淺談PVC潤(rùn)滑劑的選用和配方技術(shù)(二)
三、潤(rùn)滑劑的種類(lèi)
1、酸類(lèi)潤(rùn)滑劑
以硬脂酸為代表的一元羧酸是最普通與常用的外潤(rùn)滑劑。
脂肪酸（硬脂酸)由于雙分子共軛現(xiàn)象消除了大部分的極性，實(shí)際體現(xiàn)出來(lái)為非極性的物質(zhì)，是外滑的效果。
由于長(zhǎng)期的誤解與認(rèn)知的局限，有相當(dāng)普遍一部分技術(shù)人員在實(shí)際應(yīng)用中把硬脂酸當(dāng)做內(nèi)潤(rùn)滑使用，因此很多工廠生產(chǎn)的PVC制品存在先天的性能與外觀的不足。
同時(shí)，硬脂酸因?yàn)槭鞘崤c十八酸的混合物，其耐熱性和耐揮發(fā)性有較大的不足與局限。所以如果除去成本價(jià)格低廉的因素，在配方中我們提倡盡量少用硬脂酸。
2、醇類(lèi)潤(rùn)滑劑
脂肪醇以硬脂醇為代表，是一個(gè)非常優(yōu)秀的內(nèi)滑劑。但由于其較大的揮發(fā)性和成本較高，現(xiàn)在PVC加工生產(chǎn)中已極少用到脂肪醇類(lèi)的內(nèi)潤(rùn)滑劑了。
3、酯類(lèi)潤(rùn)滑劑
醇與酸的化合物---羧酸酯類(lèi)潤(rùn)滑劑簡(jiǎn)稱(chēng)為"酯類(lèi)潤(rùn)滑劑”。
由于合成酯的酸可以由是一元羧酸、二元羧酸、三元羧酸......,酸的碳鏈長(zhǎng)可以從碳四到碳三十幾。同樣的，合成酯的醇也可以由是一元醇、二元醇、三元醇....,醇的碳鏈長(zhǎng)也可以幾十個(gè)變化。 而且，酸和醇還存在不同官能團(tuán)與支鏈。所以酸與醇合成酯這種排列組合的可能性、種類(lèi)是驚人之多的。筆者有幸接觸國(guó)外專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)酯類(lèi)潤(rùn)滑劑企業(yè)，實(shí)際生產(chǎn)合成的酯類(lèi)產(chǎn)品就有達(dá)兩三千種之多。
由于酯類(lèi)產(chǎn)品具體品種數(shù)量驚人之多，其中就有非常優(yōu)秀的內(nèi)潤(rùn)滑劑和外潤(rùn)滑劑。由于酯類(lèi)結(jié)構(gòu)的特殊性，酯類(lèi)的外潤(rùn)滑劑與PVC的相溶性一般較好，而且具有比較高效的外滑效果，添加量較小。
酯類(lèi)潤(rùn)滑劑一般熔點(diǎn)在45~65C之間，最高不超過(guò)88C。但酯類(lèi)潤(rùn)滑劑普遍具有較好的耐熱性，一般耐熱范圍從200C~320C, 完全可以滿(mǎn)足PVC任何工藝溫度的要求。
同時(shí)，我們目前所知應(yīng)用的PVC內(nèi)潤(rùn)滑劑，都是酯類(lèi)的潤(rùn)滑劑。
4、金屬皂類(lèi)潤(rùn)滑劑
以硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、硬脂酸鋇等為代表的高級(jí)脂肪酸鹽，是PVC加工中重要的熱穩(wěn)定劑成分，又是PVC的潤(rùn)滑劑的一類(lèi)。
值得注意提的是，硬脂酸鈣一直被誤認(rèn)為是內(nèi)潤(rùn)滑，其實(shí)硬脂酸鈣是一外潤(rùn)滑劑。它之所以有“促進(jìn)塑化”的表現(xiàn)，是因?yàn)槠渥陨碛奢^大的粘度，摩擦大，類(lèi)似加工助劑。在生產(chǎn)中表現(xiàn)為使加工電流升高。
硬脂酸鈣與霍尼韋爾公司的氧化聚乙烯蠟AC316一樣，都是強(qiáng)外潤(rùn)滑劑，也有很高的熔體粘度，在很多技術(shù)工程師實(shí)際使用也誤認(rèn)為是內(nèi)潤(rùn)滑劑。這造成在配方設(shè)計(jì)中南轅北轍，一直存在的缺陷與不合理而不知。
5、烴類(lèi)潤(rùn)滑劑（ 俗稱(chēng)：蠟類(lèi)潤(rùn)滑劑）
石蠟、聚乙烯蠟等非極性烴化合物和氧化聚乙烯等帶極性化合物稱(chēng)為烴類(lèi)潤(rùn)滑劑（俗稱(chēng)：蠟類(lèi)潤(rùn)滑劑）。
沒(méi)有氧化的石蠟、聚乙烯蠟基本都是外滑劑。
氧化后的乙烯蠟, 屬于略帶有內(nèi)滑的外滑劑.
