润滑剂在塑料挤出制品中的应用探讨

石蜡、聚乙烯腊、氧化聚乙烯腊、硬脂酸、和硬脂酸钙是在PVC塑料制品挤出过程中常用润滑剂。因有机锡稳定剂不具备润滑作用且分散性较差，在采用有机锡稳定剂时，应适当加大石蜡和硬脂酸钙以及少量聚乙烯腊组成润滑体系可提供加工所需足够内外润滑平衡，且不存在污染和毒性；因部分铅盐本身具有外润滑性，在铅盐稳定体系中，采用聚乙烯腊或氧化聚乙烯腊作外润滑时，添加剂量不宜过多，一般在0.01-0.05份，若配方其他助剂无润滑作用，添加量可适当加大，一般为0.1-0.5份；因稀土本身亦不具备润滑性能，一般厂家生产稀土稳定剂均按挤出机剪切性能配置有不同品种润滑剂。采用稀土稳定剂时，应依据挤出机剪切性能进行选择。或在试生产时，依据型材成型情况，采用聚乙烯腊和硬脂酸钙弥补稳定剂中内滑或外滑不足，以平衡加工需要。

摩擦与润滑不平衡对塑料制品流变性能影响比较明显。外润滑不足时，熔体与螺杆及螺筒摩擦过大，加料峰及熔融峰均高且尖，扭矩较大，物料塑化时间及到达平衡时间较短，熔温升高很快，有可能发生粘壁现象，物料局部发热，制品表面泛黄，而且设备磨损和动力损耗也很大；外润滑适量时，加料峰及塑化峰均降低，物料塑化后，温度逐步升高有利于避免局部过热；外润滑过量时，加料峰很宽，各时期扭矩较低，这表明外滑过多有碍于树脂微粒界面破裂，熔融时间变长，物料与金属表面出现打滑现象，扭矩达平衡值时间会很长；内润滑过量时也可能导致塑化峰，加料峰宽及扭矩降低，主要是内润滑过量时不但起内润滑作用，也起外润滑作用；内外润滑剂用量均不足时，塑化纽矩很大，熔体粘附性严重，有可能提前分解；内外润滑剂均过量，析出严重，制品力学性能明显下降（如试样较脆），二次加工性能差，塑化扭矩很低；内润滑过少，外润滑过多，塑化时间较长，有可能出现析出；内润滑过多，外润滑过少，塑化时间较短，有严重粘附现象，有可能热稳定性变差。但两者扭矩变化与内外润滑平衡时相似。

由于不同品种润滑剂在挤出不同过程润滑剂发挥不同作用。脂类、醇类、脂肪酸、脂肪酸皂、石蜡、聚乙烯蜡等润滑剂，大致按润滑特性排列，从左到右是外滑增强，从右到左是内滑增强。

在硬质塑木低发泡产品挤出中，润滑剂品种和剂量的选择尤为重要，应根据挤出机各段螺杆压缩比，及剪切性能进行优化平衡配置。因低剪切挤出机易发生真空孔冒料和后两段熔体超温、过热现象，宜适量减少早期外润滑剂，以促进与均衡给料段和压缩段物料塑化，适量增加中期外润滑剂，以降低熔融段、计量段熔体摩擦热；因高剪切挤出机易发生前两段“挂料”粘壁，过塑化现象，宜适量增加前期外润滑剂，以减少加料段、压缩段物料摩擦热。

总之如挤出机给料段和压缩段“欠塑化”，表现为真空孔螺槽有粉料存在，可适量添加早期内滑剂；供料段与压缩段“过塑化”，表现为真空孔熔体过分光滑，或有挂料现象，可适当增加早期外润滑剂；熔融段与计量段“过塑化”，表现为熔体挤出时内筋发泡弯曲，可适当增加中期外润滑剂，过渡段或机头“过塑化”，表现为型坯表面泛黄，可适当增加后期外润滑剂。早期润滑主要以内外润滑剂平衡为主，中期和后期润滑主要以外润滑为主。

润滑剂加量和加工助剂加量及工艺温度是相辅相成的。在聚氯乙烯塑料制品挤出中，如发现真空孔物料过塑化，出现挂料现象，首先应减少加工助剂剂量，降低加料段、压缩段设定温度，依据物料塑化情况，再决定是否增加前期外润滑剂剂量；如发现挤出熔坯内筋发泡，弯曲，首先应降低熔融段、计量段设定温度或挤出速度，视型坯形体与截面质量变化，再决定是否增加中期外润滑剂剂量。防止两种作用不同的助剂（润滑剂和加工助剂）重叠添加，以利降低成本。

