改性潤滑劑EBS的制備研究

孔俊嘉，明皓，2

（1.沈陽科技學院，遼寧 沈陽 110167； 2.沈陽工業大學，遼寧 沈陽 110870）

在高分子材料加工成型中不可避免地存在摩擦現象。摩擦使高分子材料熔體的流動性降低，影響加工效率，同時會使制品表面變得粗糙，缺乏光澤或形成流紋[1-2]。潤滑劑的加入就是要減少摩擦，改善制品的外觀。脂肪酸雙酰胺類潤滑劑因其具有潤滑性、抗黏接性、抗靜電性、脫模性好等優點，能夠增加制品表面的光澤度，同時能促進顏料分散，在高分子材料成型加工中受到廣泛應用[3-4]。乙撐雙硬脂酰胺（EBS）是應用最廣泛、開發最早的脂肪酸雙酰胺類潤滑劑之一，其具有內外兩種潤滑作用，既能改善高分子材料自身加工特性，又能使制品具有良好的應用性能[5-6]。

在高分子材料助劑的理論研究中，潤滑劑理論研究的進展較為緩慢，到目前為止還沒有形成真正的理論[7-9]，僅限借助于化學中的相似相容原理的規律。在聚烯烴潤滑劑的應用中，潤滑劑極性越大，外潤滑效果越好；潤滑劑極性越小，內潤滑效果越好[10]。潤滑劑分子中含有的極性基團通常包括羥基、羧基、酮基、酯基、醚基及酰胺基等基團[11-12]。如今市場上使用較多的聚烯烴潤滑劑主要包括EBS和TAS-2A 等。其中EBS 帶有酰胺基，本次實驗采用油浴加熱通過冰醋酸和EBS反應取代酰胺基上的氫原子來對EBS 進行改性[13]，得到最優實驗條件。實驗結果表明，制得的改性EBS 達到了所需要的潤滑要求，具有良好的綜合性能。

1 實驗部分

1.1 主要原料

冰醋酸，淄博盤古開源化工有限公司；潤滑劑EBS，山東優索化工科技有限公司。

1.2 主要儀器設備

熱分析儀，STA449C 型，德國NETZSCH 公司；鼓風干燥箱，DHG-9920A 型，北京中儀匯豐科技有限公司。

1.3 實驗工藝方法

改性潤滑劑EBS 主要包括兩個過程：第一步先形成胺鹽，第二步胺鹽分解的同時引入一個弱極性基團。

在四口瓶中通入氮氣，加入潤滑劑EBS，緩慢加熱，待潤滑劑完全熔融后，逐漸加入冰醋酸（適量），在190 ℃下繼續保溫5 h。自然冷卻后可得淡黃色固體，具有一定脆性，用研缽碾碎即為成品。

2 結果與討論

2.1 反應物的不同配比對潤滑劑熔點的影響

反應物的不同配比對潤滑劑熔點的影響如圖1所示。

圖1 反應物的不同配比對潤滑劑熔點的影響

由圖1 可知，產物的熔點隨冰醋酸加入量的增加先上升而后下降。由于冰醋酸具有揮發性，使得投料比不精準，從而影響反應過程，但如果冰醋酸投入量過多，會使得制品胺值過高，對制品色澤有影響，經過多次試驗證明，EBS 與冰醋酸按質量比1∶0.202 進行反應是較為合適的。

2.2 反應物的不同配比對潤滑劑酸值和胺值的影響

反應物的不同配比對潤滑劑酸值和胺值的影響如圖2 所示。由圖2 可知，隨著冰醋酸加入量的增加產品的酸值上升、胺值下降，由于冰醋酸具有揮發性，所以加入過量一些，在反應滴加過程中會有揮發現象，但加入量過多會影響產品的顏色。根據國家標準（GB/T 5530—2005/ISO 660:1996）進行測定，酸值＜10 mgKOH·g-1，胺值＜5 mgKOH·g-1，符合標準。

圖2 反應物的不同配比對潤滑劑酸值和胺值的影響

2.3 反應時間對潤滑劑熔點的影響

反應時間對潤滑劑熔點的影響如圖3 所示。

圖3 反應時間對潤滑劑熔點的影響

由圖3 可知，隨著反應時間的增加產品的熔點升高，當反應超過3 h 后變化趨勢變大而后又變小直到5 h 以后變化趨勢又變大。隨著反應時間的增加轉化率升高，然而反應時間超過5 h 后，繼續增加反應時間不但沒有效果，還會導致產品顏色越來越深，反應時間過長產物會被氧化，經過多次試驗證實，反應時間為5 h 時最佳。

2.4 反應時間對潤滑劑酸值和胺值的影響

反應時間對潤滑劑酸值和胺值的影響如圖4 所示。

圖4 反應時間對潤滑劑酸值和胺值的影響

由圖4 可知，潤滑劑的酸值和胺值隨反應時間的增加而下降，反應時間超過5 h，變化趨于緩慢。隨著反應時間的延長，產品的色澤發生變化，可能被碳化，故確定反應最佳時間為5 h。其他條件不變的情況下，在脫水反應進行中多次取樣測其酸值和胺值，根據國家標準（GB/T 5530—2005/ISO 660:1996）進行測定，酸值＜10 mgKOH·g-1，胺值＜5 mgKOH·g-1，符合標準。

2.5 反應溫度對潤滑劑熔點的影響

反應溫度對潤滑劑熔點的影響如圖5 所示。

圖5 反應溫度對潤滑劑熔點的影響

由圖5 可以看出，隨著反應溫度的升高潤滑劑的熔點升高，但達到190 ℃時，熔點變化較為緩慢。如果反應溫度偏低，反應時間過長，會對生產操作效率產生影響，使得反應時間相同的情況下轉化率下降。反應過程中會出現脫水現象，溫度在160 ℃以下，反應會緩慢進行；如果溫度在200 ℃以上，產品會因為發生氧化反應或焦化現象，導致產品顏色加深呈深棕色，而且溫度越高，產品的顏色也越來越黃，因此190 ℃是最佳反應溫度。

2.6 反應溫度對潤滑劑酸值和胺值的影響

反應溫度對潤滑劑酸值和胺值的影響如圖6 所示。

圖6 反應溫度對潤滑劑酸值和胺值的影響

由圖6 可知，潤滑劑的酸值和胺值隨反應溫度的升高而下降，當溫度升高至190 ℃時，繼續添加潤滑劑的白度降低，超過190 ℃以上再滴加酸值和胺值變化不大，白度卻降低迅速，所以確定最佳反應溫度為 190 ℃。根據國家標準（GB/T5530—2005/ISO 660:1996）進行測定，酸值＜10 mgKOH·g-1，胺值＜5 mgKOH·g-1，符合標準。

3 結 論

通過實驗結果表明，改性潤滑劑的最適宜的合成條件為：EBS 與冰醋酸質量比1∶0.202、反應溫度190 ℃、反應時間5 h。根據國家標準（GB/T5530—2005/ISO 660:1996）進行測定，酸值＜10 mgKOH·g-1，胺值＜5 mgKOH·g-1，符合標準。制得的改性潤滑劑EBS 達到了所需要的潤滑要求，具有良好的綜合性能。