PVC产品调配方,就是调润滑?带你了解pe蜡的作用

发表时间:2019-02-19 08:22

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大量的研究与实践表明:PVC-U的塑化程度在65%左右时,其各项力学性能最好,这就要求在加工PVC-U时必须掌握适当的塑化程度,内润滑剂在降低塑化扭矩的同时能促进塑化(缩短塑化时间),而外润滑剂在改善PVC-U的流动性的同时又能延迟塑化。


因而在设计PVC-U配方时,调整内、外润滑剂的比例及加入总量,就能调控PVC-U的塑化速率(塑化时间),而调控塑化速率则是内、外润滑作用平衡的重要研究内容。


1 润滑平衡的设计

润滑平衡的设计是PVC-U配方设计的最关键的一环。

1.1 润滑剂及润滑作用目前没有真正意义的理论及规律

对―般PVC-U配方设计而言,配方设计的难点及主要内容是内、外润滑剂种类的选择及它们的比例和加入总量的设计。润滑剂加入总量应适宜,而内、外润滑剂的比例更重要,尽管总量足够,但如果比例失调,也不合连续地生产出合格产品。


因为判断润滑剂的极性的根据是润滑剂的化学结构,即润滑剂分子中含有的羟基、酯基、羧基、酰胺基以及醚基、酮基等极性官能团的种类、数量及其与长链烷基的比例。



1.2 润滑作用的多变性

问题的复杂性还不仅如此,更为重要的是润滑剂与树脂的相容性(即润滑作用)还受其他条件的影响,尤其是其他润滑剂与增塑剂等助剂的影响更为显著,这种改变甚至可使内润滑剂变成外润滑剂,也就是说,同一种润滑剂的润滑作用会随着添加量的不同,随着配方中其他助剂组成的不同,随着加工条件的不同而改变。



1.3 内、外润滑平衡的多样性

事实上,不同类型的加工设备如双螺杆及单螺杆挤出、注塑、压延等设备,均要求各自不同的润滑平衡。严格地讲,同类设备、不同生产厂家的产品,甚至同一台设备,旧的与新的设备,对润滑平衡均有不同的要求。不同类型的产品,如管材、片材、膜以及异型材,要有各自不同的润滑平衡。


对于一般PVC-U而言,配方设计的关键是内、外润滑剂种类、比例及加入总量的设计,就是润滑平衡的设计。



2 润滑平衡的研究方法


对于润滑平衡的设计来讲,既不精楚内、外润滑剂在配方中实际的润滑作用强度,又不知其他润滑剂及其他助剂对其润滑作用影响的具体情况。


最简单的方法,是用只问最后结果,不管其作用机理如何的宏观概括研究方法,即只考虑因素(内、外润滑剂和其他助剂)对最终结果(润滑平衡)的贡献的研究法,也就是不管内、外润滑剂及其他助剂之间如何相互作用及其影响程度的大小,只看它们对润滑平衡最终结果的综合影响的方法。



3 润滑平衡的定义及其定量表述

内、外润滑剂品种适当,内、外润滑剂比例与加入总量适当,达到适当的塑化速率及熔体粘度(扭矩流变曲线上适当的塑化时间及塑化扭矩)。


3.1 适当的塑化时间

润滑平衡既不是个固定值,又因缺乏润滑作用的基础数据,所以造成定量表述润滑平衡很困难。因此,只能用对比类推法对润滑平衡进行研究。


结果发现:润滑平衡体系在扭矩流变曲线上的塑化时间对应于挤出机2/3左右的位置,也就是对应挤出机塑化段将结束、均化段将开始的位置。如果不是润滑平衡体系,其塑化时间对应于挤出机的位置将有所改变。


塑化时间对应挤出机的位置小于2/3时期,则过度塑化,对于PVC-U而言有可能热分解,物料发黄;塑化时间对应挤出机的位置大于2/3时,则塑化度不够,制品较糙、发脆。


由上述分析可得出结论:可以用扭矩流变曲线上的塑化时间作为定量判断润滑体系是否处于平衡状态的标准。


3.2 适当的塑化扭矩

对于PVC-U而言,在塑化扭矩处的物料粘度比较接近实际塑料加工即将结束时的熔体粘度。所谓内、外润滑剂比例及总量适当是指能满足工艺要求的用量,使树脂具有较合适的塑化速率、熔体粘度及适当粘附性,从而保证加工设备能经济地、连续地生产合格或优质的产品。


