潤(rùn)滑劑，是能夠改善塑料加工性能的一種添加劑。按其作用機(jī)理可分為外潤(rùn)滑劑和內(nèi)潤(rùn)滑劑兩種。
外潤(rùn)滑劑能在加工時(shí)增加塑料表面的潤(rùn)滑性，減少塑料與金屬表面的黏附力，使其受到機(jī)械的剪切力降至最低，從而達(dá)到在不損害塑料性能的情況下易加工成型的目的。
內(nèi)潤(rùn)滑劑則可以減少聚合物的內(nèi)摩擦，增加塑料的熔融速率和熔體變形性，降低熔體粘度及改善塑化性能。實(shí)際上每一種潤(rùn)滑劑都有可以實(shí)現(xiàn)某一要求的作用，綜合內(nèi)外潤(rùn)滑的共同作用，只是在某一方面更突出一些。同一種潤(rùn)滑劑在不同的聚合物中或不同的加工條件下會(huì)表現(xiàn)出不同的潤(rùn)滑作用，如高溫、高壓下，內(nèi)潤(rùn)滑劑會(huì)被擠壓出來(lái)而成為外潤(rùn)滑劑。
一般潤(rùn)滑劑的分子結(jié)構(gòu)中，都會(huì)有長(zhǎng)鏈的非極性基和極性基兩部分，它們?cè)诓煌木酆衔镏械南嗳菪允遣灰粯拥?，從而顯示不同的內(nèi)、外潤(rùn)滑的作用。
通常潤(rùn)滑劑均兼具有內(nèi)、外潤(rùn)滑劑的功能，不過，不同的潤(rùn)滑劑其內(nèi)、外潤(rùn)滑性能不同，有的潤(rùn)滑劑內(nèi)潤(rùn)滑性較差，而外潤(rùn)滑性能較好;有的潤(rùn)滑劑外潤(rùn)滑性較差，而作為內(nèi)潤(rùn)滑劑性能較好。通常認(rèn)為，與聚合物相容性好、極性基團(tuán)極性大的潤(rùn)滑劑多用作內(nèi)潤(rùn)滑劑;反之，則用作外潤(rùn)滑劑，但也有內(nèi)潤(rùn)滑及外潤(rùn)滑劑性能均佳的品種。
什么是潤(rùn)滑劑，其作用機(jī)理是什么?如何選用?
潤(rùn)滑劑是一種能夠改善聚合物成型加工時(shí)的流動(dòng)性的物質(zhì)。樹脂的熔料通常粘度很高，在成型中，熔料必須在極短的時(shí)間內(nèi)，由噴嘴、澆口和流道進(jìn)入模腔，為了使熔料能順利地在極短時(shí)間內(nèi)充滿模腔，降低熔料的粘度，改善熔料的流動(dòng)性至為關(guān)鍵。這就是加入潤(rùn)滑劑的作用，此外，潤(rùn)滑劑還能促進(jìn)熔融、便于脫模、防止靜電、防止粘連等作用。
1、潤(rùn)滑劑的作用機(jī)理
潤(rùn)滑劑之所以能起潤(rùn)滑作用，是因?yàn)樗募尤?，降低了塑料熔體的摩擦， 這種摩擦又分內(nèi)摩擦和外摩擦兩類。由此相應(yīng)有內(nèi)潤(rùn)滑劑和外潤(rùn)滑劑。
(1)外潤(rùn)滑劑的作用主要是改善聚合物熔料與設(shè)備的熱金屬表面的摩擦狀況，使塑件容易脫模，它與聚合物的相容性較差，容易從熔料中往外遷移，在成型過程中能在熔料與模具間形成一層很薄的隔離膜，使塑料不粘住模具表面。
(2)內(nèi)潤(rùn)滑劑與聚合物有良好的相容性，它在聚合物內(nèi)部起著降低聚合物分子間內(nèi)聚力的作用，從而改善塑料熔料的內(nèi)摩擦生熱和熔體的流動(dòng)性。內(nèi)潤(rùn)滑劑和聚合物長(zhǎng)鏈分子間的結(jié)合是不強(qiáng)的，它們可能產(chǎn)生類似于滾動(dòng)軸承的作用，因此其自身能在熔體流動(dòng)方向上排列，從而互相滑動(dòng)，使得內(nèi)摩擦力降低，這就是內(nèi)潤(rùn)滑的機(jī)理。
2、潤(rùn)滑劑的使用
