塑料熔体的黏附性较小。

  7、其它助剂的影响

在添加多量填充剂如碳酸钙、滑石粉、陶土等情况下,体系摩擦性较大,且填充剂对润滑剂的较大吸收,必修增大内、外润滑剂的用量才能正常加工。

热稳定剂中,金属皂本身就是润滑剂,而铅盐和大部分有机锡的润滑性很差。

一般,热稳定剂的润滑性大小:

金属皂>液体复合金属皂>铅盐>月桂酸锡>马来酸有机锡~=硫醇有机锡

   在含增塑剂的半硬质和软质PVC配方中,由于增塑剂本身的内润滑作用,在这类配方中一般可以不使用内润滑剂。

   其它助剂如抗静电剂、防雾剂、偶联剂、阻燃剂等会对塑料的润滑性产生一定影响。润滑剂用量过大,有过度润滑的危险,使其由内润滑转为外润滑,延迟PVC树脂的塑化。

   四、PVC管材件配料中润滑剂的种类

   PVC润滑剂可分为两种,外润滑剂的作用主要是它与聚合物相容性较差,容易从熔体内往外迁移,所以能在塑料熔体与金属的交界面形成润滑的薄层。内润滑剂与聚合物有良好的相容性,它在聚合物内部起到降低聚合物分子间内聚力的作用,从而改善塑料熔体的内摩擦生热和熔体的流动性。当然大多数的润滑剂都具有内外润滑剂的双重效果,而非单纯的一种作用,如硬脂酸,加工初期温度低或者用量多的情况下外部润滑特性占主导,温度升高后与pvc相容性提高用量合适的情况下主要起内部润滑作用。

   A、一类与聚氯乙烯有一定的相容性,其作用是降低各组份的内摩擦,增强物料的流动性,这一类为内润滑剂。如硬脂酸、甘油单硬脂酸酯和硬酯酸木糖醇酯等。

   B、另一类是与聚氯乙烯相容性较差,在加工过程中会析出至物料与设备接触的上,从而降低接触面上的黏附作用和摩擦力,即外润滑剂如石蜡、聚乙烯蜡、矿物油和硅油等。

   实际生产中两类润滑剂只是相对而言,并无严格划分标准。在不同加工温度下,内、外润滑剂的作用会发生变化,有时常兼具内外润滑两种作用。

   五、PVC-U制品加工中润滑剂的存在方式

   PVC润滑剂还分为低温润滑、中温润滑和高温润滑。低温润滑在加工的初期起作用,如石蜡、硬脂酸、单甘脂、硬脂酸丁酯、硬脂醇等;中温润滑在加工中期起润滑作用,如PE蜡、OPE蜡、硬脂酸铅、硬脂酸镉等;高温润滑在加工的后期起润滑作用如硬脂酸钙、硬脂酸钡等

   1)作为PVC管材配料中的组份,为保持内外润滑性的平衡,通常均加入一定量的内润滑剂和外润滑剂。

   2)大多数稳定剂都有一定程度的润滑性,PVC管材生产所使用的稳定剂,目前普遍采用复合稳定剂。

金属皂类稳定剂内润滑性好 如硬脂酸钙,硬脂酸钡等本身就具有润滑作用。

各种复合稳定润滑剂应运而生 ,将铅盐、稀土及润滑剂结为一体;

   六、润滑剂的选用准则及用量

1、依不同加工方法选择

a、压延成型——目的是防止粘辊、降低熔体粘度及提高流动性。润滑剂应用内润滑剂和外润滑剂配合使用,常用品种以金属皂为主,并适当配以硬脂酸;

b、挤出及注塑成型——目的是降低粘度、提高流动性及易于脱模。润滑剂一般以内润滑剂为主,主润滑剂一般以酯、蜡配合使用;

c、模压及层压成型——以外润滑剂为主,常用品种为蜡类润滑剂;

d、糊制品的成型——润滑剂用量较少,以内润滑剂为主,并以液体润滑剂为宜。

   2、依不同制品选用

   软制品 (软制品中因含有大里增塑剂,而增塑剂大都兼其有优良的润滑性,所以润滑剂的用量较少)

a、在透明膜配方中,选用金属皂类和液体复合稳定剂,配合使硬脂酸(用量小于0.5份);

b、对于吹塑膜,为防止粘连,可选用硬脂酸单甘油酯;

c、在电缆料配方中,如加入填料,可采用高熔点蜡0.3~0.5份为润滑剂。

硬制品(润滑剂的使用量大于软制品,对润滑性能要求较高)

