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    造成PVC润滑剂初期及中后期润滑作用失衡的原因

    造成PVC润滑剂初期及中后期润滑作用失衡的原因主要有以下方面:

    一、挥发性

    熔点低的液体石蜡、天然石蜡、硬脂酸、硬脂酸正丁酯等挥发性较大,作初期润滑剂,用量不宜多。而熔点较高(一般在100℃以上)的费托蜡、PE蜡、OPE蜡挥发性较小,可作为中期、后期润滑剂。只有熔融后,润滑剂才形成润滑薄膜(外润滑剂),也更易渗入到PVC各层粒子之中(内润滑剂)。初期润滑剂熔点低、易挥发,其挥发部分易冷凝而堵塞真空系统,或冷凝在注塑模具内,影响熔接痕的力学性能。

    二、化学结构的改变

    硬脂酸盐是常用的热稳定剂兼润滑剂,它在硬质PVC加工中可能转变为金属氯化物和硬脂酸盐。如以往常用碱式硬脂酸铅、硬脂酸铅,它们在加工中可能转变为PbCl2及HSt。HSt、硬脂酸铅和碱式硬脂酸铅的润滑性及挥发性不同。如原来的润滑体系内外润滑作用是平衡的,在加工后期,转变成HSt后,由于化学结构改变,内外润滑作用就不平衡了。在润滑体系中,慎用碱式硬脂酸铅及硬脂酸铅,用时需与石蜡、PE蜡配合。

    通过对硬脂酸铅及HSt分子结构分析可知:铅原子及氢原子在与其他电负性较强的基团成键后,均显示正电性,对带有自由电子的金属的原子均有亲和力。但是Pb元素是第6周期第ⅣA元素,有多层(甚至有4f层)核外电子,电子的相互排斥作用,使它对外层电子的吸引力较弱,成键性相对较差。而氢原子只有一个核外电子,成键失去电子后,就成了带正电裸露的质子核,极易与自由电子结合生成化合物。所以硬脂酸铅与金属表面形成络合键的能力较HSt差。HSt的羧基部分与带有自由电子的金属表面形成强化学吸附键,长链烷基部分与烷烃(如石蜡、聚乙烯蜡等)互溶,形成由硬脂酸及羧基加固的、“铆固作用”强的润滑薄膜。硬质PVC常用的外润滑剂石蜡、PE蜡是非极性的烷基化合物,与PVC及加工设备的金属表面只能形成作用力很小的物理吸附层,在180℃—200℃及强剪切力作用下,这层吸附层——润滑膜——容易被破坏。所以与HSt配合使用可提高了石蜡、PE蜡润滑膜对PVC及金属表面的黏合强度及撕裂强度,增强石蜡、PE蜡的外润滑作用。

    三、电负性及标准电极电位的影响

    含铅稳定剂长期热稳定性好,能很好地保持PVC的色泽,抑制PVC形成共轭双键,防止制品变色。具有初期热稳定作用的金属皂,其金属元素需右较强的配位能力,能取代不稳定的氯原子,能抑制PVC变色,如含Zn、Cd元素的皂类。不同金属原子或离子吸引电子的能力不同,决定了金属皂在PVC中的稳定作用。金属原子的电负性越大或标准电极电位越高,该原子或对应的金属离子吸引电子的能力越大,越容易与负电性大的元素形成络合键中间体,继而形成新的化合物。

    在硬质PVC配方中,比较硬脂酸钡、硬脂酸钙、硬脂酸铅热稳定剂的活性,可以看出钡皂、钙皂是最不活泼的,它们是中后期热稳定剂。硬脂酸钙是硬质PVC常用的内润滑剂,其添加量即使为l质量份也不会影响润滑体系的初期、中期、后期的润滑平衡。而锌皂、镉皂、铅皂相对钡皂、钙皂要活泼得多,所以它们都具有初期热稳定剂的作用。

    四、润滑剂析出

    1、内润滑多了,流动性很好,塑化时间变短,但是多余的内润滑会转变成外润滑效果,造成析出,例如硬脂酸、硬脂酸钙造成的析出及结垢问题;

    2、外润滑多了,塑化变差,变慢,因为跟PVC相容性差,加多后会造成严重析出;

    3、润滑剂中的小分子物质影响,举个很经典的例子,单甘脂,本身单甘脂是一种很好的内润滑剂,但是由于厂家生产过程中为降低成本,添加多量的甘油,造成单甘脂中含有很多甘油成分,甘油分子量低,很容易在PVC加工过程中的析出,实际好的单甘脂添加量正确,是不会造成析出的,单甘脂还是薄膜材料中的防雾剂、液滴剂。

    当然,内外润滑也不能太少,讲求内外润滑平衡。内润滑太少,流动性不好,塑化时间延长,扭矩大。外润滑太少,流体发粘,造成糊料或者光泽度不够等现象。