潤(rùn)滑劑的品種相當(dāng)多，常用的外潤(rùn)滑劑有石蠟、硬脂酸及其鹽類;內(nèi)潤(rùn)滑劑有(氧化)聚乙烯蠟、聚丙烯蠟、PTFE微粉等。這些低分子量的聚合物不但是優(yōu)良內(nèi)潤(rùn)滑劑，而且也是很好的外潤(rùn)滑劑。有時(shí)候，一種潤(rùn)滑劑的效果往往不理想，需要幾種潤(rùn)滑劑配合使用，由此而產(chǎn)生了復(fù)合潤(rùn)滑劑，可以起到多方面的作用，效果更好。潤(rùn)滑劑的添加量一般為0.5%-1%。
理想潤(rùn)滑劑需要具備的條件：
① 必須具有優(yōu)異的、效能持久的潤(rùn)滑性能。
② 與聚合物具備良好的相容性，內(nèi)部、外部潤(rùn)滑作用要平衡，不影響樹脂的透明性，不起霜、不易結(jié)垢，不與其他助劑反應(yīng)。
③ 黏度小，表面引力小，在界面處擴(kuò)展性好，易形成界面層。
④ 熱穩(wěn)定性能優(yōu)良，在加工成型過程中不分解、不揮發(fā)、不降低聚合物的各種優(yōu)良性能，不影響制品第二次加工性能。
⑤ 無(wú)毒，無(wú)污染，不腐蝕設(shè)備。
潤(rùn)滑劑的分類
潤(rùn)滑劑按化學(xué)結(jié)構(gòu)可劃分為脂肪酸酰胺類、烴類、脂肪酸類、酯類、醇類、金屬皂類、復(fù)合潤(rùn)滑劑類。按用途類型可劃分為內(nèi)潤(rùn)滑劑(如高級(jí)脂肪醇、脂肪酸酯等)、外潤(rùn)滑劑(如高級(jí)脂肪酸、脂肪酰胺、石蠟等)和復(fù)合型潤(rùn)滑劑(如金屬皂類硬脂酸鈣、脂肪酸皂、脂肪酰胺等)。
1、脂肪酸酰胺類潤(rùn)滑劑
①硬脂酸酰胺：白色或淡黃褐色粉末，相對(duì)密度0.96，分子量283，熔點(diǎn)98~103℃，溶于熱乙醇、氯仿、乙醚。具有優(yōu)良的外部潤(rùn)滑效果和脫膜性，透明性、分散性、光澤性和電絕緣性亦佳，無(wú)毒。
②N,N—亞乙基雙硬脂酰胺(EBS)：白色或乳白色粉末或粒狀物。相對(duì)密度0.98，分子量593，熔點(diǎn)142℃，不溶于水，溶于熱的氯代烴類和芳烴類溶劑。廣泛用于爽滑劑、抗粘連劑、潤(rùn)滑劑和抗靜電劑。
③油酸酰胺：白色粉末狀、碎片狀或珠粒狀物。相對(duì)密度0.90，分子量281，熔點(diǎn)68~79℃，不溶于水，溶于乙醇等許多溶劑。
④芥酸酰胺：形狀、性能及用途與油酸酰胺相似，比油酸酰胺更佳。
⑤硬脂酸正丁酯(BS)：淡黃色液體，相對(duì)密度0.855~0.862，溶于大多數(shù)有機(jī)溶劑，微溶于甘油、乙二醇和某些胺類，與乙基纖維素相容，與硝酸纖維素、乙酸丁酸纖維素、氯化橡膠等部分相容。本品無(wú)毒，作為樹脂加工時(shí)的內(nèi)部潤(rùn)滑劑，具有防水性和較好的熱穩(wěn)定性，可用于涂料。
⑥甘油三羥硬脂酸酯：粉末狀物，熔點(diǎn)85~87℃。本品無(wú)毒，具有優(yōu)良的耐熱性和流動(dòng)性。
2、烴類潤(rùn)滑劑
① 微晶石蠟：白色或微黃色鱗片狀或粒狀物，固體相對(duì)密度0.89~0.94，液體相對(duì)密度0.78~0.81，熔點(diǎn)70~90℃，溶于非極性溶劑，不溶于極性溶劑。熱穩(wěn)定性、潤(rùn)滑性優(yōu)于石蠟，但會(huì)降低凝膠化速度，故用量不宜過大。無(wú)毒，常與硬脂酸丁酯或高級(jí)脂肪酸并用，用于塑料潤(rùn)滑劑。一般用量0.1%~0.2%。
② 液體石蠟：無(wú)色透明液體，相對(duì)密度0.89，凝固點(diǎn)-35~-15℃，溶于苯、乙醚、二硫化碳，微溶于醇類，在熱穩(wěn)定及潤(rùn)滑性均良好。作為內(nèi)潤(rùn)滑劑，與樹脂相容性差。添加量一般為0.3%~0.5%，過多時(shí)，反而使加工性能變壞。