单一润滑剂润滑作用往往是有限的。在选择润滑剂品种时，一定要充分发挥润滑剂之间相互协调作用。由于单独使用石蜡或硬脂酸钙，增加用量均会使塑化温度提高或塑化扭矩下降。而两者并用则外滑效果比较显著。当总用量为2质量份时，石蜡/硬脂酸钙为3∶1比例时外滑作用最强，等量并用时，即可降低挤出机负载，又可获得制品良好力学性能。硬脂酸硬脂酸钙（钡）配合也有类似效果，总用量不变，硬脂酸钙（钡）比例增加，会使塑化速度和塑化度提高。硬脂酸钙是物美价廉内润滑剂和中后期热稳定剂。用量在1份时，也不影响初、中、后期润滑平衡，而硬脂酸铅在PVC刚开始受热及剪切力时即已经参与热稳定作用，并开始生成硬脂酸，发挥内润滑剂作用。(www.xing528.com)

从结构上讲，氧化聚乙烯腊含有少量极性基团而石蜡不含极性基团，故石蜡在pvc树脂间分散性要比氧化聚乙烯腊差一些。这应该是石蜡中初期外润滑作用强于氧化聚乙烯腊主要原因。而氧化聚乙烯腊熔点比石蜡高得多，因而在挤出后期作用更强能够赋予制品更高光亮度。

将具有相似化学结构低熔点和高熔点润滑剂并用，可以发挥两种作用，首先是熔点变化，当温度升高时，低熔点润滑剂首先熔融，由于结构相似，将会渗入或溶入高熔点润滑剂分子间，即是所谓相似相溶，削弱分子间作用力，降低熔点，促进熔融，甚至形成多组分共熔体，使边界润滑作用温区加宽。例如，将65℃石蜡和硬脂酸钙并用后，硬脂酸钙熔点可以降至105℃。此外，低熔点的润滑剂在较高温度下一般都具有较低黏度，易生成界面润滑膜，但在较高熔体压力下，界面剪切作用增强，这种低黏度界面润滑膜易被破坏，高熔点润滑对低熔点润滑剂具有增粘作用，使界面润滑膜在高剪切作用下依然可以保持良好。

由于聚氯乙烯是极性高分子、润滑剂分子中极性基团、如羟基、烯胺、酯基等极性及含量就决定其与聚氯乙烯相容度，极性越接近聚氯乙烯，与聚氯乙烯相容度越好，内润滑作用越强，反之润滑剂和聚氯乙烯相容度较差时，就会向表面迁移，起界面润滑作用。润滑剂与聚氯乙烯相容度差有两个方面，一方面分子是非极性的，如羟类，有机硅氧皖、含佛树脂，极性越低，外润滑越强，有些化合物甚至可以作脱模剂使用。另一方面分子中含有极性基团，当这类润滑剂向表面迁移时，极性基团就可以和金属有较好物理或化学作用。当极性和非极性润滑剂并用时，可形成多分子层界面润滑膜，并且在这个润滑膜中，它们各自发挥着不同作用，一般极性润滑剂分子极性基团与金属表面和聚氯乙烯粒子具有较好作用，而非极性润滑剂分子处于极性润滑剂非极性基团之间，在聚氯乙烯粒子和金属表面形成了复合多分子层界面润滑膜，这种复合润滑膜具有更好和更可靠润滑作用。可以充分发挥各自优点，有利于形成界面润滑状态，提高润滑效果，减少润滑剂用量，降低成本。

在挤出生产中更换碳酸钙品种或剂量时，要尤其注意碳酸钙活化处理情况。一般碳酸钙都以硬脂酸、硬脂酸盐或者硬脂酸单甘油酯作表面处理剂，表面处理剂种类、用量、处理质量好怀，将直接影响挤出制品润滑体系选择。硬脂酸偏重于外滑，硬脂酸单甘油酯偏重于内滑，因此在确定润滑体系时应掌握碳酸钙基本情况，以免造成润滑过量或不足。

随配方中CPE剂量增加，物料塑化时间会明显缩短，需要加入适量外润滑剂，并尽量减少腊类润滑剂剂量，因为石蜡易溶于CPE改性剂中，不仅会降低润滑效果，还会影响制品低温冲击性能。适量添加具有均衡塑化的硬脂酸钙，以保证PVC树脂适宜塑化时间。

在选择润滑剂时应特别注意PVC树脂流动性，不同牌号或不同厂家生产的同一牌号树脂因分子量不同，流动性差异很大，流动性大小会影响物料塑化进程，流动性大树脂所需润滑剂用量较流动性小树脂要小。