摘要：对于PVC来说，润滑剂是一种加工助剂，它可减少树脂与加工设备间的摩擦及粘附性，而且能调控树脂的塑化率。本文首先阐述了润滑剂及聚氯乙烯的相关概述，论述了润滑体系在聚氯乙烯加工中的作用，并重点分析了润滑剂结构对聚氯乙烯加工性能的影响。
关键词:润滑剂；聚氯乙烯；加工性能；影响
在PVC加工过程中，由于其导热性差，材料的内部分子与机械加工设备间会产生摩擦，导致粘附与烧结现象，从而影响PVC的成型加工，导致产品性能劣化。而在PVC材料中加入润滑剂，能提高PVC熔体的流动性，防止物料粘附在加工设备上，提高设备的生产强度，改善产品性能。
一、相关概述
1、润滑剂。润滑剂用以降低摩擦副的摩擦阻力、减缓其磨损的润滑介质。润滑剂对摩擦副还能起冷却、清洗和防止污染等作用。为了改善润滑性能，在某些润滑剂中可加入合适的添加剂。选用润滑剂时，一般需考虑摩擦副的运动情况、材料、表面粗糙度、工作环境和工作条件，以及润滑剂的性能等多方面因素。
2、聚氯乙烯。聚氯乙烯（Polyvinyl chloride，PVC)是氯乙烯单体（vinyl chloride monomer，VCM）在过氧化物、偶氮化合物等引发剂；或在光、热作用下按自由基聚合反应机理聚合而成的聚合物。PVC为无定形结构的白色粉末，支化度较小，相对密度1.4左右，玻璃化温度77～90℃，170℃左右开始分解，对光和热的稳定性差，在100℃以上或经长时间阳光曝晒，就会分解而产生氯化氢，并进一步自动催化分解，引起变色，物理机械性能也迅速下降，在实际应用中必须加入稳定剂以提高对热和光的稳定性。
此外，PVC曾是世界上产量最大的通用塑料，应用非常广泛。在建筑材料、工业制品、日用品、地板革、地板砖、人造革、管材、电线电缆、包装膜、瓶、发泡材料、密封材料、纤维等方面均有广泛应用。聚氯乙烯具有阻燃（阻燃值为40以上）、耐化学药品性高（耐浓盐酸、浓度为90%的硫酸、浓度为60%的硝酸和浓度20%的氢氧化钠）、机械强度及电绝缘性良好的优点。
二、润滑体系在聚氯乙烯加工中的作用
1、降低熔体粘度。体系的粘度是表征PVC塑料加工流动性的重要指标。随着加工温度的升高粘度降低，流动速率增加，但在塑料加工过程中，加工温度不可能无限制地升高，否则PVC树脂本身会分解。而润滑剂能在较低的添加量下改变熔体的流变行为，以达到降低熔体粘度提高流动性的目的。
2、减少内生热。内生热由聚合物分子间的摩擦生成。在挤出时，高剪切使大量的机械能转化为热能，熔体粘度越大，剪切力越强，产生的摩擦热越多，从而导致树脂熔体局部过热，甚至树脂分解变色。内润滑剂能降低分子间的摩擦，从而降低内摩擦热的生成。
3、脱模作用。PVC熔体在挤出机的不同阶段对金属表面都有不同程度的粘连，在制品成型后期容易导致制品表面均匀剥离困难，严重时破坏制品表观效果。脱模作用实际上是外润滑作用的具体表现，外润滑剂一般是极性较差化合物，它与树脂的相容性有限，能从熔体内部迁移到表面，与金属表面有一定的亲和力，这样在熔体表面和金属间形成了一层相对稳定的隔离层，从而抑制熔体与金属表面的粘连。
4、延迟塑化作用。外润滑剂能降低熔体与金属表面的剪切力，减少摩擦热的生成，从而达到延迟塑化的作用。
5、防止熔体破裂。在高剪切速率下PVC熔体容易破裂，加入润滑剂可降低剪切力，防止熔体破裂。
三、实验部分
1、实验原料。聚氯乙烯（PVC)，工业级，SG-5；甲基锡热稳定剂HTM2012，工业级；碳酸钙（CaCO3),氯化聚乙烯(CPE),丙烯酸酯类共聚物(ACR),二氧化钛(TiO)，润滑剂，聚乙烯蜡，硬脂酸，硬脂酸季戊四醇酯。
2、实验设备。转矩流变仪，RM-200A。
3、试样制备。PVC-U的基础配方为：PVC SG-5－－100；HTM2012－－0.6；ACR－－1.2；CaCO3－－25；TiO2－－1.8；CPE－－1；润滑剂－－0.6。为方便研究，在上述配方基础上分别再加入聚乙烯蜡、硬脂酸和硬脂酸季戊四醇酯3种润滑剂，加入量为0.3份。再将各组分混合均匀后加入到转矩流变仪中进行测试，实验时间为10min。
