塑料用润滑剂的工艺参数影响研究

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摘要：本文以硬脂酸和乙二胺为主要成分，在氮气的保护下制备出脂肪酸酰胺类润滑剂。其具有内外两种润滑作用，耐热性好，能促进熔融体流动，具有脱膜功能，不但能够改善高分子材料自身加工特性，而且能够使制品具有良好的应用性能。通过实验表明，润滑剂的最佳合成工艺条件为：硬脂酸与乙二胺的比例为1∶0.12，反应时间为2小时，反应温度为190℃。其他条件为乙二胺的滴加时间40分钟左右，催化剂为磷酸，用量为硬脂酸用量的0.5%，抗氧剂为抗氧剂1010，用量为硬脂酸用量的0.4%。

关键词：硬脂酸；乙二胺；聚丙烯；润滑剂

随着人民生活水平的不断提高，塑料工业的日益发展，人们对塑料制品性能的要求亦越来越高，塑料加工行业亦更加愿意使用各种操作方便的功能助剂来达到降低原材料成本、工艺成本，提高生产效率，赋予塑料制品不同性能的目的，以满足市场的不同需求[1-2]。润滑剂在塑料加工中起着重要作用，是塑料加工助剂中的重要类别之一[3]。其功能是在塑料加工过程中，通过降低聚合物熔融体的粘度及防止聚合物粘结在模具表面，以改善加工性能，达到提高加工流动性、降低螺杆扭矩、提高制品表面光洁度，使加工过程顺利进行，这对提高机械加工效率、增加成品率尤为重要[4]。润滑剂在热塑性、热固性塑料加工中是必不可少的助剂，特别是在聚烯烃制品的成型加工中尤为重要[5]。聚合物成型加工过程中添加润滑剂，对减少熔融树脂颗粒之间的摩擦力，熔融后减少树脂分子之间的摩擦力，降低熔融体与加工模具之间的粘结力，以保证加工顺利进行，提高设备效率和成品率，增强制品的表面美观，起到非常好的效果[6]。所以，国内外对润滑剂的开发、研制工作很重视，市场也很活跃，不断有新产品上市，目前更向高效能、耐高温、多功能复合型润滑剂方向发展[7]。脂肪酸双酰胺类化合物广泛用于各种高分子材料和木塑材料中，具有润滑、脱模、抗粘接、抗静电和促进颜料分散、增加制品表面光泽等多种功能[8]。脂肪酸酰胺类，如硬脂酸酰胺、油酸酰胺、芥酸酰胺，严格地讲是作为爽滑剂和防粘剂而使用于聚烯烃类加工中的[9]。本文中所研究的润滑剂具有内外两种润滑作用，耐热性好，能促进熔融体流动，具有脱膜功能，不但能够改善高分子材料自身加工特性，而且能够使制品具有良好的应用性能。

1实验部分

1.1主要原料。硬脂酸；乙二胺；磷酸；抗氧剂1010；聚丙烯（PP）。1.2主要仪器设备。综合热分析仪，STA449C；熔融指数仪：HT-9431；悬臂冲击机：XJV-22；拉伸测试仪：RGL-30A；双螺杆挤出机：TSE-35A／400-32-1；注射机：NG120-A。1.3实验工艺方法首先，硬脂酸在100℃氮气保护下使其全部熔融，滴加磷酸作为催化剂，升温至130℃；其次，在40分钟内逐步滴加乙二胺，升温至200℃，保温2h；最后，冷却到160℃时放料，自然冷却于室温温度取出固体，研磨成粉末。

2结果与讨论

2.1硬脂酸与乙二胺配比的确定。由表1可以看出，随着配比的增加产品的熔点增加，但达到1∶0.118后时，产品熔点有所下降，到1∶0.121后变化平缓；硬脂酸与乙二胺的配比对PP的熔融指数影响不明显，但是随着配比的增加，PP的熔体流动速率有下降的趋势；对PP抗拉强度没有明显的影响，只有小幅度的上升；合成时当乙二胺的加入量增加时，PP的冲击强度有明显的提高，而当乙二胺的配比达到0.121时，冲击强度又有下降的趋势。因此综合表1可以看出润滑剂合成时，硬脂酸与乙二胺的配比在1∶0.121处时较合适，既不影响PP的流动性也能使润滑剂的熔点保持在一个合适的值，乙二胺之所以过量是因为乙二胺具有挥发性，在滴加阶段有部分乙二胺挥发，但过量较多对产品的颜色有影响。2.2反应时间的确定。如图1（a）所示，随着反应时间的增加产品的熔点升高，当反应时间超过2.5h后变化趋势变大，而反应时间越长，产品的颜色也越黄；图1（a）还显示了润滑剂合成时的反应时间对PP熔融指数的影响，在反应时间为1h时熔体流动性最好，随后流动速率有所下降，但下降趋势不明显。图1（b）中，在润滑剂合成时的反应时间越长，PP的冲击强度有下降的趋势，在2h前下降缓慢；PP的抗拉强度先上升后下降，在反应2h时达到最大值。因此，综合图1可知，润滑剂的合成时间应该控制在2个小时以内，使PP的流动性达到最快，而不损失材料的机械强度，润滑剂的熔点也控制在一个合适的水平。2.3反应温度的确定。图2（a）反应温度对熔点和熔融指数的影响图2（b）反应温度对冲击强度和抗拉强度的影响由图2（a）可以看出，随着反应温度的升高产品的熔点升高，但达到190℃时，熔点变化较为缓慢，而保温温度越高，产品的颜色也越来越深，因此保温温度为190℃时是最佳反应温度；同时，随反应温度的增加，PP的流动性也有所增加，但浮动不大。图2（b）中，保温温度随着温度的升高，冲击强度有所提升，但冲击强度都在一个小范围内变化，影响都不太明显；由图2（b）中还可以看出润滑剂的合成温度对PP的抗拉强度有小范围的影响，在温度为190℃时达到最大值。综合图2可以得出，润滑剂的合成最佳温度为190℃，这样既不影响材料的机械性能和加工性能，也能得到外观颜色表面光泽度比较好的产品。

3结论

润滑剂的最佳合成条件为：硬脂酸与乙二胺的比例为1∶0.12，反应时间为2小时，反应温度为190℃。其他条件为乙二胺的滴加时间40分钟左右，滴加温度为100℃，催化剂为磷酸，用量为硬脂酸用量的0.5%，抗氧剂为抗氧剂1010，用量为硬脂酸用量的0.4%。

参考文献

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作者:孔俊嘉 明皓 单位:1.沈阳科技学院2.沈阳工业大学