2024年4月25日发(作者：钊白易)
30
塑料助剂2003年第3期(总第39期)
讲座
PVC塑料门窗异型材的配方设计
(续)
王佩璋
(北京工商大学,北京,100037)
2.2润滑剂
2.2.1润滑剂的作用
润滑剂的作用是降低物料之间及物料和
加工设备表面的摩擦力,从而降低熔体的流
动阻力,降低熔体粘度,提高熔体的流动性,
避免熔体与设备的粘附,提高制品表面的光
洁度等。
根据不同成型方法,其润滑作用侧重不
同:压延成型,防止熔料粘辊;注射成型,
提高流动性和脱模性;挤出成型,提高流动性
和口模分离性;压制及层压成型,利于压板与
制品分离。
2.2.2润滑剂的分类
按润滑剂成份分类,主要有饱和烃和卤
代烃类、脂肪酸类、脂肪酸酯类、脂肪族酯胺
类、金属皂类、脂肪醇和多元醇类等。
按润滑剂的作用分类,分为内、外润滑
剂,主要是依其与树脂的相容性大小来区
分。内润滑剂与树脂亲和力大,其作用是降
低分子间的作用力;外润滑剂与树脂的亲和
力小,其作用是降低树脂与金属表面之间的
摩擦。
内外润滑剂之分只是相对而言,并无严
格划分标准。在极性不同的树脂中,内、外润
滑剂的作用有可能发生变化。例如硬脂酸
醇、硬脂酸酰胺、硬脂酸丁酯及硬脂酸单甘油
酯对极性树脂(如PVC及PA)而言,起内润
滑作用;但对于非极性树脂(如PE、PP),则
显示外润滑作用。相反,高分子石蜡等与极
性树脂相容性差,如在极性PVC中用做外润
滑剂,而在PE、PP等非极性树脂中则为内
润滑剂。
在不同加工温度下,内、外润滑剂的作用
会发生变化,如硬脂酸和硬脂醇用于PVC压
延成型初期,由于加工温度低且与PVC相容
性差,主要起外润滑作用;当温度升高后,与
PVC相容性增大,则转变为内润滑剂作用。
按润滑剂的组成可分为:饱和烃类、金属
皂类、脂肪族酰胺、脂肪酸类、脂肪酸酯类及
脂肪醇类。
2.2.2.1饱和烃类
饱和烃类按极性可分为非极性烃(如
聚乙烯蜡和聚丙烯蜡)、极性烃(如氯化石
蜡、氧化聚乙烯等)。饱和烃类按分子量大小
可分为液体石蜡(C
16
~C
21
)、固体石蜡
(C
26
~C
32
)、微晶石蜡(C
32
~C
70
)及低分子量
聚乙烯(分子量1000~10000)等,主要用于
PVC无毒外润滑剂。
(1)液体石蜡,俗称白油,为无色透明液
体,可用作PVC的透明性外润滑剂,用量为
0.5phr左右,用量大会严重影响焊角强度。
(2)固体石蜡,又称为天然石蜡,白色固
体,可用作PVC的外润滑剂,用量为0.1~
1.0
p
hr,用量太大会影响透明度。
(3)微晶石蜡,又称为高熔点石蜡,外观
为白色或淡黄色固体,因结晶微细而称为微晶
石蜡。其润滑效果和热稳定性好于其他石蜡,
在PVC中用量较小,一般为0.1~0.3phr。
(4)低分子量聚乙烯,又称聚乙烯蜡,外
观为白色或淡黄色固体粉末,透明性差,可
第3期王佩璋.PVC塑料门窗异型材的配方设计(续)
31
用于PVC挤出和压延加工外润滑剂,用量
一般为0.5phr以下。
(5)氧化聚乙烯蜡,为聚乙烯蜡部分氧化
产物,外观为白色粉末。有优良的内、外润滑作
用,透明性好,价格低,用量在0.2~1.0
p
hr。
(6)氯化石蜡,与PVC相容性好,透明性
差,与其他润滑剂并用效果好,用量0.5
