塑料加工助剂－熔体强度和熔体压力.doc

石陶网-塑料用加工助剂 全球塑料行业的发展非常迅速，年均增长率达到了4%6%，超过了全球GDP的增长水平。这种增长最重要的原因就是塑料材料继续在替代着传统材料如金属、木材、和矿物。其实，树脂中添加的各种添加剂对于塑料材料的成功应用也大有帮助。在使用到的各类型添加剂中，聚合物抗冲击改性剂和加工助剂为聚合物提供了最独到和最宝贵的卓越性能，同时还提高了产品的加工性能。增韧处理、流变性能控制、外观美观性、加工性能以及经济因素都是重要的性质属性。种种这些添加剂已经使用多年，经过长期的发展衍生出了一系列广泛品种。造成这种情况的一个主要原因是乳液聚合过程各种多样，这就使得科学家们不断去设计适合的聚合物组分、聚合物结构、聚合物形态以及聚合物分子量/分子量分布。由于生产成本低，而且所得的乳液产品易于分离，因此，乳液聚合在商业化生产中还是非常有吸引力的。 1956年，第一种用于乳液聚合技术的聚合物添加剂被开发出来，它是由甲基丙烯酸酯-丁二烯-苯乙烯(MBS)制备的核壳结构抗冲击改性剂。随后出现的是各种丙烯酸类加工助剂和丙烯酸类抗冲击改性剂。最初，这些添加剂主要用来改善聚氯乙烯(PVC)的加工性能和韧性。而用于PVC的加工助剂主要是TodayHot为了促进PVC的熔融、提升熔体强度、提高分散性能和表面质量。超高分子量加工助剂则是发泡PVC中的重要组成部分。借助加工助剂，PVC泡沫能够获得更加均一的发泡结构，减少闭泡的破裂而且泡沫密度会更低一些。起润滑作用的加工助剂能够有效防止熔融的塑料粘结在金属表面，改善制品表面质量，提高生产效率。 有很多塑料材料的应用范围非常有限，这是因它们要么不具备所需的物理性质，要么其加工性能非常差，加工助剂正是用来增强塑料的熔体加工性、提高产量、减少停车检修时间以及提供产品更好的质量的。20世纪50年代，罗门哈斯公司率先开发出了第一种商业化生产的加工助剂产品，该产品被用于硬质PVC生产。在此之后，这种前所未有的技术很快被业界所熟知，并且因而引发了PVC工业的生产热潮。自从20世纪80年代起，这样的研究开发工作开始针对其他的热塑性材料和聚合物共混产品开展起来。大部分的加工助剂通常还是添加在PVC中的，而在其他热塑性塑料中使用的加工助剂却很少（只占0.5%5%），但是尽管如此，这些加工助剂却能显著地改善加工性能，同时又不会对其他应用性能造成太大的影响。根据功能性不同，加工助剂可以分为助熔剂、熔体流变改性剂、润滑剂和分散促进剂。其实，每一类加工助剂又都有不止一种的功效。任何一种加工助剂的功能性和应用效果都要取决于其化学组份、聚合物构造、聚合物分子量以及聚合物的基体类型。 PVC用加工助剂 众所周知，对于热塑性树脂，最终制品的机械性能是与聚合物熔体在转化过程中的均一性息息相关的。不同于其他大多数的热塑性树脂，硬质PVC由于其固有的粒子结构致使其无法直接进行加工。它需要在高温下持续很长的加工时间，而这又往往会导致热降解。加工助剂为PVC树脂带来了很多好处，主要HotTag是与加工过程中的熔化过程和熔体流变性相关。加工助剂有助于提高熔体的结合力和均一性，增强熔体强度、熔体延展性和熔体弹性。加工助剂的组分及其聚合物结构会影响到助剂与PVC的相容性，并会改变一些性质，如助熔性能和润滑性能。另一方面，加工助剂的分子量及分子量分布在控制熔体流变性质时会起到关键作用。最通用的加工助剂是甲基丙烯酸酯类的聚合物。聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)类的聚合物具有较高的玻璃化温度(Tg)，并且它与PVC材料具有极好的相容性，这些性质有利于产生和传递局部剪切热，从而在熔融阶段促进PVC的熔化。 除了熔体流变性质外，提高分散性能、改善加工效率、增强各种性能的总体均衡性（特别是对应于粘度的熔体强度），这些都是新型加工助剂研发的主要方向和目标。