一般熔點(diǎn)低（100。C以下）的蠟類(lèi)潤(rùn)滑劑，熱穩(wěn)定性較差，180~200。C開(kāi)始分解。工廠一般把這類(lèi)低熔點(diǎn)的蠟類(lèi)潤(rùn)滑劑當(dāng)作“前期潤(rùn)滑劑”或“中期潤(rùn)滑劑＂
同時(shí)，蠟類(lèi)潤(rùn)滑劑的熱穩(wěn)定性與合成的方式關(guān)系較大：由聚合方式合成的蠟比熱裂解生成的蠟熱穩(wěn)定性要好。
６、脂肪酰胺潤(rùn)滑劑
硬脂酸乙撐二酰胺，油酸酰胺和芥酸酰胺等在ＰＶＣ中有爽滑作用，屬于外滑劑，但由于相對(duì)容易造成析出和游離氨基會(huì)導(dǎo)致ＰＶＣ變色，現(xiàn)在市場(chǎng)上相對(duì)在ＰＶＣ上使用酰胺類(lèi)潤(rùn)滑劑較少了。
酰胺類(lèi)潤(rùn)滑劑在聚烯烴樹(shù)脂使用較為廣泛。國(guó)內(nèi)目前廠商也在酰胺潤(rùn)滑劑上做結(jié)構(gòu)改良，取得了良好的使用性能。
７、其他類(lèi)型潤(rùn)滑劑
硅油、含氟類(lèi)聚合物等，由于析出影響印刷、生產(chǎn)加工難以控制、成本相對(duì)較高等因素，并未被廣泛使用。丙烯酸類(lèi)潤(rùn)滑劑成本也相對(duì)較高，潤(rùn)滑作用基理與一般潤(rùn)滑也略有不同。
四、潤(rùn)滑劑的選用
潤(rùn)滑劑的種類(lèi)繁多，每個(gè)具體產(chǎn)品又有具體不同的特點(diǎn)，能熟悉每個(gè)具體的潤(rùn)滑劑產(chǎn)品性能優(yōu)缺點(diǎn)、使用方法，有利于我們更好設(shè)計(jì)出優(yōu)秀的配方。這需要現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員長(zhǎng)期的實(shí)踐和驗(yàn)證，并不斷總結(jié)實(shí)際應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)。
關(guān)于如何選用合適的潤(rùn)滑劑，我們?cè)趯?shí)踐探索了一定的方法和根據(jù)：
1、潤(rùn)滑劑得分子結(jié)構(gòu)
對(duì)使用潤(rùn)滑劑的分子結(jié)構(gòu)的了解，包括官能團(tuán)、鏈長(zhǎng)、單雙鍵、分支鏈、異構(gòu)化等的了解，有助于對(duì)潤(rùn)滑劑性能做初步的判定。
但在化學(xué)上，同一種類(lèi)的物質(zhì)，結(jié)構(gòu)上有微小的不同，可能導(dǎo)致性能上會(huì)有天壤之別。比如：同一分子結(jié)構(gòu)的物質(zhì)有時(shí)順式與反式化學(xué)結(jié)構(gòu)的性能和作用，就會(huì)很大不同。所以在考察某個(gè)潤(rùn)滑劑時(shí)，分子結(jié)構(gòu)只能是初步性能的判定，不能過(guò)于匆忙武斷。
2、潤(rùn)滑劑的極性
如前面介紹，根據(jù)相似相溶的原理，PVC是極性材料，潤(rùn)滑劑是極性還是非極性物質(zhì)，大致可以作為內(nèi)潤(rùn)滑、外潤(rùn)滑的界定。
極性上須把握“相似”或稱(chēng)為“相近”兩字。如果同為極性材料，但與PVC極性相差較大，也不會(huì)很好的相溶。
3、潤(rùn)滑劑的耐熱性
潤(rùn)滑劑的耐熱性一直以來(lái)是被大多生產(chǎn)技術(shù)人員所忽視的一個(gè)重要指標(biāo)！ 潤(rùn)滑劑的耐熱性指潤(rùn)滑劑抵抗受熱分解或受熱材料性能改變的能力。
