[发明专利]用于加工硬质氯乙烯聚合物的多组分润滑剂组合物

说明书

发明背景

发明领域

本发明涉及润滑剂组合物和制备此类润滑剂组合物的方法。更具 体地，本发明涉及用于挤塑模头工作表面的低粘度润滑剂组合物。所 述滑润剂特别适用于加工需要滑润剂以使其可加工的塑料，例如聚氯 乙烯(PVC)、氯代聚氯乙烯(CPVC)、聚偏二氯乙烯(PVDC)及其共聚物。

相关现有技术描述

许多年来，塑料例如聚氯乙烯(PVC)、氯代聚氯乙烯(CPVC)和聚 偏二氯乙烯(PVDC)被广泛用于包括制造管道和硬质加压管在内的各 种用途。在这些材料中，因为其低成本和有益的性质(例如优越的对 酸、腐蚀性液体和气体的耐蚀性)，聚氯乙烯特别适于形成硬质管道 和管道制品。PVC管道还具有不阻碍流动和减少沉积物形成的光滑内 壁。其没有污染、提供快速和可靠的溶剂粘接连接、提供良好的耐压 性以及易加工和安装。虽然PVC是非常通用的具有此类所需性能的 聚合物，但PVC基础树脂也相对较硬和易碎，且非常难以利用制造 设备例如挤出机、注塑机或用于加工PVC化合物的其他设备例如造 粒机、刨片机和成锭机(pastillator)加工。相应地，适当混合与良好的 润滑剂平衡对获得良好的切削性和最终产物性质非常重要。

已知本领域利用润滑剂系统作为助挤剂以促进塑料例如PVC、 CPVC和PVDC的加工。滑润剂是在挤出机/模中控制熔点以获得最 佳加工特性和物理性质的物质。此类滑润剂可为外部的、内部的或外 部的/内部的。外部的滑润剂提供了良好的从金属表面的释模，且在 各PVC颗粒和金属表面之间起到润滑作用。他们一般是非极性分子， 例如烷烃，且通常是石蜡、矿物油或聚乙烯。外部的滑润剂一般与 PVC不相容、延缓熔融、帮助PVC滑过模头、机筒和螺杆的热熔表 面而不产生粘附以及有助于最终产物表面的光泽。他们最终会转移到 PVC的熔融表面上进而在聚合物和挤出设备金属表面之间产生润滑 作用，并主要用于在其中透明度不是关键因素的应用中加工硬质 PVC。外部的滑润剂主要是蜡，最常用的是石蜡。石蜡是在制备轻润 滑油过程中从原油中分离出来的蜡。他们是透明的、无味且可精制用 于接触食品。

内部的滑润剂从分子水平在树脂颗粒之间产生润滑作用，当PVC 或其他热塑性塑料为熔融形式时通过提高微粒间流动降低熔体粘度。 他们一般是极性分子，通常为脂肪酸、脂肪酸酯或脂肪酸的金属酯， 且与PVC的相容性非常好。他们降低熔体粘度、减少内部摩擦和促进 熔融。外部的/内部的滑润剂取决于所包含化学基团的组合提供外部 的和内部的润滑作用。他们具有两种润滑剂的化学基团，且一般具有 长烃链和酰胺、醇、酸和酯基团。常用于PVC的种类为脂肪酸酰胺和 被氧化的聚乙烯。这些材料中的某些材料熔化前起到外部的润滑剂的 作用，熔化后起到内部的滑润剂的作用。其他则相反。这些滑润剂中 的每一种应表征为其在给定PVC化合物中的润滑作用种类。

润滑的目的在于以经济的成本获得挤出或模塑的塑料和熔体的 完全性质而不产生问题。已发现一般由至少一种蜡组分(例如烃蜡、α- 烯烃蜡和聚乙烯蜡)和至少一种脂肪酸组分或至少一种脂肪酸金属盐 的组合组成的非常有效的润滑剂组合物。然而，还发现混有蜡和此类 脂肪酸或脂肪酸金属盐的已知润滑剂组合物不希望地提高了所述润 滑剂组合物的粘度，从而使得所述润滑剂难以在制造设备上加工和精 制。相应地，需要粘度较低的润滑剂。

本发明提供了本领域这一需求的解决方案。出人意料地发现被氧 化的低粘度副产物蜡组分的加入，降低了熔体粘度，从而允许结合更 高水平的金属硬脂酸盐，进而制得改进的低粘度润滑剂组合物。具体 而言，本发明提供了包含至少一种被氧化的低粘度蜡和至少一种金属 盐的多组分润滑剂组合物，所述金属盐占润滑剂组合物为至少约30％ 重量。在相关现有技术中，美国专利4,544,694教导了不同于本发明 的润滑剂组合物。具体而言，其润滑剂组合物没有包含本发明被氧化 的低粘度副产物蜡组分，同时其没有教导本发明所教导的低粘度润滑 剂组合物。

被氧化的低粘度副产物蜡在140℃的熔体粘度小于或等于约100 厘泊，酸值为约7-约24mg KOH/克。包含金属盐组分的润滑剂组合 物在140℃的粘度小于约450cps。从例如美国专利5,728,754已知来 源于高密度聚乙烯聚合的副产物蜡，通过引用将其结合到本文中。