另外挤出机虽然也给出了扭矩值或主机电流值,但它们是表示固体树脂由玻璃态逐渐转变为高弹态、粘流态整个过程的平均扭矩值或平均消耗的能量,并不能正确地反映树脂在塑化时的黏度或扭矩值。

4 生产及实验室中如何判断内、外润滑平衡

外润滑剂用量不足则有黏附现象,塑化时间短,试样表面不光滑;外润滑剂过量则塑化时间明显延长,力学性能下降,变脆,可能有析出现象,严重时手拭有油样感觉。内润滑剂用量不足则塑化扭矩较大、塑化时间较长;内润滑剂过量则塑化时间较短、塑化扭矩较小,但热稳定时间也变短,有热分解现象,试样内壁不光滑。

5 内、外润滑剂的比例及总量的确定

内、外润滑剂的品种或牌号确定后,要确定内、外润滑剂的使用比例及在配方中的加入总量。


只有确定一个合适的内、外润滑剂的比例及加入总量,才能合理地兼顾PVC树脂熔体的流动性、防粘性及塑化速率,才能满足特定的加工设备、工艺及制品的特殊要求,也只有这样的润滑体系才能保证经济地、连续地生产合格或优质产品,即达到润滑平衡。


(1)标准样的测试:把一定质量的试样加到扭矩流变仪中,在一定转速及温度下测小其塑化时间、塑化扭矩及热分解时间等参数。


(2)改变内润滑剂的品种和数量,改变塑化扭矩值使其接近标准样的数值。也就是改变PVC熔体流动性,即熔体粘度。


(3)在基本调整好树脂熔体粘度或塑化扭矩的前提下,通过改变外润滑剂的品种与数量,调整塑化时间,使之比标准样略有延长,大概延长3%左右。外润滑剂在一定范围内也能影响塑化扭矩,随着外润滑剂用量的增加,塑化扭矩值也有所降低。


要特别注意的时的塑化扭矩值绝对不能高于标准样的数值,必须比标准样的塑化扭矩值略低,约降低1%~2%为宜。


(4)防粘附性:如果塑化扭矩及塑化时间基本满意以后,防粘附性仍然不足,可以适当按比例增加内、外润滑剂的用量,如果感觉物料已经不粘流变仪混合头的转子,则有可能是润滑剂总量过量,达到了高水平的润滑平衡。


(5)放大实验:把实验(4)初步确定的配方在生产中进行放大实验,考察并发现存在的问题,如粘附严重或扭矩过大,主机电流过大,或塑化率过大、过小等。可以有针对性地调整润滑体系。如此反复几次即可设计出比较满意的、并能满足特定设备及工艺要求的润滑平衡体系。


(6)如果没有标准配方,可向有技术力量的国外大型热稳定剂或润滑剂的生产厂商索要参考配方,按参考配方试生产一次,找出加工过程及制品质量存在的问题。制品质量问题包括内在质量是否符合标准、二次加工性是否满意。


外观质量问题包括:颜色是否泛黄、或有黑点、黑灰色或黄色条纹,表面是否光亮、内壁是否凹凸不平等。


按上述实验程序进行改进实验,或用价格低的产品对原参考配方中的进口润滑剂进行取代实验。

6 增加润滑体系的操作弹性

好的润滑体系不仅具有润滑作用强、润滑剂用量少及前述的一些优良性质,还应具有较宽的操作弹性,如配料比的微小差异、工艺条件波动(如温度、主机转速的变化等)时,塑料加工从业者希望润滑体系仍然处于平衡状态。这就要求内、外润滑剂不仅要强强搭配,还应具有较大的操作弹性。


这可以从两方面加以解决:


不用或少用易挥发的润滑剂(像石蜡、Hst及硬脂酸丁酯等较易挥发),在整个加工的中、后期,因温度等工艺参数的波动而影响了它们挥发的程度,从而造成平衡系统失衡。


用一些既有极性基团又有超长烷基的化合物,如褐炼酸的衍生物,脂肪酸、脂肪醇的低分子聚酯类OPE等内、外润滑剂,内、外润滑剂均能在不同程度上自动调节润滑平衡。



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