潤(rùn)滑劑的使用環(huán)境是在高溫的物料、機(jī)器螺桿、螺筒、模具中，如果潤(rùn)滑劑在使用的溫度下已經(jīng)受熱分解或材料性能改變了，那將無(wú)法起到潤(rùn)滑的作用。同時(shí)，受熱分解的殘留物質(zhì)分解物還將影響PVC制品的性能和外觀。我們常�？吹侥ｎ^焦料、制品表面有拉絲等缺陷，往往與潤(rùn)滑劑耐熱不足分解有極大的關(guān)系。
所以我們常�？吹�，如果使用耐熱性差的潤(rùn)滑劑，比如硬脂酸、石蠟、熔點(diǎn)低的PE蠟等，加工后期往往潤(rùn)滑不足，造成加工困難，或是制品表面光澤度差等現(xiàn)象，那是因?yàn)榉纸馐Я撕笃跐?rùn)滑不足。如果這時(shí)我們?cè)偌尤肽蜔岷玫?/span>PE蠟、酯類(lèi)外滑劑或高品質(zhì)耐熱好的氧PE蠟，就能解決問(wèn)題。
很多技術(shù)員在設(shè)計(jì)配方時(shí)，經(jīng)常會(huì)搭配“前期潤(rùn)滑劑”，“中期潤(rùn)滑劑”，“后期潤(rùn)滑劑”。以經(jīng)驗(yàn)言之：如此才保證加工的前中后期有完整的潤(rùn)滑體系，使加工順利。 其實(shí)，這是因?yàn)榇蟛糠值摹扒捌跐?rùn)滑劑”在加工中期就開(kāi)始分解失效了，大部分“中期潤(rùn)滑劑”在加工后期開(kāi)始分解失效了。
假如有一種潤(rùn)滑劑，有極好的耐熱性，在前期就起外潤(rùn)滑作用，中期、后期都不分解失效，那么這一個(gè)潤(rùn)滑劑就同時(shí)具備了“前期潤(rùn)滑劑”，“中期潤(rùn)滑劑”，“后期潤(rùn)滑劑”的作用。
如前面我們介紹酯類(lèi)潤(rùn)滑劑知道：酯類(lèi)潤(rùn)滑劑熔點(diǎn)低，在45~65C之間，但酯類(lèi)潤(rùn)滑劑具有良好的耐熱性，一般耐熱溫度范圍從200C~320C, 在PVC加工基本不會(huì)失效和分解。所以酯類(lèi)外潤(rùn)滑劑可以同時(shí)具有前期、中期、后期潤(rùn)滑的效果。這也是酯類(lèi)潤(rùn)滑劑在PVC配方總體添加量要少近一半的原因，因?yàn)榛緵](méi)有消耗掉和分解。
如何測(cè)試和知道一個(gè)潤(rùn)滑劑的耐熱性，規(guī)范嚴(yán)格一些的做法是進(jìn)行熱失重測(cè)試（TGA測(cè)試），但由于TGA測(cè)試相對(duì)復(fù)雜和設(shè)備昂貴，一般工廠有條件可以進(jìn)行烘箱熱測(cè)試簡(jiǎn)單的評(píng)估。
4、潤(rùn)滑劑的耐揮發(fā)性
同樣的，潤(rùn)滑劑的耐揮發(fā)性一直以來(lái)也被大多生產(chǎn)技術(shù)人員所忽視。耐揮發(fā)性指在一定溫度下材料抵抗由固態(tài)或液態(tài)變?yōu)闅怏w的能力。
如果一個(gè)潤(rùn)滑劑，有良好的潤(rùn)滑效果，同時(shí)也有良好的耐熱性， 但是在加工中大部分氣化揮發(fā)掉了，那么這個(gè)潤(rùn)滑劑也不是一個(gè)好的潤(rùn)滑劑。比如十六十八醇，硬脂酸等。
判定或測(cè)試潤(rùn)滑劑的揮發(fā)度，一般可以參考一個(gè)指標(biāo)：閃點(diǎn)。閃點(diǎn)越高，一般耐揮發(fā)性越好。
特別也提到下，酯類(lèi)潤(rùn)滑劑都有比較好的耐揮發(fā)性，閃點(diǎn)大致都在210~240度，甚至更高。一般在PVC加工溫度下極少有揮發(fā)。
