不同外润滑剂对高透明硬质医用PVC材料的性能影响

医用PVC配方体系中，增塑剂和大豆油的添加对其成品的流变性能、透明性都有极大提高，影响最大。但在硬质PVC中，为提高其硬度以提升其 强度，势必要牺牲液体组分的占比，从而使得其他助剂对材料流动性和透明性造成的影响更为明显。相较 于软质PVC，更少的液体组分使得材料本身熔体流动 性、可塑性更差，同时透明性也会降低。但在医疗行 业中，由于实际使用的需要，为方便使用过程中医生观察病人或药液、血液输注等情况，通常对硬质医用 PVC材料的透明性也有很高的要求，这就需要我们精益求精，对配方中对透明性有影响的因素都做出相关探究。PVC配方中外润滑剂主要起润滑作用，在PVC 粉料受热熔融时，由于相容性更差，会从熔体内往外迁移，在PVC熔体与金属的交界面形成薄层，通过 类似于机械润滑的边界润滑机理发挥外润滑作用，进而提高材料的流变性能，提高其可塑性加工性。同时由于不同外润滑剂熔融状态的不同，折射率和分散度不同，对成品透明性也有不同的影响。且在硬质PVC材料中，外润滑剂对流变性能和光学性能的影响会进一步放大，基于此，本文对氧化聚乙烯蜡，多元醇酯和硬脂酸盐这3类常用外润滑剂对硬质医用PVC的光学性能、流变性能及力学性能的影响。

  一、配方制备

      根据表1配方称量物料，其中 0#为空白对照组，未添加外润滑剂。将称好物料在混 合机组SHR-10A中高速混合，混合温度达到118 ℃ 时放料至低温混合机降温至60 ℃，放料备用。

二、造粒：

    将干混料投入双螺杆挤出造粒机组进行造粒，挤出机各段温度为110 ℃，125 ℃，135 ℃，150 ℃，156 ℃，155 ℃，156 ℃，挤出机螺杆转速为120 r/min。所造粒料于60℃下烘干4h进行干燥。 

三、试验结果

　1、力学性能 

     图1为6组试样的力学性能数据，分别测试了拉伸强度、断裂伸长率、冲击强度的变化。由图中可以看出，对比空白组，在透明硬质医用PVC配方体系中加入外润滑剂后，PVC的力学性能并无明显变化，拉 伸强度、冲击强度波动幅度小；断裂伸长率波动幅度稍大，但相较空白组变化也不超过3%。

      外润滑剂通常是通过润滑效果影响材料造粒时的熔融体的剪切力，进而影响其表观密度和凝胶化程度，最终表现为对材料成品的力学性能的影响。但与此同时，外润滑剂会迁移至材料表面，从而对制成成品本身的影响会非常小。通过本组实验数据，我们也可以看出，在透明硬质医用PVC体系中，外润滑剂的选择对其拉伸强度、断裂伸长率、冲击强度等力学性能影响较小。

    2、光学性能 

       图2为6组试样的透光率及雾度数据，由图中可以看出，对比空白组，在加入外润滑剂后，PVC样片的透光率基本都有所下降，只有添加了氧化聚乙烯蜡的试样1略有提升；同时，样片的雾度均有不同程度的增加，尤以硬脂酸盐类两种外润滑剂的增加程度最大。      一般来说添加剂对PVC透明性的影响主要取决于折射率与分散度，折射率与PVC的折射率1.544 (25 ℃，λ=589.3 nm) 越接近，添加剂分散度越高，则制品的透明性越好。硬脂酸盐类润滑剂折射率1.4左右，但熔融后黏度大，分散性差，因而对透明性和雾度有较大影响。

 3、流变性能

     190 ℃下6组样品黏度随转速的变化情况如图3，随着转速增大，熔体黏度降低，即流动性提高。从图3 中可以看出，加入外润滑剂后，初始黏度均有明显降低，其中氧化聚乙烯蜡润滑效果最为明显，多元醇脂肪酸酯类效果次之，硬脂酸盐类润滑剂对流动性的提升最低。在PVC粉料熔融时，外润滑剂熔融形成一层膜体，减小熔体与设备表面的摩擦，从而提高熔体流动性。而氧化聚乙烯蜡本身带有极性基团，既能与聚氯乙烯等极性树脂颗粒表面的极性结点形成络合键，也能与带自由电子的金属表面形成络合键，故形成的润滑薄膜附着力较强，强度也更高，剪切力对他的破坏性也较小。故而能在熔融剪切过程中始终保持较好的润滑效果。

3、小结 

（1）外润滑剂的选择，对高透明硬质医用PVC 配方体系制成粒料的力学性能影响较小，其拉伸强度、断裂伸长率、冲击强度没有明显波动。（2）高透明硬质医用PVC配方体系中不同种类 外润滑剂对其透明性有明显影响，影响程度氧化聚乙 烯蜡＜多元醇酯＜硬脂酸盐，氧化聚乙烯蜡效果最好， 对PVC透光率有少许提升，对雾度的影响最小。 （3）对于高透明硬质医用PVC配方体系来说，不同种类外润滑剂对其流动性影响较大，影响其加工参 数的选择。氧化聚乙烯蜡对PVC熔体流动性的提升最大，且在剪切速率快慢时都能保持较低的黏度，较好的流动效果。

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