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摘要：现有的方法及在PVC-U管材生产润滑机理进行了分析。实验证明润滑剂过量对材料塑化的影响。指出了使用润滑剂的原理。
关键词:PVC-U管;润滑剂;应用;塑化
PVC-U管生产中, 为了改善物料与设备、物料之间的润滑，使PVC易于加工，提高加工速度和产品表面光洁度，在配料时通常添加0.1～0.5份润滑剂。在实际生产中，发现润滑剂的用量对材料的塑化甚至管道的机械性能，如水力阻力起着至关重要的作用。
1 PVC-U管配料中润滑剂的种类
在进行PVC-U管材生产过程中使用的润滑油主要分为两种。一种和聚氯乙烯有一定的相容性，其作用是减少各组分的内摩擦，提高材料的流动性，是内润滑剂。如硬脂酸、单硬脂酸甘油酯和硬脂酸酯、木糖醇酯等。还有就是与PVC的相容性差，在加工过程中，表面沉淀与物料接触，从而降低了接触粘合和摩擦表面，如石蜡、聚乙烯蜡、矿物油、硅油等外部润滑剂。在实际生产中，这两种润滑剂是相对的，没有严格的标准。在不同的加工温度下，内外润滑油将起到改变作用，往往具有内外润滑两种作用。
2 PVC-U管配料中润滑剂的存在方式
可以说它属于PVC-U管中非常主要的构成部分，一定的内外润滑剂添加量通常保持内外润滑的平衡。这种管材一直在开发多功能、复合稳定剂广泛应用。
2.1 金属皂稳定剂具有良好的润滑性，如硬脂酸钙、硬脂酸钡，本身具有润滑作用。
2.2各种复合稳定润滑剂应运而生
例如，南京金陵的DP08复合铅稳定剂和钙锌复合稳定剂，是一种新型的稀土稳定剂和润滑剂结铅盐，作为一个整体；而作为1000型高效复合稳定剂扬子江重庆杨凡化工有限公司，标准的Q / cjh302实施- 2000。（我们用的较多的是南京金陵的DP08复合铅稳定剂和钙锌复合稳定剂，改成这些品种）
2.3活性轻质碳酸钙的加入
活化的轻质碳酸钙的一般选择，表面处理的活化剂通常由钛酸酯或硼酸酯活化。在硬脂酸钙中加入2%左右的硬脂酸。
3润滑剂的作用机理
在加工过程中，其颗粒结构PVC-U，将发生重要的变化。在较低的加工温度下，由于热和剪切力，粒子分解成初级粒子，并且随着温度的升高，初级粒子被部分压碎。当加工温度较高时，一次粒子完全粉碎，晶体熔化，晶界消失，形成二维网络。这个过程被称为熔化或凝胶，并通常被称为塑化[ 1 ]。与橡胶不同，PVC没有分子结构，没有交联结构，但在产品中形成结晶网络。在室温下，溶剂不渗透到结晶网的分子段之间，而结晶网络结合了无定形部分，使产品在丙酮或两氯乙烷浸泡时很难膨胀，并且几乎没有溶解的部分。塑化度的是产品的结晶度的反映，对PVC初级粒子熔融程度。PVC塑化后，结晶度的变化一般不超过10%，可是结晶起到了非常显著的作用，在对于产品自身机械性能加以强化的方面。塑化度可以说与树脂的分子量有着非常密切的关系，在加工过程中起到剪切作用。它与原料配方、加工温度、螺杆转速、模具阻力等有关。
内部润滑剂在PVC熔体分子链的微观粒子的渗透和减少PVC树脂的表面之间的彼此作用，分子和分子内的链段的初级粒子，使得PVC树脂塑化熔体粘度有所减少，并且提升自身的流动性。其机理是由于极性基团和长链烷基在内部润滑剂的化学结构中的非极性基团。PVC增塑的极性基团，与PVC树脂润滑剂极节点具有一定的亲和力，形成一个键可以更复杂，从而减弱或消除PVC交织段易扩散边界之间的分子间吸引力的PVC层粒子容易消失，促进PVC树脂塑化。PVC塑化后，润滑剂的极性基团减弱熔体分子间和分子内的链段之间的相互吸引，使PVC树脂容易流动，降低熔体粘度，从而起到内润滑作用。此外，长链润滑剂（碳原子数在12以上）烷基与PVC树脂相容性差，相互亲和力小，屏蔽PVC颗粒相互分离，分子易使滑动，类似于纯物理效果的润滑剂。然而，当过量的润滑剂使聚合物变形，分子链容易滑动和转动，使内部摩擦，延迟解体和熔体塑化PVC颗粒。