實(shí)際生產(chǎn)中，如果抽真空口析出嚴(yán)重，一般是由潤(rùn)滑劑揮發(fā)造成的。
5、潤(rùn)滑劑的熔點(diǎn)
潤(rùn)滑劑的熔點(diǎn)，常常被很多技術(shù)人員作為對(duì)潤(rùn)滑劑的唯一評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，其實(shí)這是一個(gè)認(rèn)識(shí)的誤區(qū)。熔點(diǎn)作為潤(rùn)滑劑的各種評(píng)價(jià)中的一個(gè)指標(biāo)，其有一定的局限性和不準(zhǔn)確性。
熔點(diǎn)只能作為潤(rùn)滑劑起效的一個(gè)判定指標(biāo)，而不能作為起潤(rùn)滑效果溫度范圍的判定。如上面兩小節(jié)講，起潤(rùn)滑效果加工溫度范圍更重要的指標(biāo)是潤(rùn)滑劑的耐熱性和耐揮發(fā)性。
很多技術(shù)人員形成一個(gè)模糊不準(zhǔn)確的概念：低熔點(diǎn)的潤(rùn)滑劑對(duì)應(yīng)“前期潤(rùn)滑”，中等熔點(diǎn)的潤(rùn)滑劑對(duì)應(yīng)“中期潤(rùn)滑”，高熔點(diǎn)的潤(rùn)滑劑對(duì)應(yīng)“后期潤(rùn)滑”。其實(shí)準(zhǔn)確的說(shuō)法應(yīng)該是：低耐熱性和低耐揮發(fā)性的潤(rùn)滑劑對(duì)應(yīng)“前期潤(rùn)滑”，高耐熱耐揮發(fā)的潤(rùn)滑劑對(duì)應(yīng)“后期潤(rùn)滑”。
我們從化學(xué)物質(zhì)中知道，物質(zhì)熔點(diǎn)高低與物質(zhì)的耐熱性耐揮發(fā)性高低并沒(méi)有相對(duì)應(yīng)的關(guān)系。只能在某一品類(lèi)的物質(zhì)可能有如此對(duì)應(yīng)的關(guān)系。比如：同是裂解法的PE蠟，熔點(diǎn)高些，分子量會(huì)較高，耐熱也較好些。但是如果同樣是PE蠟，低熔點(diǎn)的聚合法PE蠟有可能會(huì)比高熔點(diǎn)的PE蠟?zāi)蜔嵝愿茫笃跐?rùn)滑更好。
而作為熔點(diǎn)只有45~65C的酯類(lèi)潤(rùn)滑劑，因?yàn)槠鋬?yōu)秀的耐熱性和耐揮發(fā)性，它能同時(shí)具有良好的前期、中期和后期的潤(rùn)滑性！ 此與有些技術(shù)人員以熔點(diǎn)來(lái)判定潤(rùn)滑功效的認(rèn)識(shí)是相反的。
四、PVC配方潤(rùn)滑體系設(shè)計(jì)的要點(diǎn)
1、完整的潤(rùn)滑體系= 外滑劑+外/內(nèi)滑劑 +內(nèi)滑劑
2. 潤(rùn)滑體系成分越簡(jiǎn)單越好，組分越多，可能出現(xiàn)問(wèn)題副作用越多
3. 內(nèi)滑劑添加量要比外滑多才起作用。
4.添加內(nèi)滑劑有利提高物性，一定程度減少析出作用
5.酯、蠟協(xié)同使用，增加潤(rùn)滑效果。可以減少添加總量，同時(shí)減少析出。
總而言之，PVC潤(rùn)滑劑的選用和配方技術(shù)是一門(mén)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)積累的學(xué)問(wèn)，需要技術(shù)人員不斷在實(shí)際生產(chǎn)中不斷總結(jié)、思考與探索。
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