p
hr
以下为宜。
2.2.2.2金属皂类
既是优良的热稳定剂,又是一种润滑剂,
其内、外润滑作用兼有,不同品种侧重稍有不
同,润滑性以硬脂酸钙、硬脂酸铅为最好。
2.2.2.3脂肪酰胺
包括单脂肪酰胺和双脂肪酰胺两大类,
单脂肪酰胺主要起内润滑作用,主要品种包
括乙基双硬脂酰胺、N,N-亚乙基双蓖麻醇
酸酰胺等。
2.2.2.4脂肪酸类
如硬脂酸,是仅次于金属皂类而得到广
泛应用的润滑剂,可用于PVC,用量少时,起
内润滑作用;用量大时,起外润滑作用。硬脂
酸的加入量低于0.5
p
hr。
2.2.2.5脂肪酸酯类
(1)硬脂酸丁酯,外观为无色或淡黄色油
状液体,在PVC中以内润滑为主兼具外润滑
作用,用量0.5~1.5
p
hr。
(2)单硬脂酸甘油酯,代号GMS,外观为
白色蜡状固体,为PVC优良内润滑剂,对透
明性影响小,加入量低于1.5
p
hr,可与硬脂酸
并用。
(3)酯蜡和皂化蜡,主要指以褐煤蜡为
主要原料、经漂白等工序制成的后续产品。
漂白蜡有S蜡和L蜡,皂化蜡有O蜡和OP
蜡。主要用于HPVC,用量0.1~0.3phr。
2.2.2.6脂肪醇类
硬脂醇,外观为白色细珠状物,起内润滑
作用,透明性好,在PVC中用量0.2~
0.5phr,还可用于PS中,如季戊四醇,作为
PVC高温润滑剂,用量0.2~0.5
p
hr。
2.3加工改性助剂
2.3.1加工助剂的作用原理
由于PVC熔体延展性差,易导致熔体破
碎;PVC熔体松弛慢,易导致制品表面粗糙,
无光泽及鲨鱼皮等。因此,PVC加工时往往需
要加入加工助剂,以改善其熔体的缺陷。
加工助剂为一类可以改善树脂加工性能
的助剂,其主要作用方式有三种:促进树脂
熔融、改善熔体流变性能及赋予润滑功能。
(l)促进树脂熔融。PVC树脂在加热的状
态下,在一定的剪切力作用下熔化时,加工改
性剂首先熔融并粘附在PVC树脂微粒表面,
它与树脂的相容性和它的高分子量,使PVC
粘度及摩擦增加,从而有效地将剪切应力和热
传递给整个PVC树脂,加速PVC熔融。
(2)改善熔体流变性能。PVC熔体具有
强度差、延展性差及熔体破裂等缺点,而加工
改性剂可改善熔体上述流变性。其作用机理
为增加PVC熔体的粘弹性,从而改善离模膨
胀和提高熔体强度等。
(3)赋予润滑性。加工改性剂与PVC相
容部分首先熔融,起到促进熔融作用;而与
PVC不相容部分则向熔融树脂体系外迁移,
从而改善脱模性。
2.3.2常用加工改性剂品种
2.3.2.1在PVC门窗异型材生产中,主要采
用ACR类加工改性剂
ACR为甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸酯、苯
乙烯等单体的共聚物。除可用作加工助剂
外,还可用作冲击改性剂。我国的ACR可分
为ACR201、ACR301和ACR401、ACR402几
种,国外的牌号有:K120N、K125、K175、P530、
P501、P551、P700、PA100等。表3是国内外
ACR加工助剂牌号对照。
ACR加工改性剂的重要作用是缩短塑
化时间,促进PVC的塑化,提高熔体塑化的
均匀性,降低塑化温度。表4是用BLAN-
BENDE塑度仪测定的ACR对塑化时间、温度
等的影响。
