內(nèi)潤滑劑

    內(nèi)潤滑劑是能滲透入樹脂各層粒子間及微粒內(nèi)，減少分子鏈段相互作用力，從而降低摩擦力（即塑化扭矩），并能促進(jìn)樹脂塑化而又不影響制品性能的加工助劑。

內(nèi)潤滑劑的定義即聚合物內(nèi)部潤滑的作用，決定內(nèi)潤滑劑必須具有如下結(jié)構(gòu)；必須有一個(gè)極性較強(qiáng)的基團(tuán)，保證被極性樹脂的極性結(jié)點(diǎn)所吸附，形成絡(luò)合鍵，分子中還必須有一個(gè)或兩個(gè)非極性的長邊烷基，使?jié)櫥瑒┡c極性樹脂因相容性較好而構(gòu)成兩相界面，即形成局部潤濕薄膜，從而減弱極性樹脂微粒間及分子內(nèi)鏈段間的作用力，即減少樹脂微微粒間及分子鏈之間的摩擦力，從而起到內(nèi)潤滑作用。

1、內(nèi)潤滑劑的作用

高分子化合物的鏈段要發(fā)生位移必須具備兩個(gè)前提；主要有克服分子鏈段間的相互作用力，摩擦力的動力，其次是要有大于位鏈段的空隙，以減少阻力。

如聚氯乙烯樹脂是多層結(jié)構(gòu)，在各層微粒間及分子間、分子鏈段之間有許多空隙，但在溫度較低時(shí)這些空隙的體積太小還容納不了聚氯乙烯位移鏈段，這時(shí)還不易發(fā)生鏈段位移即高分子材料還不能流動，所以加入適當(dāng)?shù)膬?nèi)潤滑劑，可以促進(jìn)樹脂的塑化流動。

硬質(zhì)聚氯乙烯混合料在高速攪拌混合時(shí)，樹脂的宏觀顆粒被粉碎、細(xì)化成初級粒子附聚物或初級粒子，此時(shí)粉塵很大，約在60℃時(shí)加入內(nèi)潤滑劑，熔化了的內(nèi)潤滑劑較容易地進(jìn)入很多的初級粒子孔隙中，即所謂區(qū)域結(jié)構(gòu)及大部分凝聚體內(nèi)的鏈段間，被更細(xì)小的粒子空隙所構(gòu)成的毛細(xì)管所吸附。

由于干混工序后期溫度較高，在120℃左右，所以上述過程中只能存在大量化學(xué)吸附及少量物理吸附，化學(xué)吸附鍵能較高，不易被熱能破壞。樹脂分子團(tuán)各部分的相互作用力不盡相同，大多數(shù)地方的相互作用力或吸引力較小，而有些結(jié)點(diǎn)處的相互作用比較大。從化學(xué)結(jié)構(gòu)原子及與之相連的氯原子等，內(nèi)潤滑劑必須插入聚氯乙烯各層粒子之間以及分子內(nèi)的鏈段之間，才能起到內(nèi)潤滑作用，這就要求內(nèi)潤滑劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)中必須具有極性基團(tuán)和長鏈烷基和長鏈烷基的非極性部分組成的化合物。在樹脂塑化前，潤滑劑的極性部分與樹脂的極性結(jié)點(diǎn)的親和力較強(qiáng)，被化學(xué)吸附，形成絡(luò)合鍵，處于動態(tài)平衡的結(jié)合，從而減弱了樹脂鏈段之間的作用力即摩擦力，從而促進(jìn)了塑化，也就是縮短了塑化時(shí)間。在塑化之后，潤滑劑的極性基減弱了熔體內(nèi)分子間及分子鏈段之間的相互吸引力，使樹脂熔體易于流動，從而降低扭矩，降低了熔體黏度，起到了內(nèi)潤滑作用。

以上是內(nèi)潤滑劑以化學(xué)絡(luò)合鍵起到了內(nèi)潤滑的作用。而潤滑劑的長鏈烷基的碳原子數(shù)在12以上，與極性樹脂，如聚氯乙烯樹脂的極性相差較大，因而相容性也較差m相互親和力較小，構(gòu)成了不相容的潤滑界面，有效的減少了樹脂微?；蛉刍说臉渲肿印渲肿訄F(tuán)以及分子鏈段之間的作用力即摩擦力，從而加強(qiáng)了內(nèi)潤滑作用。

2、內(nèi)潤滑劑的機(jī)理

分子間作用力與距離的平方成反比，而且其作用的距離很短，只有零點(diǎn)幾納米，超出這個(gè)距離分子間就沒有相互作用力了。由于潤滑劑的長鏈烷基的存在，撐大了樹脂分子鏈的間隙，因而內(nèi)潤滑劑的烷基能有效的降低樹脂鏈段間的作用力即摩擦力，促進(jìn)了鏈段的移動，從而促進(jìn)了塑化并降低了塑化扭矩。塑化扭矩是熔體黏度的一個(gè)重要標(biāo)志，也就是降低了熔體黏度，增加了熔體的流動性。

潤滑劑的極性即分子間作用力、熔點(diǎn)、黏度三者相比較，極性是關(guān)鍵因素。如石蠟的熔點(diǎn)、熔體黏度均不高，但石蠟是幾乎沒有極性的烷基化合物，雖然能潤濕聚氯乙烯樹脂，卻只能被聚氯乙烯樹脂微料物理吸附，不能形成化學(xué)吸附，物理吸附的作用力主要是吸附力中的散力，溫度稍微高一些，其吸附作用就明顯下降，而化學(xué)吸附由于能形成絡(luò)合鍵，在較高的加工溫度的條件下仍然能動態(tài)平衡的被硬質(zhì)聚氯乙烯的初級粒子所吸附。在干混料操作過程中，石蠟等非極性潤滑劑只能潤濕聚氯乙烯表面，包覆在聚氯乙烯微粒面起外潤滑作用。

當(dāng)加工溫度達(dá)到130~160℃時(shí)，樹脂顆粒被粉碎，初級粒子成為最大的結(jié)構(gòu)單元，樹脂的初級粒子由于動能的增加，其外層的分子鏈段在剪切力作用下開始輕微擴(kuò)散，使相鄰的初級粒子的表面鏈段相互纏繞，而使初級粒子彼此有些粘連。溫度在180℃時(shí),分子的動能進(jìn)一步增加，初級粒子的短側(cè)支鏈才能穿過初級粒子間的界面，初級粒子此時(shí)才開始初步塑化，粒子間相互作用力開始增強(qiáng)，制品的力學(xué)才顯著的提高。內(nèi)潤滑劑此時(shí)仍然被吸附在初級粒子表面分子間及分子鏈段間而起內(nèi)潤滑作用，外潤滑劑剛包覆在已經(jīng)開始塑化的樹脂的外面起外潤滑作用。

總之，化學(xué)結(jié)構(gòu)和立體構(gòu)相決定了滑潤劑的極性以及潤滑作用，是被樹脂所吸附，還是形成潤滑薄膜。

摘自——工程塑料