这种发展趋势一方面要求加工助剂在用量少的前提下能获得相同的效果，再来，在需要色泽均匀、透明材料的应用中，也要求材料更容易分散且更加均匀透明。 1、加速熔融和熔体均一性 监测PVC熔融过程最普通的方法就是使用塑性流变仪(Brabender Plasticorder)或Haake流变仪。图2.1显示了PVC塑化过程中，塑化扭矩对应时间的曲线图。每一个阶段熔体的温度都被记录下来。“A”点显示的是压缩峰，反映了粉末受到的压缩和增稠情况。“B”点声明开始塑化，随后出现的是塑化峰。“C”点出现在PVC塑化成熔体的一刻。从“A”点到“C”点之间的时间差值被称作“塑化时间”。“C”点处测到的扭矩被称作“塑化扭矩”。在这个阶段PVC并不会完全熔融，大部分的熔体处于初级粒子状态。塑化持续进行，扭矩开始下降，在“D”点后扭矩几乎呈现为常数，这个扭矩被称作平衡扭矩。平衡扭矩可以粗略地表征为熔体粘度的估计值。当继续加热和剪切，到“E”点后，PVC链会发生脱氯化氢作用以及发生交联，扭矩会再次上升。“A”点到“E”点之间的时间差值被称作“降解时间”。PVC配方类型、加工温度、剪切速率和负载水平等因素都会强烈地影响熔融曲线。 若缩短熔化时间，结果显示PVC粒子结构并不会完全断裂，而且与熔体的均一性好坏没有太大关系。但是，辊筒混炼机的平面挡板上的表面光洁度却能够提供一个粗略的估计。在用锡稳定的PVC(K=61)中只加入2%的丙烯酸类加工助剂，在180加工温度下，存留在压辊上的PVC料非常透亮、光滑且均匀，同时挡板表面同样光滑。相反，如果不添加加工助剂，那么在辊筒上的熔体非常不均匀，而且挡板表面会出现很多裂纹。这两种情况加工出的片材如图2.2所示。使用了加工助剂的片材强度好、没有针孔缺陷，并且没有空气条纹和熔体破裂产生。然而未经过加工助剂改性的PVC膜易于撕裂、破碎，失去了其整体性。PVC熔体的均一性可以通过透射电子显微镜(transmission electron microscope)检测。再来，通过示差扫描量热(DSC)的方法，可以确定PVC的熔化程度。这种技术实际上反映了凝胶化程度，并与PVC样品的塑化程度相关。 2、熔体强度、延展性和弹性 熔体强度是一个反映弹性形变和伸长率粘度的参数，延展性描述了PVC熔体在不出现破裂的前提下经受伸长或拉伸形变的性能，弹性是指当移除应力后恢复至原始状态的趋势。这三种流变学性质关联性很大，很难分开描述。将抗张强度、伸长率和弹性三种性质综合考虑，就是我们定义的熔体的“坚韧度”。如果不使用聚合物加工助剂，PVC将无法承受较高的应力和拉伸。通常用作加工助剂的丙烯酸类共聚物，一般来说都与PVC有很好的相容性，借助其分子长链和相互作用，生成了更坚硬、弹性更好的熔体。破裂应力和延展性的提高，使得PVC材料能抵御破裂诱导产生的缺陷。 对于加工者来说，定量地测定熔体强度是很困难。Gottfert Rheotens熔体强度测量仪采用了一种类似齿轮传动的依靠应变计控制的牵引装置，将完全熔化的熔体从一台直角（垂直落差）挤出机中牵引出来。当挤出机的挤出速率保持稳定时，受传动的出料速度就会开始加速，直到熔体（挤出型材）破裂为止。正因如此，PVC熔体的各种流变性质都可以定量地进行测量、记录。挤出胀大是检测熔体弹性的另一种方法。当聚合物发生形变时，在外力撤销后聚合物有回复至原始状态的趋势。通常我们可以观察到这种行为：当挤出材料在离开模具口时会出现胀大现象。胀大的程度与聚合物的可恢复形变(x)或弹性密切相关，这种程度一般被定义为胀大比（挤出材料的直径/离开模具后的直径），或者也有被声明为固定长度挤出材料的重量比值。如图2.3所示，挤出材料的重量取决于与加工助剂浓度相关联的加工状况。正如预测的一样，挤出胀大还与聚合物的分子量有非常密切的联系。