塑料加工中潤(rùn)滑劑是一個(gè)重要的加工助劑,其作用是賦予塑料潤(rùn)滑性,以減少有害摩擦并防止制品界面粘附。對(duì)于PVC和其它熱塑性樹脂而言,潤(rùn)滑劑依其功能可分為內(nèi)潤(rùn)滑劑和外潤(rùn)滑劑,目前市場(chǎng)上產(chǎn)品多為單一性能的潤(rùn)滑劑,其功能受到限制,研制一種既有內(nèi)潤(rùn)滑性又有外潤(rùn)滑性的產(chǎn)品無(wú)疑是有意義的。
1配方設(shè)計(jì)塑料潤(rùn)滑劑的內(nèi)、外潤(rùn)滑性在嚴(yán)格意義上說沒有明顯的界限,但單一組分的物質(zhì)要同時(shí)滿足塑料加工中的外潤(rùn)滑性和內(nèi)潤(rùn)滑性是困難的,我們選取脂肪酰胺類作為外潤(rùn)滑組分,它的熔點(diǎn)高,具有特殊的界面潤(rùn)滑作用,酰胺化合物有一定的表面活性,能使填料、顏料等分散性提高,并有抗靜電功能。采用脂肪酸酯類物質(zhì)作為內(nèi)潤(rùn)滑組分,由于脂肪酸酯類物質(zhì)的酯基和未酯化的羥基的存在而使得極性較大,與PVC極性樹脂的相容性較好,具有強(qiáng)親和性。選取乙撐雙硬脂酰胺(EBS)為外潤(rùn)滑組分,硬脂酸單甘酯(GMS)為內(nèi)潤(rùn)滑組分。
2乙撐雙硬脂釀胺(EBS)的合成EBS的通常合成方法有:(1)硬脂酸與胺類化合物反應(yīng);(2)硬脂酸酯與胺類化合物反應(yīng);(3)硬脂酰氯與胺類反應(yīng);(4)腈化合物水解。以上4種合成方法,以第1種最為簡(jiǎn)單,反應(yīng)條件不苛刻,且制備過程無(wú)污染。故選硬脂酸與胺類化合物反應(yīng)。胺類選用乙二胺,一步合成EBS.采用一步法合成EBS,其實(shí)質(zhì)過程是兩個(gè)過再經(jīng)加熱過程,使胺鹽分解,脫去二分子水,得到EBS,反應(yīng)式為:成鹽的過程是一個(gè)放熱反應(yīng),應(yīng)控制反應(yīng)溫度,如溫度過高,會(huì)導(dǎo)致胺解反應(yīng),使胺鹽色澤加深,從而最終影響產(chǎn)品顏色,適合的溫度為100 ~120*Q不能高于120 *C.胺鹽的分解是可逆過程,在提高物料溫度,達(dá)到分解溫度時(shí),應(yīng)迅速地將水移出反應(yīng)系統(tǒng),才能使胺解過程進(jìn)行到底,溫度控制在150~230C需要指出的是,在成鹽階段,雖然過程很容易進(jìn)行,但該過程是放熱反應(yīng),乙二胺容易揮發(fā)而使投料比不準(zhǔn)確,影響反應(yīng),故應(yīng)使乙二胺適當(dāng)過量。在胺解階段,其過程所需I丨2002―08― I丨王立新,男,工程師,1983年畢業(yè)于貴州工學(xué)院化工系,一直從事技術(shù)工作。
王立新:復(fù)合塑料潤(rùn)滑劑的制備及應(yīng)用助劑的時(shí)間與脫水速度有直接關(guān)系。
3單硬脂酸甘油酯(GMS)的合成單硬脂酸甘油酯的合成方法主要有:甘油酯化法、酯交換法、縮水甘油法、化學(xué)基因保護(hù)法及油脂水解法等。甘油酯化法與其它方法相比,工藝成熟并且簡(jiǎn)單,其特點(diǎn)是單脂的含量占60%~ 70%,有30%~40%的雙脂,還有少量的三脂以及硬脂酸和甘油。如要提高單脂含量,需經(jīng)分餾法處理,其成本會(huì)大大增加而且工藝復(fù)雜,要求的真空度為1 ~1.5Pa設(shè)備條件難以達(dá)到要求。而GMS作為塑料潤(rùn)滑劑在混有二脂的狀況下內(nèi)潤(rùn)滑性能會(huì)有下降,但從經(jīng)濟(jì)成本考慮,采用甘油酯化法是可以接受的O其反應(yīng)式為:CH2OC——R CH2OH配比:n(硬脂酸):n(甘油)=1:1.5,催化劑采用堿性固體催化劑(如NaOH),用量為硬脂酸的0.1%,反應(yīng)溫度為180~200時(shí)間為3~4h. 4復(fù)合塑料潤(rùn)滑劑的制備將乙撐雙硬脂酰胺和單硬脂酸甘油酯分別粉碎,經(jīng)適當(dāng)?shù)谋壤浞只旌暇鶆颍?jīng)造粒機(jī)擠出即得到具有塑料內(nèi)潤(rùn)滑性和外潤(rùn)滑性的一包裝的潤(rùn)滑劑。
5復(fù)合潤(rùn)滑體系對(duì)PVC塑料加工應(yīng)用的影響5.1擠出試驗(yàn)設(shè)備:Y20單螺桿擠出機(jī)。擠出條件:溫度C;轉(zhuǎn)速,40r/min.擠出實(shí)驗(yàn)結(jié)果列于表1.表1擠出試驗(yàn)結(jié)果編號(hào)硬脂酸/石蠟擠出量/(擠出表面從表1數(shù)據(jù)可知,GMS/EBS潤(rùn)滑體系比硬脂酸/石蠟潤(rùn)滑體系的擠出量要高,特別在GMS、EBS各占50%時(shí)擠出量比硬脂酸/石蠟潤(rùn)滑體系高25.13%,但在8皿3占30%,瓦83占70%時(shí)的擠出表面光潔度下降,外觀較差。
5.2沖擊試驗(yàn)試驗(yàn)方法依據(jù)GB1043―93;試驗(yàn)設(shè)備:SK―160B,雙輥簡(jiǎn)塑煉機(jī);XCT*500,沖擊試驗(yàn)機(jī);潤(rùn)滑劑用量:1為硬脂酸/石蠟(1:1),1份;2為GMS/EBS(1:1),1份。沖擊試驗(yàn)結(jié)果列于表2.表2沖擊試驗(yàn)結(jié)果樣品平均值從表2可知,GMS/EBS潤(rùn)滑體系的沖擊性能優(yōu)于硬脂酸/石蠟潤(rùn)滑體系。
5.3電性能試驗(yàn)試驗(yàn)結(jié)果列于表3.表3電性能測(cè)試結(jié)果樣品平均值從表3可知,以GMS/EBS作為復(fù)合潤(rùn)滑體系,體積電阻率增高,對(duì)于PVC電纜料較為有利。6結(jié)語(yǔ)GMS/EBS體系復(fù)合塑料潤(rùn)滑劑用在PVC塑料中,潤(rùn)滑效果較好,對(duì)于制品的物理性能也有改善,但其最佳用量還需作進(jìn)一步的研究。