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塑料润滑剂的简介

文章出处:网责任编辑:作者:人气:-发表时间:2017-09-07 10:25:00

随着国内外塑料加工技术的不断开发和塑料加工设备的大量应用,为了提高加工速度、降低能耗,提高塑料制品质量,尤其是表观质量,塑料润滑剂的品种和数量都得到了迅速发展,作为塑料的一种加工助剂,塑料润滑剂已经有几十年的历史。

 

一.润滑剂的概述

在机械运行或材料加工过程中,存在着金属与金属之间、加工材料与加工机械之间的摩擦力,为了减少各种摩擦造成的严重磨损,产品质量差,生产效率低等一些列问题,生产上广泛使用润滑剂。

润滑剂是一种能够在表面与表面之间形成隔离层或修复不平滑表面的物质。根据应用对象的不同,可分为:机械运行用润滑剂、载荷添加剂、塑料成型用润滑剂、材料加工用润滑剂、纤维加工用油剂和纺织纤维用油剂。

其结构特点:由亲水性官能团和疏水性烷基链组成。

 

二.润滑剂的分类

高分子材料在成型加工时,存在着熔融聚合物分子间的摩擦和聚合物熔体与加工设备表面间的摩擦,前者称为内摩擦,后者称为外摩擦。
内摩擦会增大聚合物的熔融流动粘度,降低其流动性,严重时会导致材料的过热、老化;外摩擦则使聚合物熔体与加工设备及其他接触材料表面间发生粘附,随温度升高,摩擦系数显著增大。

因此根据摩擦类型的不同,所需的润滑剂分为:内润滑剂和外润滑剂两种。

(1)内润滑剂:在塑料加工前的配料中,加入与聚合物有一定相容性的润滑剂,并使其均匀地分散到材料中,能使树脂分子之间的摩擦力减少而起润滑作用。

(2)外润滑有两种方法:

一种是在高分子材料成型加工时,将润滑剂涂布在加工设备的表面上,让其在加工温度下熔化,并在金属表面形成一“薄膜层”,将塑料熔体与加工设备隔离开来,不致粘附在设备上,易于脱膜或离辊;

另一种是将与聚合物相容性很小,在加工过程中很容易从聚合物内部迁移到表面上,从而形成隔离层的物质,在加工前配料时加入,使其分散到塑料中,而在加工过程中迁移到表面,起到润滑作用。

 

三.润滑剂的作用

大多数的润滑剂兼其两种作用,只是相对强弱不同,就一种润滑剂而言,它的作用可能随聚合物种类、加工设备和加工条件,以及其他助剂的种类和用量的不同而发生变化,故很难确定它属于哪一类。

不管是内润滑剂还是外润滑剂,其作用都是降低聚合物熔体的粘度,防止聚合物在加工过程中和加工机械的粘连,降低聚合物加工温度,提高产品内在和外观质量,提高加工速率。

因此,润滑剂是塑料加工中不可缺少的一类助剂。

 

四.润滑剂的使用原则

不同的应用对润滑剂有着不同的要求,理想的润滑剂应满足如下要求:

1、润滑效能高而持久。

2、与树脂的相容性大小适中,内外润滑作用平衡,不喷霜、不易结垢。

3、表面张力小,粘度小。

4、不降低聚合物的力学性能及其他的性能。

5、热稳定性和化学稳定性好,高温加工中不分解、不挥发、不与其他助剂发生反应。

6、不腐蚀设备,不污染制品,无毒。

 

五.润滑剂的作用机理

关于润滑剂的作用机理比较为人们接受的是塑化机理、界面润滑和涂布隔离机理。

1.内润滑-塑化机理

为了降低聚合物分子之间的摩擦(内摩擦),需加入与聚合物有一定相容性的润滑剂,称之为内润滑剂,其结构及其在聚合物中的状态类似于增塑剂,所不同的是润滑剂分子中,一般碳链较长、极性较低。

以聚氯乙烯为例,润滑剂和材料的相容性较增塑剂低很多,因而仅有少量的润滑剂分子能像增塑剂一样,穿插于聚氯乙烯分子链之间,略为削弱分子间的相互吸引力,但润滑剂不会过分降低聚合物的玻璃化温度Tg和强度等,这是与增塑剂作用的不同之处。

 

2.外润滑-界面润滑机理

外润滑剂主要特点是它和聚合物的相容性很小,甚至不相容。在加工过程中,在压力作用下很容易从混合物料中挤出,移析到表面或在混合物料和加工机械的界面处,润滑剂分子取向排列,极性基团向着金属表面,通过物理吸附或化学键,形成一个润滑剂分子层。在熔融聚合物和加工设备、模具间形成润滑界面,对聚合物熔体和加工设备起到隔离作用,减少了两者之间的摩擦,使材料不粘附在设备上。

如果润滑剂形成一层隔离膜,彻底消除混合物料和设备壁之间的粘附,这种过于润滑作用并不好,因为在这种情况下,混合物料和设备之间会出现打滑现象,混合物料得不到塑化应有的剪切应力。

润滑界面膜的粘度和润滑效率,取决于润滑剂的熔点和加工温度。一般润滑剂的分子链愈长,愈能使两个摩擦面远离,润滑效果愈大,润滑效率愈高。

 

3.外润滑-涂布隔离机理

对加工模具和被加工材料完全保持化学惰性的物质称为脱模剂。将其涂布在加工设备的表面上,当其中加入待成型聚合物时,脱模剂便在模具与聚合物的表面间形成连续的薄膜,从而达到完全隔离的目的,由此减少了聚合物熔体与加工设备之间的摩擦,避免聚合物熔体对加工设备的粘附,而易于脱模、离辊,从而可提高加工效率和保证质量。

脱模剂和防粘剂(开口剂)等均可视为润滑剂的特殊应用。脱模剂一般用于注塑时使制品能顺利从模具中被顶出的场合。其作用是减少脱模力(粘附力),一般分为外涂脱模剂(把一种与塑料相容性极小的物质涂覆在模具表面,例如硅油类)及润滑剂兼内脱模剂。随着生产强度不断加大,现代化连续生产的要求,一般均采用润滑剂兼脱模剂。

 

六.结束语

目前市场上虽然有很多不同的塑料润滑剂,但其成熟的产品多为单一性能的塑料润滑剂,国内外对它的研究至今还很肤浅,仍以开发新品种、扩展新功能为主,还没有真正意义上经典的规律和理论,因此,对润滑剂的研究依旧在不断进行中。

 

参考文献
杨士亮, 杨宏伟, 马玉红,等. 塑料润滑剂的发展现状及应用[J]. 广州化工, 2013, 41(2):20-21.


 

 

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