由于熔体在挤出加工时要进出模具，因此，熔体的弹性是确定熔体稳定性非常重要的一个因素。在添加了加工助剂的情况下，模具进口处的压力越高，显示出的熔体弹性就越高。 就目前的加工助剂来说，开发专门用于PVC发泡应用的超高分子量材料是更加领先的一种方向。如果使用了适当的加工助剂，那么挤出泡沫的泡孔结构会更加均匀，并且破裂的情况也会减少。在碎裂之前，由于PVC熔体能够承受非常大的延展、伸长，因此可以得到泡孔结构良好、同时具有良好表面质量（外观质量）的低密度泡沫材料。如图2.4所示，对于发泡材料的发泡密度、泡孔均匀性以及表面质量来说，分子量达到8106的超高分子量加工助剂与分子量达6106的同类型加工助剂相比，效果几乎要好30%。加工助剂的分子量对于PVC熔体强度的影响效果在图2.4中显示。如果使用了不适当的加工助剂，那么泡沫材料就会具有非常大的泡孔、糟糕的外观结构、而且空气气密性会很差（会爆裂）。加工助剂的浓度水平对于PVC发泡棒的表面质量的影响效果也在图2.4中显示。 3、熔体粘度 许多的热塑性树脂都具有优异的物理性质和很高的使用温度，但是，它们的熔体粘度通常也很高。熔体粘度高不利于材料的加工，经常会降低生产效率、影响产品质量。尤其是在注射成型中，熔体粘度高绝对是个重要的挑战，因无论什么材料都必须填充满薄壁结构、流过狭长的浇道或充满复杂的结构形状。绝大多数的超高分子量加工助剂会提高熔体粘度。不过有资料表明，低浓度的标准丙烯酸类加工助剂对熔体粘度不会产生显著影响。另一方面，各种功能助剂的结合使用也可以平衡熔体的流变性质和熔体的均一性能。硬质PVC复合物已经成功地解决了这个问题。很多应用部件、经营设备、电子电器外壳都是由添加了加工助剂和抗冲击改性剂的PVC树脂制备的。就像前面提到的，只要采取适当的控制，由Haake流变计测定出的平衡扭矩能够看作是熔体粘度的粗略体现，也可以通过许多现代的分析流变仪器如毛细管流变仪来测定熔体粘度。 4、润滑 润滑剂经常在加工过程中用来防止塑料熔体粘结在金属表面。使用非聚合物型的润滑剂有许多不利方面，包括模具的结垢、影响透明度、迁移和延迟熔化等。润滑型加工助剂有利于金属脱模、减少模具的结垢、改善熔体均一性以及对熔化延迟产生的影响最小。润滑型加工助剂既具有润滑剂的功效也具有加工助剂的功能。与传统的加工助剂相比，这类的加工助剂与聚合物基体的相容性要差一些。由于与树脂不混溶，因此出现了明显的雾状混浊。不过，这种混浊可以通过折射率的适当调节进行校正。工业化应用的PVC润滑型加工助剂，例如Paraloid K-175，能够减少熔体的破裂、降低剪切应力、改善表面质量，还不会影响聚合物基体的透明度。 5、加工助剂的选择 工业化使用的加工助剂可以分为四大类：通用型、高效型、高熔体强度型以及润滑型。 通用型加工助剂可以提供平衡的熔体强度和熔体粘度。它们帮助PVC加速熔化，在低剪切条件下具有优异的分散性能。当使用选定了聚合物的加工助剂时，如Paraloid K-120P和K-130P（罗门哈斯公司）、Kane Ace PA-20/30（Kaneka公司）、Metablen P501（阿托菲纳/三菱人造丝公司），就可以获得加工效率和透明性最理想的平衡。高效型加工助剂要比通用型加工助剂产生更高的熔体强度，这主要缘于它们更高的聚合物分子量。除此之外，这种类型的加工助剂能改善熔体的均一性和加工速率，即使在高充气体系如管道产品配方中，这种加工助剂也能够提供给最终制品更好的表面质量和尺寸稳定性控制。最常用的高效型加工助剂有：Paraloid K-125P（罗门哈斯公司）、Metablen P550/551（阿托菲纳/三菱人造丝公司）、Vestiform R315（Huls公司）以及Vinuran KR3835（巴斯夫公司）。如前所述，熔体强度加工助剂主要用于PVC泡沫领域，包括异型材、芯层发泡和发泡片材。