由于外部润滑剂与PVC相容性差，金属壁之间只有位于熔融PVC和PVC宏观颗粒熔融加工设备之间，降低熔体与螺杆之间的摩擦系数、剪切熔体没有足够的热量，物料不会使得PVC树脂产生塑化，塑化效果。外润滑剂的润滑效果与一般润滑剂不同，主要是基于物理作用。在PVC增塑，它均匀地包覆在PVC颗粒表面，使颗粒相互滑动，阻碍扩散粒子段粘连，造成颗粒消失，减缓和延迟塑化。在PVC中它被排除在PVC塑化熔体表面，并形成液态润滑膜，减少了金属表面的粘附力和PVC熔体和加工设备的摩擦力，从而降低了局部过热，提高了PVC的热稳定性。
4润滑剂对 PVC-U管材生产产生的影响
PVC-U管生产厂家经常要考虑原料的变化,由于原料的差异,虽然经过调整温度、螺杆转速等工艺参数,仍不能获得良好的塑化度。
表1显示的情况下，实践案例为基本公式，复合稳定剂，润滑剂的含量，PVC树脂粉、碳酸钙为挤压试验因素，根据国家标准GB／T10002.1 2006二氯甲烷浸渍试验和液压试验比较。
4.1 原料
三种PVC树脂粉：（1）SG5型，西安化工厂；（2）4型盐锅峡化工厂；（3）SG5型，粘107号~ 109，热稳定性~ 150度130。
两种稳定剂：（1）熊牌复合稳定剂，德国；（2）高效稳定剂；市售。
两种碳酸钙填充材料：（1）新乡生产的轻质活性钙：（2）市场上的活性钙。
润滑剂：聚乙烯蜡，硬脂酸。
ACR、CPE等。
4.2设备
高速捏合机, 冷却混合机 ,江苏产 ;Υ65锥形双螺杆挤出机,上海产。
4.3 挤出工艺 :生产规格:D200。
表3的结果表明：（1）不同稳定剂的润滑系统存在巨大差异，润滑油的量有利于增加塑化度；（2）对PVC树脂粉高聚合度增加润滑剂用量降低树脂的熔融粘度；热稳定性差的要求的提高份数如果稳定剂的使用。稳定剂平滑成分高，应减少润滑剂用量；（3）活化低填料，润滑剂应少用。
5润滑剂用量遵循的原则
润滑系统是成熟的，一方面要有利于降低聚氯乙烯剂温度应降低；熔体的粘度，提高原材料和设备的流动性，减少接触表面的摩擦，方便管处理；另一方面，应通过塑化塑化度低延迟。大部分的PVC树脂粉，用PVC-U管材厂填料和稳定剂有很大变化。另外，管材规格的差异，挤出机与挤出模之间的差异也要求润滑剂的适当调整。
使用润滑油的量应遵循下列原则：
（1）高聚合度树脂粉末，适当增加内润滑剂；
（2）用含有润滑成分的复合稳定剂进行润滑。
（3）润滑应在公式中平衡，以避免加工困难；
（4）树脂粉稳定性差，稳定剂用量增加，润滑剂应适当减少；
（5）添加填料时，润滑剂应适当增加；
（6）加工温度高时，聚合物易于与加工设备连接，润滑剂应适当增加；
（7）使用较大的加工设备时，聚合物胶粘剂的表面会增加，润滑剂也会增加；
（8）过多的润滑剂会降低材料的塑化程度，削弱管道的力学性能。
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论文作者:张虎
论文发表刊物:《防护工程》2017年第12期
论文发表时间:2017/9/21
标签：润滑剂论文; 塑化论文; 稳定剂论文; 树脂论文; 管材论文; 粒子论文; 作用论文; 《防护工程》2017年第12期论文;