塑料用潤滑劑的工藝參數影響研究

導語：塑料用潤滑劑的工藝參數影響研究一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：本文以硬脂酸和乙二胺為主要成分，在氮氣的保護下制備出脂肪酸酰胺類潤滑劑。其具有內外兩種潤滑作用，耐熱性好，能促進熔融體流動，具有脫膜功能，不但能夠改善高分子材料自身加工特性，而且能夠使制品具有良好的應用性能。通過實驗表明，潤滑劑的最佳合成工藝條件為：硬脂酸與乙二胺的比例為1∶0.12，反應時間為2小時，反應溫度為190℃。其他條件為乙二胺的滴加時間40分鐘左右，催化劑為磷酸，用量為硬脂酸用量的0.5%，抗氧劑為抗氧劑1010，用量為硬脂酸用量的0.4%。

關鍵詞：硬脂酸；乙二胺；聚丙烯；潤滑劑

隨著人民生活水平的不斷提高，塑料工業的日益發展，人們對塑料制品性能的要求亦越來越高，塑料加工行業亦更加愿意使用各種操作方便的功能助劑來達到降低原材料成本、工藝成本，提高生產效率，賦予塑料制品不同性能的目的，以滿足市場的不同需求[1-2]。潤滑劑在塑料加工中起著重要作用，是塑料加工助劑中的重要類別之一[3]。其功能是在塑料加工過程中，通過降低聚合物熔融體的粘度及防止聚合物粘結在模具表面，以改善加工性能，達到提高加工流動性、降低螺桿扭矩、提高制品表面光潔度，使加工過程順利進行，這對提高機械加工效率、增加成品率尤為重要[4]。潤滑劑在熱塑性、熱固性塑料加工中是必不可少的助劑，特別是在聚烯烴制品的成型加工中尤為重要[5]。聚合物成型加工過程中添加潤滑劑，對減少熔融樹脂顆粒之間的摩擦力，熔融后減少樹脂分子之間的摩擦力，降低熔融體與加工模具之間的粘結力，以保證加工順利進行，提高設備效率和成品率，增強制品的表面美觀，起到非常好的效果[6]。所以，國內外對潤滑劑的開發、研制工作很重視，市場也很活躍，不斷有新產品上市，目前更向高效能、耐高溫、多功能復合型潤滑劑方向發展[7]。脂肪酸雙酰胺類化合物廣泛用于各種高分子材料和木塑材料中，具有潤滑、脫模、抗粘接、抗靜電和促進顏料分散、增加制品表面光澤等多種功能[8]。脂肪酸酰胺類，如硬脂酸酰胺、油酸酰胺、芥酸酰胺，嚴格地講是作為爽滑劑和防粘劑而使用于聚烯烴類加工中的[9]。本文中所研究的潤滑劑具有內外兩種潤滑作用，耐熱性好，能促進熔融體流動，具有脫膜功能，不但能夠改善高分子材料自身加工特性，而且能夠使制品具有良好的應用性能。

1實驗部分

1.1主要原料。硬脂酸；乙二胺；磷酸；抗氧劑1010；聚丙烯（PP）。1.2主要儀器設備。綜合熱分析儀，STA449C；熔融指數儀：HT-9431；懸臂沖擊機：XJV-22；拉伸測試儀：RGL-30A；雙螺桿擠出機：TSE-35A／400-32-1；注射機：NG120-A。1.3實驗工藝方法首先，硬脂酸在100℃氮氣保護下使其全部熔融，滴加磷酸作為催化劑，升溫至130℃；其次，在40分鐘內逐步滴加乙二胺，升溫至200℃，保溫2h；最后，冷卻到160℃時放料，自然冷卻于室溫溫度取出固體，研磨成粉末。