这类加工助剂可实现发泡密度低、表面质量高以及加工稳定性好的特点。推荐使用的这类加工助剂有：Paraloid K-400/K-415/K-435（罗门哈斯公司）、Metablen P530/531（阿托菲纳/三菱人造丝公司）、Kane Ace PA-40/60（Kanegafuchi公司）、Baroropid 10F/20F/30F（Barlocher公司）。聚合物类型的润滑剂也就是我们所说的润滑型加工助剂，它可以改善熔体加工性能、金属热脱模、减少熔体破裂以及提高加工效率。常用的润滑型加工助剂包括：Paraloid K-175 P（罗门哈斯公司）、Kane Ace PA-101（Kanegafuchi公司）、Metablen P710（阿托菲纳/三菱人造丝公司）、Vestiform R450（Huls公司）以及Vinuran KR3835（巴斯夫公司）。 其实，PVC复合物加工时通常会使用各种加工助剂。过去，不同类型的加工助剂一起使用能够实现更好的加工性能。例如，通常将润滑型加工助剂如Paraloid K-175P与其他类型加工助剂如Paraloid K-120P、K-125P或K-130P一同使用，可以用在生产吹塑成型容器、压延或挤出片材、墙板、异型材挤出、高流动性注射成型部件、管道配件、导管包线等诸多方面。熔体流变性质、熔体的均一性以及金属热脱模性质之间的相互平衡既会影响外观质量，也能左右生产效率。每一种组分的添加量是否适当至关重要，它会影响产品的质量。 其他树脂用的加工助剂 近些年来，越来越多的加工助剂被用来改善除PVC以外的树脂的加工性能。一些聚合物型加工助剂是通过乳液聚合方法制备的，而另一些则采用其他方法。已经证明，丙烯酸类加工助剂可以改善热塑性塑料如聚烯烃、聚酯、聚碳酸酯以及ABS/SAN共混物的熔体强度和熔体均一性。据报导，甲基丙烯酸酯类聚合物可以增强聚乙烯的轧制加工性能。烷基碳数更高的甲基丙烯酸烷基酯类加工助剂能够改善聚丙烯的熔体强度，并且在制造容器和电器外壳时有利于热成型操作。较低分子量的甲基丙烯酸酯类加工助剂可以在ABS树脂中充当流变改性剂，降低熔体粘度并使熔体更易于加工。在对线性低密度聚乙烯(LLDPE)挤出薄膜时添加超低浓度的氟碳类加工助剂，既可以降低熔体粘度还能够消除熔体破裂的情况。由于强度高、阻隔性能好，因此聚偏二氯乙烯(PVDC)树脂常用于包装应用，特别是多层薄膜和片材。但是，PVDC的稳定性明显不如PVC，而且在必要的加工温度下PVDC通常会快速降解。丙烯酸类添加剂能够减少它的热降解，同时还能保留其大部分的重要性质。聚乙烯醇(PVOH)是另一种具有良好阻隔性能的热塑性塑料，但是该材料在高温下和受剪切应力条件下加工性能非常差。为此，在PVOH中使用高分子量聚合物充当加工助剂能够使熔体加工非常顺畅，还不会降低PVOH的刚性和阻隔性能。芳香族聚酯如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)中添加了低浓度的加工助剂后，其熔体强度和熔体粘度都能够显著提高。 PVC-U的润滑平衡 来源：机电之家机电行业电子商务平台！大量的研究与实践表明：PVC-U的塑化程度在65左右时，其各项力学性能最好，这就要求在加工PVC-U时必须掌握适当的塑化程度，内润滑剂在降低塑化扭矩的同时能促进塑化(缩短塑化时间)，而外润滑剂在改善PVC-U的流动性的同时又能延迟塑化。因而在设计PVC-U配方时，调整内、外润滑剂的比例及加入总量，就能调控PVC-U的塑化速率(塑化时间)，而调控塑化速率则是内、外润滑作用平衡的重要研究内容。但是，由于塑料润滑作用的多变性及润滑平衡的多样性，至今在国内尚未见到关于润滑平衡方面的专论文章，笔者就塑料润滑作用平衡(以下简称润滑平衡)提出一些观点，供广大读者参考。 1 润滑平衡的设计 润滑平衡的设计是PVC-U配方设计的最乡键的一环。 