a、透明无毒制品,如吹塑瓶及透明片材等,常用的有OP蜡及 PE蜡等,加入量为 0.3~0.5 份,也可与 0.5 份硬脂酸正丁酯或 0.5 份硬脂酸配合。

b、不透明制品如板材及管材等,常用金属皂、石蜡及硬脂酸并用。金属皂加入量为 1~2 份,石蜡及硬脂酸加入量为 0.3~0.5 份。

3、共混树脂的影响

a、为改善PVC的冲击性能,常共混ABS、CPE及MBS等树脂;但由于这些共混树脂与润滑剂相容性大,故需相应增加润滑剂使用量。

b、为改善PVC的表面光泽,常加入氯乙烯—乙酸乙烯酯共聚物,也需要相应增加润滑剂用量。

4、润滑剂与其它助剂的关系

a、PVC中的热稳定剂有一定的润滑作用,不同热稳定剂的润滑性大小如下: 金属皂>液体复合金属皂类>铅盐>月桂酸锡>马来酸锡、硫醇有机锡。因此,对于热稳定剂润滑作用大的,在其配方中可相应减少润滑剂的用量。有机硫醇锡类热稳定剂缺乏外润滑性,配方中需适当加入外润滑剂;而二丁基锡羧酸酯热稳定剂的外润滑作用突出,配方中可适当减少外润滑剂的用量。

b、加工助剂大都兼有外润滑功能,可相应减少润滑剂的加入量。

c、配方中含有大量非润滑填料时,应相应增加内、外润滑剂的加入量。

   5、润滑剂的用量

在一个配方中,一般应选用内、外润滑剂并用。润滑剂的用量随加工方法不同而异。

压延成型:内润滑剂--0.3~0.8份,外润滑剂--0.2~0.8份;

挤出及注塑:内润滑剂--0.5~1.0份,外润滑剂--0.2~0.4份。

   七、内外润滑平衡

   符合特定的加工设备要求的塑化时间和熔体粘度的润滑体系称为润滑平衡体系

1)合适的熔体流动性:加入内润滑剂尽可能降低熔体粘度,增大流动性,减少摩擦热生成。

2)合适的塑化时间:加入内外润滑剂调节塑化时间。

3)理想的防粘性:物料即不“打滑”影响输送,又不粘附加工设备。

   八、 润滑剂对制品生产的影响

   PVC管生产厂家经常要考虑原料的变化,由于原料的差异,虽然经过调整温度、螺杆转速等工艺参数,有时仍不能获得良好的塑化度。 目前主要采用复合稳定剂、润滑剂、PVC树脂粉、碳酸钙等进行配制。

  1、内外润滑不平衡产生现象

1)内外润滑剂用量不足。现象是塑化扭矩大,熔体粘附性严重,可能发生热分解。

2)内外润滑剂用量过大。现象是析出严重,制品力学性能下降,二次加工性能差。

3)内润滑剂较少,外润滑剂较多。现象是塑化时间较长,塑化扭矩大,有析出现象。

4)内润滑剂较多,外润滑剂较少。现象是塑化时间较短,熔体粘附性严重,可能发生热分解。

   2、润滑在制品配方中匹配性

(1)不同稳定剂的润滑体系匹配性有很大差异,适量的润滑剂配合有利于良好塑化度的获得;

(2)聚合度高PVC树脂粉要求增加内润滑剂用量以降低熔体粘度;热稳定性差的树脂粉要求增加稳定剂份数,若使用滑润成份高的稳定剂,则宜适量减少润滑剂用量;

(3)采用活化度低的填料时,润滑剂宜少用。

   九、PVC配方设计中润滑剂的使用应该遵循以下原则:

1、外润滑在保证制品不粘附金属表面,制品无变色糊料现象的前提下,量越少越好;

2、内润滑在保证不影响流动性、塑化的前提下,也要少用; 过量的润滑剂会降低物料塑化程度,消弱管材的力学性。

3、同样都是内润滑,尽量高中低温润滑剂协同使用,同样适用外润滑剂;

4、需要流动性好的制品,如型材、管件等,内润滑用量应略多于外润滑;不需要高的塑化度的制品,如管材,外润滑量占主导;

5、填充剂用量增加,润滑剂要相应适度增加,轻钙吸油值高重钙吸油值低,使用时应注意;

6、发泡制品尽量减少石蜡等影响发泡的润滑剂用量及使用,降低密度或者钙含量增加等都要适度提高润滑用量;

7、润滑不平衡,要定住一种润滑调另一种润滑的原则,便于快速查明原因,正常生产。避免造成加工困难:

8、聚合度高的树脂粉,内润滑剂应适当增加;

9、使用内含润滑成份的复合稳定剂时,润滑剂应适当减小;

10、稳定性差的树脂粉,稳定剂份数增加,润滑剂应当适当减少;

11、当加工温度高时,聚合物易与加工设备粘合,润滑剂应适当增加;

12、当使用较大的加工设备时,聚合物粘接的表面会增大,润滑剂应当增加;