2結果與討論

2.1硬脂酸與乙二胺配比的確定。由表1可以看出，隨著配比的增加產品的熔點增加，但達到1∶0.118后時，產品熔點有所下降，到1∶0.121后變化平緩；硬脂酸與乙二胺的配比對PP的熔融指數影響不明顯，但是隨著配比的增加，PP的熔體流動速率有下降的趨勢；對PP抗拉強度沒有明顯的影響，只有小幅度的上升；合成時當乙二胺的加入量增加時，PP的沖擊強度有明顯的提高，而當乙二胺的配比達到0.121時，沖擊強度又有下降的趨勢。因此綜合表1可以看出潤滑劑合成時，硬脂酸與乙二胺的配比在1∶0.121處時較合適，既不影響PP的流動性也能使潤滑劑的熔點保持在一個合適的值，乙二胺之所以過量是因為乙二胺具有揮發性，在滴加階段有部分乙二胺揮發，但過量較多對產品的顏色有影響。2.2反應時間的確定。如圖1（a）所示，隨著反應時間的增加產品的熔點升高，當反應時間超過2.5h后變化趨勢變大，而反應時間越長，產品的顏色也越黃；圖1（a）還顯示了潤滑劑合成時的反應時間對PP熔融指數的影響，在反應時間為1h時熔體流動性最好，隨后流動速率有所下降，但下降趨勢不明顯。圖1（b）中，在潤滑劑合成時的反應時間越長，PP的沖擊強度有下降的趨勢，在2h前下降緩慢；PP的抗拉強度先上升后下降，在反應2h時達到最大值。因此，綜合圖1可知，潤滑劑的合成時間應該控制在2個小時以內，使PP的流動性達到最快，而不損失材料的機械強度，潤滑劑的熔點也控制在一個合適的水平。2.3反應溫度的確定。圖2（a）反應溫度對熔點和熔融指數的影響圖2（b）反應溫度對沖擊強度和抗拉強度的影響由圖2（a）可以看出，隨著反應溫度的升高產品的熔點升高，但達到190℃時，熔點變化較為緩慢，而保溫溫度越高，產品的顏色也越來越深，因此保溫溫度為190℃時是最佳反應溫度；同時，隨反應溫度的增加，PP的流動性也有所增加，但浮動不大。圖2（b）中，保溫溫度隨著溫度的升高，沖擊強度有所提升，但沖擊強度都在一個小范圍內變化，影響都不太明顯；由圖2（b）中還可以看出潤滑劑的合成溫度對PP的抗拉強度有小范圍的影響，在溫度為190℃時達到最大值。綜合圖2可以得出，潤滑劑的合成最佳溫度為190℃，這樣既不影響材料的機械性能和加工性能，也能得到外觀顏色表面光澤度比較好的產品。

3結論

潤滑劑的最佳合成條件為：硬脂酸與乙二胺的比例為1∶0.12，反應時間為2小時，反應溫度為190℃。其他條件為乙二胺的滴加時間40分鐘左右，滴加溫度為100℃，催化劑為磷酸，用量為硬脂酸用量的0.5%，抗氧劑為抗氧劑1010，用量為硬脂酸用量的0.4%。

參考文獻

[1]譚新峰,雒建斌.潤滑研究進展[J].中國機械工程,2020,(02):145-174+189.

[2]黃麗敏.2018年北美潤滑劑需求情況及2018-2023年預測[J].石油煉制與化工,2020,(02):97.

[3]楊士亮,楊宏偉,馬玉紅等.塑料潤滑劑的發展現狀及應用[J].廣州化工,2013,(02):20-21+25.

[4]邵輝,單正學.環境友好潤滑劑的研究與應用[J].化工管理,2020,(05):56-57.

[5]孔俊嘉,王凱,厲安昕等.對比兩種潤滑劑TAS-2A和EBS在高密度聚乙烯中的應用[J].遼寧化工,2015,(11):1295-1297.

[6]付曉.四種潤滑劑對碳酸鈣在塑料中的分散性的改善效果[J].塑料助劑,2013,(06):45-49+53.

[7]杜新陽,劉如鐵,熊翔.摻雜EBS潤滑劑的粉末冶金鋁合金脫脂工藝[J].礦冶,2020,(01):62-67.

[8]劉點,郭勇,李大綱等.潤滑劑對PE木塑復合材料性能的影響[J].工程塑料應用,2018,(09):137-141.

[9]葛鐵軍,朱娜,段玉琦.冰醋酸改性EBS潤滑劑性能的研究[J].塑料科技,2016,(03):36-39.

作者:孔俊嘉 明皓 單位:1.沈陽科技學院2.沈陽工業大學