1.1 润滑剂及润滑作用目前尚没有真正意义的理论及规律 对般PVC-U配方设计而言，笔者认为配方设计的难点及主要内容是内、外润滑剂种类的选择及它们的比例和加入总量的设计。润滑剂加入总量应适宜，而内、外润滑剂的比例更重要，尽管总量足够，但如果比例失调，也不合连续地生产出合格产品。 然而对于PVC-U加工过程至关重要的润滑体系，在目前还没有可称为理论的理论，甚至连可以有效地指导配方实验的规律也没有。唯一的所谓规律是借鉴普通化学中“相似相溶”规律，也就是润滑剂的极性与PVC树脂的极性越相似，其相容性越奸，因而其内润滑作用也越好；反之外润滑作用较强，但是这个规律对于配方设计的指导性亦很有限。因为判断润滑剂的极性的根据是润滑剂的化学结构，即润滑剂分子中含有的羟基、酯基、羧基、酰胺基以及醚基、酮基等极性官能团的种类、数量及其与长链烷基的比例。由于润滑剂化学结构复杂、多样，以及相邻官能团的相互影响，使得对润滑剂的极性大小的判断更为困难，这就造成了单凭润滑剂的极性来推断润滑剂的润滑作用与润滑剂实际上所起的润滑作用之间的差异性远远超出人们的想象。 1.2 润滑作用的多变性 问题的复杂性还不仅如此，更为重要的是润滑剂与树脂的相容性(即润滑作用)还受其他条件的影响，尤其是其他润滑剂与增塑剂等助剂的影响更为显著，这种改变甚至可使内润滑剂变成外润滑剂，也就是说，同一种润滑剂的润滑作用会随着添加量的不同，随着配方中其他助剂组成的不同，随着加工条件的不同而改变。 1.3 内、外润滑平衡的多样性 事实上，不同类型的加工设备如双螺杆及单螺杆挤出、注塑、压延等设备，均要求各自不同的润滑平衡。严格地讲，同类设备、不同生产厂家的产品，甚至同一台设备，旧的与新的设备，对润滑平衡均有不同的要求。不同类型的产品，如管材、片材、膜以及异型材，要有各自不同的润滑平衡。如断面复杂的异型材、挤出片材、注塑制品、中空制品、吹塑膜及高透明制品均要求有较高的塑化程度，更好的熔体流动性，因而要求内、外润滑剂，尤其是内润滑剂的加入量要多一些，而管材则对熔体黏度及流动性要求相对不太高，塑化程度以6070为宜，因而外润滑剂相对可以比内润滑剂的用稍多。但是注塑制品则要求尽可能少用非极性外润滑剂，以便尽可能减少外润滑剂对熔接痕强度的影响。 上述内容均说明了润滑平衡的多样性。这就造成润滑作用理论的研究较为困难，在实际配方设计时，也极大地增加了润滑剂配方设计的难度。 笔者认为，对于一般PVC-U而言，配方设计的关键是内、外润滑剂种类、比例及加入总量的设计，就是润滑平衡的设计。 2 润滑平衡的研究方法 对于润滑平衡的设计来讲，既不精楚内、外润滑剂在配方中实际的润滑作用强度，又不知其他润滑剂及其他助剂对其润滑作用影响的具体情况。最简单的方法，是用只问最后结果，不管其作用机理如何的宏观概括研究方法，即只考虑因素(内、外润滑剂和其他助剂)对最终结果(润滑平衡)的贡献的研究法，也就是不管内、外润滑剂及其他助剂之间如何相互作用及其影响程度的大小，只看它们对润滑平衡最终结果的综合影响的方法。 3 润滑平衡的定义及其定量表述 内、外润滑剂品种适当，内、外润滑剂比例与加入总量适当，达到适当的塑化速率及熔体粘度(扭矩流变曲线上适当的塑化时间及塑化扭矩)。也就是能保证特定的加工设备及工艺经济地、连续地生产出合格塑料制品的润滑体系，即为内、外润滑平衡体系。 3.1 适当的塑化时间 润滑平衡既不是个固定值，又因缺乏润滑作用的基础数据，所以造成定量表述润滑平衡很困难。因此，只能用对比类推法对润滑平衡进行研究。也就是首先研究已经确认是润滑平衡的体系，把它在塑料加工设备上的塑化情况与它在扭矩流变曲线上表现出的塑化情况进行对比。结果发现：润滑平衡体系在扭矩流变曲线上的塑化时间对应于挤出机23左右的位置，也就是对应挤出机塑化段将结束、均化段将开始的位置。