潤滑劑可分為外潤滑劑和內(nèi)潤滑劑兩種,外潤滑劑的作用主要是改善聚合物熔體與加工設(shè)備的熱金屬表面的摩擦。它與聚合物相容性較差,容易從熔體內(nèi)往外遷移,所以能在塑料熔體與金屬的交界面形成潤滑的薄層。內(nèi)潤滑劑與聚合物有良好的相容性,它在聚合物內(nèi)部起到降低聚合物分子間內(nèi)聚力的作用,從而改善塑料熔體的內(nèi)摩擦生熱和熔體的流動性。常用的外潤滑劑是硬脂酸及其鹽類;內(nèi)潤滑劑是低分子量的聚合物。有的潤滑劑還有其他的功用。實際每一種潤滑劑都有可以實現(xiàn)某一要求的作用,總是內(nèi)外潤滑共同作用,只是在某一方面更突出一些。同一種潤滑劑在不同的聚合物中或不同的加工條件下會表現(xiàn)出不同的潤滑作用,如高溫、高壓下,內(nèi)潤滑劑會被擠壓出來而成為外潤滑劑。
在塑料薄膜的生產(chǎn)中,我們還會遇到一些粘連現(xiàn)象,比如在塑料薄膜生產(chǎn)中,兩層膜不易分開,這給自動高速包裝帶來困難。為了克服它,可向樹脂中加入少量增加表面潤滑性的助劑,以增加外部潤滑性,一般稱作抗粘連劑或爽滑劑。一般潤滑劑的分子結(jié)構(gòu)中,都會有長鏈的非極性基和極性基兩部分,它們在不同的聚合物中的相容性是不一樣的,從而顯示不同的內(nèi)外潤滑的作用。按照化學(xué)組分,常用的潤滑劑可分為如下幾類:脂肪酸及其酯類、脂肪酸酰胺、金屬皂、烴類、有機(jī)硅化合物等。
潤滑劑在塑料的實際加工中具有多種效能,例如在混煉、壓延加工時,能防止聚合物粘著料筒,抑制摩擦生熱,減小混煉轉(zhuǎn)矩和負(fù)荷,從而防止聚合物材料的熱劣化。在擠出成型時,可提高流動性,改善聚合物料與料筒和模具的黏附性,防止并減少滯留物。另外還能改善薄膜的外觀和光澤。
從加工機(jī)械角度來看,在混煉、壓延、搪塑等成型加工中,外潤滑劑有重要作用,在擠出、注射成型中,內(nèi)潤滑劑則更有效果。
潤滑劑的用量一般在0.5%~1%,選用時應(yīng)注意:
1. 聚合物的流動性能已滿足成型工藝的需要,則主要考慮外潤滑的作用,以保證內(nèi)外平衡;
2. 外潤滑是否有效,應(yīng)以它能否在成型溫度時,在塑料面層結(jié)成完整的液體薄膜為準(zhǔn),因此外潤滑劑的熔點應(yīng)與成型溫度接近,但要相差10℃~30℃方能形成完整的薄膜;
3.不降低聚合物的力學(xué)強(qiáng)度以及其他物理性能。
在生產(chǎn)中選擇潤滑劑時,應(yīng)使之達(dá)到以下要求:
4. 潤滑效能高而持久;
5. 與樹脂的相容性大小適中,內(nèi)部、外部潤滑作用的平衡;不噴霜、不易結(jié)垢;
6. 表面引力小,粘度小,在界面處的擴(kuò)展性好,易形成界面層;
7. 盡量不降低聚合物的各種優(yōu)良性能,不影響塑料的二次加工性能;
8. 本身的耐熱性和化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)良,在加工中不分解、不揮發(fā);
9. 不腐蝕設(shè)備,不污染薄膜,沒有毒性。
但是,單純使用一種潤滑劑,往往難以達(dá)到目的,需幾種潤滑劑聯(lián)合使用,近年來復(fù)合潤滑發(fā)展很快,在選擇時,可以多角度地來看待潤滑劑的作用。
常用的潤滑劑有硬脂酸、硬脂酸丁酯、油酰胺、乙撐雙硬脂酰胺等。
很多石蠟類物質(zhì)可作為潤滑劑,如天然石蠟,液體石蠟(白油),微晶石蠟等,但作用卻各有差別。天然石蠟多用做外部潤滑,可作為多種塑料的潤滑劑、脫模劑,一般用量0.2~1phr,但其相容性、熱穩(wěn)定性和分散性不是很好,用量不能過大,好與內(nèi)潤滑劑并用;而白油多用做PVC、PS的內(nèi)潤滑劑,潤滑性能好、熱穩(wěn)定性也很好,一般用量0.5phr。它們均為無毒品,能用于食品包裝。另有一種微晶石蠟:在塑料加工中它也被用作潤滑劑,用量1~2Phr,熱穩(wěn)定性和潤滑性比普通石蠟好。
低分子量的聚合物也廣泛地用做潤滑劑,如聚乙烯蠟、低分子量聚丙烯,其內(nèi)、外潤滑性都較好,且無毒。聚乙烯蠟適用于PVC等材料擠塑、壓延加工,用量一般是0.1~1phr,可提高加工效率,防止薄膜粘連,改善填料或顏料的分散性,相容性和透明性不是很好;不規(guī)整結(jié)構(gòu)低分子量聚丙烯可作為硬質(zhì)PVC,PE的潤滑劑,性能優(yōu)良,能改善其它助劑的分散性,用量在0.05~0.5phr。