2024年4月25日发(作者：钊白易)
30
塑料助剂2003年第3期(总第39期)
讲座
PVC塑料门窗异型材的配方设计
(续)
王佩璋
(北京工商大学,北京,100037)
2.2润滑剂
2.2.1润滑剂的作用
润滑剂的作用是降低物料之间及物料和
加工设备表面的摩擦力,从而降低熔体的流
动阻力,降低熔体粘度,提高熔体的流动性,
避免熔体与设备的粘附,提高制品表面的光
洁度等。
根据不同成型方法,其润滑作用侧重不
同:压延成型,防止熔料粘辊;注射成型,
提高流动性和脱模性;挤出成型,提高流动性
和口模分离性;压制及层压成型,利于压板与
制品分离。
2.2.2润滑剂的分类
按润滑剂成份分类,主要有饱和烃和卤
代烃类、脂肪酸类、脂肪酸酯类、脂肪族酯胺
类、金属皂类、脂肪醇和多元醇类等。
按润滑剂的作用分类,分为内、外润滑
剂,主要是依其与树脂的相容性大小来区
分。内润滑剂与树脂亲和力大,其作用是降
低分子间的作用力;外润滑剂与树脂的亲和
力小,其作用是降低树脂与金属表面之间的
摩擦。
内外润滑剂之分只是相对而言,并无严
格划分标准。在极性不同的树脂中,内、外润
滑剂的作用有可能发生变化。例如硬脂酸
醇、硬脂酸酰胺、硬脂酸丁酯及硬脂酸单甘油
酯对极性树脂(如PVC及PA)而言,起内润
滑作用;但对于非极性树脂(如PE、PP),则
显示外润滑作用。相反,高分子石蜡等与极
性树脂相容性差,如在极性PVC中用做外润
滑剂,而在PE、PP等非极性树脂中则为内
润滑剂。
在不同加工温度下,内、外润滑剂的作用
会发生变化,如硬脂酸和硬脂醇用于PVC压
延成型初期,由于加工温度低且与PVC相容
性差,主要起外润滑作用;当温度升高后,与
PVC相容性增大,则转变为内润滑剂作用。
按润滑剂的组成可分为:饱和烃类、金属
皂类、脂肪族酰胺、脂肪酸类、脂肪酸酯类及
脂肪醇类。
2.2.2.1饱和烃类
饱和烃类按极性可分为非极性烃(如
聚乙烯蜡和聚丙烯蜡)、极性烃(如氯化石
蜡、氧化聚乙烯等)。饱和烃类按分子量大小
可分为液体石蜡(C
16
~C
21
)、固体石蜡
(C
26
~C
32
)、微晶石蜡(C
32
~C
70
)及低分子量
聚乙烯(分子量1000~10000)等,主要用于
PVC无毒外润滑剂。
(1)液体石蜡,俗称白油,为无色透明液
体,可用作PVC的透明性外润滑剂,用量为
0.5phr左右,用量大会严重影响焊角强度。
(2)固体石蜡,又称为天然石蜡,白色固
体,可用作PVC的外润滑剂,用量为0.1~
1.0
p
hr,用量太大会影响透明度。
(3)微晶石蜡,又称为高熔点石蜡,外观
为白色或淡黄色固体,因结晶微细而称为微晶
石蜡。其润滑效果和热稳定性好于其他石蜡,
在PVC中用量较小,一般为0.1~0.3phr。
(4)低分子量聚乙烯,又称聚乙烯蜡,外
观为白色或淡黄色固体粉末,透明性差,可
第3期王佩璋.PVC塑料门窗异型材的配方设计(续)
31
用于PVC挤出和压延加工外润滑剂,用量
一般为0.5phr以下。
(5)氧化聚乙烯蜡,为聚乙烯蜡部分氧化
产物,外观为白色粉末。有优良的内、外润滑作
用,透明性好,价格低,用量在0.2~1.0
p
hr。
(6)氯化石蜡,与PVC相容性好,透明性
差,与其他润滑剂并用效果好,用量0.5