如果不是润滑平衡体系，其塑化时间对应于挤出机的位置将有所改变。塑化时间对应挤出机的位置小于23时期，则过度塑化，对于PVC-U而言有可能热分解，物料发黄；塑化时间对应挤出机的位置大于23时，则塑化度不够，制品较糙、发脆。由上述分析可得出结论：可以用扭矩流变曲线上的塑化时间作为定量判断润滑体系是否处于平衡状态的标准。 3.2 适当的塑化扭矩 对于PVC-U而言，塑化扭矩的大小比平衡扭矩更接近塑料加工即将结束时实际的树脂熔体扭矩，也就是说，在塑化扭矩处的物料粘度比较接近实际塑料加工即将结束时的熔体粘度。所谓内、外润滑剂比例及总量适当是指能满足工艺要求的用量，使树脂具有较合适的塑化速率、熔体粘度及适当粘附性，从而保证加工设备能经济地、连续地生产合格或优质的产品。另外挤出机虽然也给出了扭矩值或主机电流值，但它们是表示固体树脂由玻璃态逐渐转变为高弹态、粘流态整个过程的平均扭矩值或平均消耗的能量，并不能正确地反映树脂在塑化时的黏度或扭矩值。 4 生产及实验室中如何判断内、外润滑平衡 外润滑剂用量不足则有黏附现象，塑化时间短，试样表面不光滑；外润滑剂过量则塑化时间明显延长，力学性能下降，变脆，可能有析出现象，严重时手拭有油样感觉。内润滑剂用量不足则塑化扭矩较大、塑化时间较长；内润滑剂过量则塑化时间较短、塑化扭矩较小，但热稳定时间也变短，有热分解 现象，试样内壁不光滑。 5 内、外润滑剂的比例及总量的确定，即润滑平衡的设计 内、外润滑剂的品种或牌号确定后，要确定内、外润滑剂的使用比例及在配方中的加入总量。只有确定一个合适的内、外润滑剂的比例及加入总量，才能合理地兼顾PVC树脂熔体的流动性、防粘性及塑化速率，才能满足特定的加工设备、工艺及制品的特殊要求，也只有这样的润滑体系才能保证经济地、连续地生产合格或优质产品，即达到润滑平衡。 由于影响润滑作用的因素众多，又因润滑平衡的多样性，所以配方工作者根据特定的加工设备及产品特性设计一个润滑平衡体系是比较困难的。因为无法准确确定塑化时间、塑化扭矩等重要数值，因而缺乏控制塑化速率、熔体流动性(即熔体黏度)的依据。如果有一个参照物，即标准样或近似的标准样，这个问题就迎韧而解了。所以，确定润滑平衡的实验程序首先是标准样的测试。标准样最好选择加工性能好、品质优良、同一类加工设备生产的同一类产品的高速搅拌混合料。 (1)标准样的测试：把一定质量的试样加到扭矩流变仪中，在一定转速及温度下测小其塑化时间、塑化扭矩及热分解时间等参数。 (2)改变内润滑剂的品种和数量，改变塑化扭矩值使其接近标准样的数值。也就是改变PVC熔体流动性，即熔体粘度。 (3)在基本调整好树脂熔体粘度或塑化扭矩的前提下，通过改变外润滑剂的品种与数量，调整塑化时间，使之比标准样略有延长，大概延长3左右。外润滑剂在一定范围内也能影响塑化扭矩，随着外润滑剂用量的增加，塑化扭矩值也有所降低。 要特别注意的时的塑化扭矩值绝对不能高于标准样的数值，必须比标准样的塑化扭矩值略低，约降低12为宜。如果塑化时间已经比标准样延长了3左右，而塑化扭矩仍然达不到要求时，可以按比例增加内、外润滑剂的用量，直到塑化时间及塑化扭矩均达到要求为止。因为从扭矩流变仪实验得到数据的微小差异均可对实际工业生产造成巨大的影响。 (4)防粘附性：如果塑化扭矩及塑化时间基本满意以后，防粘附性仍然不足，可以适当按比例增加内、外润滑剂的用量，如果感觉物料已经不粘流变仪混合头的转子，则有可能是润滑剂总量过量，达到了高水平的润滑平衡。可按比例适当减少内、外润滑剂的用量，直至有些轻微发粘时为止。在此基础上以微调方式适当地补加内、外润滑剂，直至不发粘，再稍多加一点，这是较低水平的润滑平衡，也是较接近实用水平的润滑平衡。高水平的润滑平衡虽然可以稍提高树脂混合料的热稳定性，延长热分解时间，略微降低热稳定剂的用量，减少配方成本，但外润滑剂的析出现象有可能较严重，对连续生产不利，停机次数有可能增加，生产率有可能下降，并带来诸多不便，也可能影响产品质量及二次加工性能。