4、性能测试
1)流变性能。准确称量相同质量的PVC混合料，加入到转矩流变仪进行流变行为测试，记录流变数据。实验条件：混炼器温度185℃，转子速度40r/min。
2)热稳定性能。从转矩流变仪中取出测试结束后的物料，观察其表面色泽。
四、结果与讨论
1、润滑剂对PVC-U加工性能的影响。随着润滑剂的加入，PVC-U体系的加工性能得到了改善，具体表现为塑化扭矩和平衡扭矩明显减小，塑化时间有所增加。三种润滑剂降低塑化扭矩和提高塑化时间的能力为：硬脂酸季戊四醇酯﹥聚乙烯蜡﹥硬脂酸。
聚乙烯蜡的化学组成是长链饱和脂肪族烷烃，是一种通用非极性外润滑剂。在PVC塑化前，它包覆在PVC粒子表面使粒子相互滑动；塑化后，在熔体外表面形成液体润滑薄膜，减少PVC熔体和设备金属表面的粘附性和摩擦力，延迟塑化。对熔体粘度和流动特性要求相对不太高的PVC-U体系而言，聚乙烯蜡所表现出的外润滑作用效果相对较为明显。但由聚乙烯蜡组成的外润滑膜的抗撕裂强度及对基体的粘附强度太小，容易受热及剪切力的破坏，不能均匀地润湿全部树脂微粒，导致其润滑效果受到一定程度的限制。
硬脂酸与聚乙烯蜡相比多一个极性基团(羧基)，它是一种中前期极性内润滑剂。在PVC-U体系中，硬脂酸所形成的湿润膜与PVC树脂微粒表面间的作用力较强于树脂内分子链段间的相互作用力-范德华力，因此降低了熔体黏度，有加速PVC塑化的趋势，同时降低了平衡扭矩。然而，硬脂酸的非极性基团-长链烷基含量比聚乙烯蜡低，导致其在PVC内部所构成的微观两相界面（润滑薄膜）不能均匀包覆在PVC粒子外，PVC熔体与金属设备间不易于相互滑动，增加了粘附性，导致过多的摩擦生热，从而加速了PVC的降解。
硬脂酸季戊四醇酯是硬脂酸和季戊四醇的酯化产物，属于硬脂酸多元醇酯类润滑剂，其极性和长链烷烃的比例适中，因此极性介于聚乙烯蜡和硬脂酸之间，在PVC塑化时，硬脂酸季戊四醇酯的极性基团与PVC粒子表面的极性结合点相互络合，非极性的长链烷基部分则与体系中的非极性组分互容，从而形成润滑薄膜，润湿并包覆在树脂粒子表面，增强了润滑膜的抗撕裂强度和粘附性，起到了(铆钉)作用，把润湿膜均匀固定在金属及PVC树脂表面，这样既降低了PVC分子间的作用力，又减少PVC熔体和金属表面的粘附性，兼具内-外润滑效果，从而使体系的加工性能达到最优，这一点可从该体系的扭矩和塑化时间数据得到证实。
2、润滑剂对PVC-U稳定性能的影响。PVC的降解主要由热作用和剪切作用导致，润滑剂的加入能减少在加工过程中由于PVC粒子间、PVC和加工设备间的摩擦生热，延缓PVC降解，因此在PVC加工中，润滑剂是热稳定剂的增效剂，良好的润滑体系能减少稳定剂用量和提高稳定效率。
此外，硬脂酸季戊四醇酯体系的热稳定性能较好。其原因是硬脂酸季戊四醇酯的加入减少了PVC-U体系中树脂分子之间的相互作用力和树脂与加工设备之间的摩擦力，降低塑化扭矩，延长塑化时间，减少体系局部过热的现象，并且它的多羟基结构络合部分不稳定氯原子，起到辅助稳定剂作用，有效延缓了PVC的热降解。
综上所述，聚乙烯蜡和硬脂酸分别加强了PVC-U体系的外润滑作用和内润滑作用，硬脂酸季戊四醇酯兼具内-外润滑作用。另外，硬脂酸季戊四醇酯在PVC-U体系中形成的润滑膜抗撕裂强度和粘附性高，如“铆钉”一样把润滑膜固定在PVC粒子和金属表面，对体系的加工性能和热稳定性能有明显的提高。
参考文献：
[1]苑会林.润滑剂对PVC-U型材料加工性能的影响研究[J].聚氯乙烯，2014(01).
[2]马元荣.润滑剂对透明硬质PVC流变性能的影响[J].塑料工业,2014(02).
[3]夏飞.硬脂酸钙对石蜡、硬脂酸润滑作用的影响及其理论分析[J].聚氯乙烯,2015(11).