③ 固體石蠟：白色固體，相對(duì)密度0.9，熔點(diǎn)57~60℃，不溶于水，溶于汽油、氯仿、二硫化碳、二甲苯、乙醚等有機(jī)溶劑，微溶于醇類。屬于外潤(rùn)滑劑，可改善制品表面光澤，為非極性直鏈烴。
④聚乙烯蠟：又稱低分子量聚乙烯，白色粉末或片狀物，為乙烯的低度聚合產(chǎn)品。相對(duì)密度為0.9~0.93，分子量1000~5000，軟化點(diǎn)100~115℃，具有良好的中期及后期潤(rùn)滑性，能起防黏劑作用，在色母粒加工中作顏料分散劑。
⑤氧化聚乙烯蠟：白色粉末或珠粒狀固體，為含羧酸的低分子量聚乙烯，并含有醇、酮及酯類化合物，由于氧化使烷烴鏈上生成一定數(shù)量的羧基和烴基(均為極性基團(tuán))，使其同時(shí)兼有良好的內(nèi)、外潤(rùn)滑性能，并賦予制品良好的透明性和光澤性，與高級(jí)脂肪或脂肪酸進(jìn)行部分酯化，或用氫氧化鈣進(jìn)行部分皂化，得到的衍生物均具優(yōu)異的內(nèi)、外潤(rùn)滑性能。
3、復(fù)合潤(rùn)滑劑
復(fù)合潤(rùn)滑劑是具有良好的內(nèi)、外潤(rùn)滑劑的功效。常用的復(fù)合潤(rùn)滑劑有：石蠟類、金屬皂與石蠟復(fù)合、脂肪酰胺與其他潤(rùn)滑劑復(fù)合物、以褐煤蠟為主體的復(fù)合潤(rùn)滑劑、穩(wěn)定劑與潤(rùn)滑劑的復(fù)合體系。
4、硅氧烷潤(rùn)滑劑
硅氧烷系作為脫模劑、防粘連劑和潤(rùn)滑劑廣泛應(yīng)用于酚醛、環(huán)氧、聚酯等塑料的加工主成型上。常用的品種有聚硅氧烷、合成蠟、硅油、二氧化硅和硅藻土等。
①甲基硅油：即聚二甲基硅氧烷，無(wú)色、無(wú)味，透明、黏稠液體，分子量為5000-10000，溶于乙醚、苯、甲苯，部分溶于丙酮、乙醇、丁醇，不溶于甲醇、環(huán)已醇、石蠟油、植物油?？稍?50-200℃范圍內(nèi)使用。具有優(yōu)良的耐高、低溫性能，透光性、電性能、增水性和化學(xué)穩(wěn)定性均良好。用作為脫模潤(rùn)滑劑。
②苯甲基硅油：即聚甲基苯基硅氧烷，性能同甲基硅油。
③乙基硅油：即聚二乙基硅氧烷，無(wú)色或淺黃色透明液體，平均分子量300-10000。溶于乙醚、氯仿、甲苯。可與石油產(chǎn)品任意混合，使用溫度-70~150℃，具有優(yōu)良的潤(rùn)滑性和電絕緣性，表面張力較小，防水、耐化學(xué)腐蝕性能好?？梢宰鳛槊撃┖蜐?rùn)滑劑應(yīng)用于塑料、橡膠加工潤(rùn)滑劑。
5、常用樹脂所適用的潤(rùn)滑劑
①聚氯乙烯：適用液體石蠟、固體石蠟、高熔點(diǎn)石蠟、聚乙烯蠟、乙撐雙硬脂酰胺、酯蠟硬脂酸丁酯、單硬脂酸甘油酯、金屬皂、硬脂酸、硬脂醇。
②聚乙烯、聚丙烯：適用乙撐雙硬脂酰胺、硬脂酰胺、油酸酰胺、硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、高沸點(diǎn)石蠟、微晶石蠟、脂肪酸。
③聚苯乙烯：適用硬脂酸鋅、乙撐雙硬脂酰胺、高熔點(diǎn)石蠟、硬脂酸丁酯。
④ABS樹脂：適用硬脂酸鋅等金屬皂、脂肪酰胺、乙撐雙硬脂酰胺、高熔點(diǎn)石蠟。
⑤聚酰胺：適用油酸酰胺、硬脂酰胺、乙撐雙硬酯酰胺。
⑥PBT/PET樹脂：適用硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、脂肪酰胺、高熔點(diǎn)石蠟、聚乙烯蠟。
⑦酚醛、氨基樹脂：適用硬脂酸鋅等金屬皂、脂肪酰胺、乙撐雙硬脂酰胺、高熔點(diǎn)石蠟。