因为内、外润滑剂毕竟是小分子的加工助剂，能满足加工及制品质量要求扶p可口入量过多则势必影响制品的力学性能。 (5)放大实验：把实验(4)初步确定的配方在生产中进行放大实验，考察并发现存在的问题，如粘附严重或扭矩过大，主机电流过大，或塑化率过大、过小等。可以有针对性地调整润滑体系。如此反复几次即可设计出比较满意的、并能满足特定设备及工艺要求的润滑平衡体系。 (6)如果没有标准配方，可向有技术力量的国外大型热稳定剂或润滑剂的生产厂商索要参考配方，按参考配方试生产一次，找出加工过程及制品质量存在的问题。加工性问题包括熔体黏度是否过高、主机扭矩值或主机电流是否过大、操作是否平稳、连续开车时间是否过短、粘附性是否严重等问题。制品质量问题包括内在质量是否符合标准、二次加工性是否满意。外观质量问题包括：颜色是否泛黄、或有黑点、黑灰色或黄色条纹，表面是否光亮、内壁是否凹凸不平等。同时用同一配方在扭矩流变化仪上进行实验，把流变实验结果与大生产中出现的问题相互对照，找出内润滑或外润滑不足，或是内、外润滑均不足的原因。然后按上述实验程序进行改进实验，或用价格低的产品对原参考配方中的进口润滑剂进行取代实验。 6 实验数据对实际生产的影响 由于实验物料量与工业生产物料量相比相差过于悬殊，实验设备与实际生产设备差别太大，实验时的物料与工业生产时的物料所受热及剪切力的差别与经历也很不相同等原因，造成了从扭矩流变仪上得到的实验数据有微小的差异，均有可能对工业生产造成严重影响。表1中3个配方是流变仪的实验结果及在生产中的情况，仅供参考。 表 1: 实验数据对实际生产的影响 表1中1*配方是国内某厂用平行双螺杆挤出机正常生产管材的混合料测得的数据。2*配方是国外某生产热稳定剂公司推荐配方，在美国已经广泛地用于锥形双螺杆挤出管材，但是2*配方在平行双螺杆挤出时，只能在远低于正常转速时才能挤出合格管材，主机转速稍有提高，因主机扭矩太大而自动报警，影响正常生产。分析1*与2*配方的实验数据可知：2*配方比1*配方的塑化时间只减少了12s，减少4.4；2*配方比1*配方塑化扭矩大0.7 N?m，增大2，相对差别很小，几乎可忽略不计。但在实际工业生产时，差别或影响却非常大。 3*配方是2*配方的改进配方。塑化时间3*配方比1*配方延长了20s，即塑化时间延长了7；塑化扭矩3*配方比1*配方小0.3 N?m，即小0.8，结果是3*配方可以正常地使用平行双螺杆挤出合格管材。 实验数据的微小差异对实际大生产产生巨大影响的根本原因是塑化扭矩的变化。塑化扭矩虽然只是一个峰值，但是它与时间的乘积，即其积分面积是表示塑料加工时消耗功耗的最主要部分，它远大于加料峰的积分面积(加料峰虽然很高，但是时间一共只有几秒钟，其峰形非常陡峭)；最小扭矩处的扭矩值很小，它与相应的时间的积分数值也很小(此时的物料还是可以流动的粉料)，平衡扭矩的数值虽然较大，但是PVC-U制品的塑化程度只有65左右，远未达到100塑化时的平衡扭矩，也就是说树脂混合物在接近平衡扭矩时的时间值接近“零”，平衡扭矩与其时间的乘积也非常小。所以塑化峰值微小的增大或减小，乘以时间后，功耗的变化就远比其他参数的对应值要显著。 增加润滑体系的操作弹性 好的润滑体系不仅具有润滑作用强、润滑剂用量少及前述的一些优良性质，还应具有较宽的操作弹性，如配料比的微小差异、工艺条件波动(如温度、主机转速的变化等)时，塑料加工从业者希望润滑体系仍然处于平衡状态。这就要求内、外润滑剂不仅要强强搭配，还应具有较大的操作弹性。这可以从两方面加以解决：不用或少用易挥发的润滑剂(像石蜡、Hst及硬脂酸丁酯等较易挥发)，在整个加工的中、后期，因温度等工艺参数的波动而影响了它们挥发的程度，从而造成平衡系统失衡。