p
hr
以下为宜。
2.2.2.2金属皂类
既是优良的热稳定剂,又是一种润滑剂,
其内、外润滑作用兼有,不同品种侧重稍有不
同,润滑性以硬脂酸钙、硬脂酸铅为最好。
2.2.2.3脂肪酰胺
包括单脂肪酰胺和双脂肪酰胺两大类,
单脂肪酰胺主要起内润滑作用,主要品种包
括乙基双硬脂酰胺、N,N-亚乙基双蓖麻醇
酸酰胺等。
2.2.2.4脂肪酸类
如硬脂酸,是仅次于金属皂类而得到广
泛应用的润滑剂,可用于PVC,用量少时,起
内润滑作用;用量大时,起外润滑作用。硬脂
酸的加入量低于0.5
p
hr。
2.2.2.5脂肪酸酯类
(1)硬脂酸丁酯,外观为无色或淡黄色油
状液体,在PVC中以内润滑为主兼具外润滑
作用,用量0.5~1.5
p
hr。
(2)单硬脂酸甘油酯,代号GMS,外观为
白色蜡状固体,为PVC优良内润滑剂,对透
明性影响小,加入量低于1.5
p
hr,可与硬脂酸
并用。
(3)酯蜡和皂化蜡,主要指以褐煤蜡为
主要原料、经漂白等工序制成的后续产品。
漂白蜡有S蜡和L蜡,皂化蜡有O蜡和OP
蜡。主要用于HPVC,用量0.1~0.3phr。
2.2.2.6脂肪醇类
硬脂醇,外观为白色细珠状物,起内润滑
作用,透明性好,在PVC中用量0.2~
0.5phr,还可用于PS中,如季戊四醇,作为
PVC高温润滑剂,用量0.2~0.5
p
hr。
2.3加工改性助剂
2.3.1加工助剂的作用原理
由于PVC熔体延展性差,易导致熔体破
碎;PVC熔体松弛慢,易导致制品表面粗糙,
无光泽及鲨鱼皮等。因此,PVC加工时往往需
要加入加工助剂,以改善其熔体的缺陷。
加工助剂为一类可以改善树脂加工性能
的助剂,其主要作用方式有三种:促进树脂
熔融、改善熔体流变性能及赋予润滑功能。
(l)促进树脂熔融。PVC树脂在加热的状
态下,在一定的剪切力作用下熔化时,加工改
性剂首先熔融并粘附在PVC树脂微粒表面,
它与树脂的相容性和它的高分子量,使PVC
粘度及摩擦增加,从而有效地将剪切应力和热
传递给整个PVC树脂,加速PVC熔融。
(2)改善熔体流变性能。PVC熔体具有
强度差、延展性差及熔体破裂等缺点,而加工
改性剂可改善熔体上述流变性。其作用机理
为增加PVC熔体的粘弹性,从而改善离模膨
胀和提高熔体强度等。
(3)赋予润滑性。加工改性剂与PVC相
容部分首先熔融,起到促进熔融作用;而与
PVC不相容部分则向熔融树脂体系外迁移,
从而改善脱模性。
2.3.2常用加工改性剂品种
2.3.2.1在PVC门窗异型材生产中,主要采
用ACR类加工改性剂
ACR为甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸酯、苯
乙烯等单体的共聚物。除可用作加工助剂
外,还可用作冲击改性剂。我国的ACR可分
为ACR201、ACR301和ACR401、ACR402几
种,国外的牌号有:K120N、K125、K175、P530、
P501、P551、P700、PA100等。表3是国内外
ACR加工助剂牌号对照。
ACR加工改性剂的重要作用是缩短塑
化时间,促进PVC的塑化,提高熔体塑化的
均匀性,降低塑化温度。表4是用BLAN-
BENDE塑度仪测定的ACR对塑化时间、温度
等的影响。