用一些既有极性基团又有超长烷基的化合物，如褐炼酸的衍生物，脂肪酸、脂肪醇的低分子聚酯类OPE等内、外润滑剂，内、外润滑剂均能在不同程度上自动调节润滑平衡。一旦因某种原因显示内润滑作用不足，外润滑作用过剩；或相反现象，配方中如果有一定数量的上述内、外润滑剂，可在一定程度上自动调节，使过剩的外润滑作用转变为内润滑作用，或内润滑作用转变为外润滑作用。这种现象的产生是因为工艺条件的变化改变了树脂熔体与润滑剂的表观溶解度所造成的。 结语 经济地、连续地生产高质量产品是每个塑料加工从业者要达到的目的，润滑平衡则是必不可少的条件之一。如果润滑失衡，即使其他条件均达到工艺要求，也不能正常生产，同时还造成内在质量及外观质量的下降。所以，只有内、外润滑作用平衡才能保证产品质量，才能保证正常连续地、经济地生产合格产品。 来源：机电之家机电行业电子商务平台！熔体强度(MS) 是指聚合物在熔融状态下支持自身质量的能力. 高分子熔体强度(Melt Strength)，有时也称为熔体弹性(Melt Elasticity)，是工程上对高分子熔融伸长粘性(Elongational Viscosity)的大约量度，其与高分子的分子量(MW)，分子量分布(MWD)，枝链(Branching)多少长短等有关。其实归根结蒂就是取决于高分子熔融状态下的纠缠度(Degree of Polymer Chain Entanglement at MelT)，纠缠度高，熔体强度就高。所以可以通过枝链化或交联(Cross-linking)来提高高分子熔体强度。 一般来说，熔体强度高的产品比较适合挤出，熔体强度低的产品比较适合注塑；熔体强度和熔指在数值上是成相反方向的，也就是说熔体强度越高，熔指越低。但是是否适合挤出或注塑是没有明显区分的，和工艺条件有关。 还有，注塑的熔体强度体现在高剪切下的，因此这里还是需要注意的。 熔体强度不光和分子量有关，和分子中的支链的数量和长度关系很大。 有的时候可以用熔体黏度来表征熔体强度。基本贴简单的问答题 Post By：2006-3-15 20:10:05 什么是导热系数？答: 一米管材升高1单位时间内所散发的热量。 什么是液体的粘滞性、粘滞力、粘滞系数？答：当液体流动时，液体质点之间存在着相对运动，这时质点之间会产生内摩擦力反抗它们之间的相对运动，液体的这种性质称为粘滞性，这种质点之间的内摩擦力也称为粘滞力。粘滞系数是液体的重要性质之一，它反映液体流动行为的特征。 什么是36D大比径长螺杆？答：这是双螺杆挤出机的螺杆长径比的比值，即K=L/D。 什么是维卡软化点？答：在规定负荷作用下,在一定的等速升温条件下,试样被1平方毫米平顶针头刺入热塑性试样1毫米深度时的温度。 什么是断裂伸长率？答：在规定的温度、湿度和加速度下，在标准试样上沿轴向施加拉力直到试样被拉断为止，断裂前试样所承受的最大载荷P与试样截面积之比称为拉伸强度，试样断裂所产生的伸长率为断裂伸长率。 什么是表观密度？答：表观密度是指材料在自然状态下单位体积的质量。 什么是交联度？答: 表示交联程度的物理量称为交联度。 什么是脆化温度？答: 聚合物低温性能的一种量度，以具有一定能量的冲锤冲击试样时，当试样开裂概率达到50时的温度，称为脆化温度，也叫脆折点。 什么是熔体流动速率和熔体比？答：熔体流动速率：在预定的温度和规定的重量下，在给定时间从规定尺寸的小孔中挤出的材料的数量。熔体流动速率是10分钟内从孔中流出的材料的数量。 熔体比：定压热熔随温度变化时纤维直径随聚合物熔体轴向位置变化的曲线。 什么是拉伸强度？答：也称抗张强度，是在规定的温度、湿度和加速度下，在标准试样上沿轴向施加拉力直到试样被拉断为止，断裂前试样所承受的最大载荷P与试样截面积之比称为拉伸强度，断裂前所产生的伸长率为最大伸长率。 什么叫尺寸稳定性？答：尺寸稳定性是用来衡量管材尺寸变化大小的物理量，通常用管材的纵向