CN108330682A - 一种不含apeo环境友好型聚酯短纤维处理剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的一种不含APEO环境友好型聚酯短纤维处理剂及其制备方法，其处理剂包括处理剂A和处理剂B，所述处理剂A由下列重量百分的组分组成：抗静电剂65~85%、乳化剂5~15%、集束剂10~20%；所述处理剂B由下列重量百分的组分组成：平滑剂50~75%、集束剂25~50%；所述处理剂A和处理剂B按2‑3:7‑8或7‑8：2‑3比例混合使用。实现了聚酯短纤维处理剂中烷基酚类化合物的全面替代，满足了聚酯短纤维纺丝及后加工生产过程对处理剂抗静电性、平滑性、集束性等性能的要求，实现了聚酯短纤维及其后续产品的清洁生产和绿色环保。

Description

一种不含APEO环境友好型聚酯短纤维处理剂及其制备方法
技术领域
本发明属于纤维处理剂技术领域，具体是一种不含APEO环境友好型聚酯短纤维处理剂及其制备方法。
背景技术
聚酯（PET）纤维因其优良的性能，自问世之初就受到人们的关注，经过数十年的发展已成为世界的第一合成纤维品种，广泛应用于服装、服饰、家纺、装饰、造纸、工程等领域。随着人们生活水平的日益提高，以及对健康和环保的重视程度越来越高，对聚酯纤维的毒性和环保性能的要求也越来越高。聚酯纤维本身不具有毒性，对人体无害，但是由于聚酯在缩聚过程引入了含有重金属的催化剂以及聚酯纤维在纺丝过程中引入了含有烷基酚聚氧乙烯醚（APEO）的化纤处理剂，使得聚酯纤维具有了毒性，并对环境保护产生了不利的影响。
目前，我国每年向欧州出口的纺织品和服装价值达100亿美元，欧盟第2003/53/EC号指令对纺织品的绿色要求对我国聚酯短纤维服装面料的出口产生重大影响，严重限制了聚酯短纤维工业的发展，对我国聚酯短纤维产业造成了巨大冲击，而国内外新研发的聚酯短纤维处理剂配方尚不能完全满足聚酯纤维生产和环保的需求，必须认真对待APEO在纺织品中的使用，提前做好替代APEO化学品的研究工作，保证我国纺织品的顺利出口。因此开发新型不含APEO性能优良的环保型纺织助剂和化纤处理剂成为了科技工作者必须面对的新的课题。
发明内容
本发明的目的由此产生，提出一种不含APEO环境友好型聚酯短纤维处理剂及其制备方法，实现聚酯短纤维处理剂中烷基酚类化合物的全面替代。满足聚酯短纤维纺丝及后加工生产过程对处理剂抗静电性、平滑性、集束性等性能的要求，实现聚酯短纤维及其后续产品的清洁生产和绿色环保。
本发明实现上述目的采取的技术方案是：一种新型不含APEO环境友好型聚酯短纤维处理剂包括处理剂A和处理剂B，所述处理剂A由下列重量百分的组分组成：抗静电剂65~85%、乳化剂5~15%、集束剂10~20%；所述处理剂B由下列重量百分的组分组成：平滑剂50~75%、集束剂25~50%；所述处理剂A和处理剂B按2-3:7-8或7-8：2-3比例混合使用。
所述处理剂A中的抗静电剂为C12-18烷基磷酸酯钾盐；乳化剂为EO/PO比例为40/60的C10-16脂肪醇聚氧乙烯醚；集束剂为EO/PO比值为50/50的C4-12脂肪酸聚氧乙烯醚。
所述处理剂B的平滑剂为C4-12脂肪醇聚氧乙烯醚；集束剂为EO/PO比值为50/50的C4-12脂肪酸聚氧乙烯醚。
所述处理剂A的制备方法是：先将计量准确的抗静电剂于反应釜中制备，反应温度为30-70℃，搅拌3h-8h后，然后再将乳化剂、集束剂抽入反应釜中，反应温度为30-70℃，搅拌1h-3h后，冷却，过滤，出料，包装即得。
所述处理剂B的制备方法是：将计量准确的平滑剂和集束剂加于反应釜中，反应温度为30-50℃，反应3h-6h后，冷却，过滤，出料，包装即得。
本发明组分中，处理剂A是以提高抗静电性为目的，其组成是以C12-20烷基磷酸酯钾盐为主抗静电剂，以调整纤维与纤维、纤维与金属之间的摩擦特性为目的，以两性表面活性剂为辅助，以醇醚、酯醚制备而成；处理剂B是以润湿快，平滑性好为目的，其组成是以醇醚和无规酯醚制备而成。
所述抗静电剂的确定：在阴离子型表面活性剂中，磷酸酯、烷基磷酸酯钾盐和烷基醚硫酸酯钾盐的抗静电效果较好，若硫酸酯烷基链中不含环氧乙烷基团，则这种表面活性剂的抗静电性差；含环氧乙烷基团时，则表现出良好的抗静电性。虽然烷基醚硫酸酯钾盐的抗静电性好，但其热稳定性差，不易采用。C12-18烷基磷酸酯钾盐，当施覆于纤维表面能形成固态润滑膜，可赋予纤维良好的平滑性，较好的耐热性，较高的油膜强度，作为处理剂组分使用时可有效地改善纤维的梳棉状态，减少粘缠现象。为兼顾抗静电性和使用环境的要求，本项目环保型聚酯短纤维处理剂中抗静电剂的是以C12-18烷基磷酸酯钾盐为主体，并与少量两性型表面活性剂组合成复合型抗静电剂。
所述平滑剂的选择：在选择平滑剂时，要求纤维与金属之间的摩擦要尽量的小，也就是平滑剂与金属之间的动摩擦系数要尽量的小。对于不同结构的聚醚摩擦系数测试结果见表3。从表中数据可见，这五种表面活性剂作为平滑剂使用时，均可有效减小纺丝过程中纤维经金属导辊和牵伸辊及卷曲机时所受到的摩擦作用，从而减少纤维所受损伤。
表3 平滑剂对聚酯短纤维摩擦系数的影响
注：纤维上油率0.10，温度25℃，湿度60%。
因此我们选用合成特殊结构的脂肪醇聚氧乙烯醚作为平滑剂。
所述集束剂的选择：在选择集束剂时，使用纤维与纤维之间的静、动摩擦系数的比值来表征集束性，比值越大，集束性越好。较高的集束性可以使丝束规整，有利于并条等工序的加工，但是对于聚酯短纤维其它加工过程，并不是集束性越高越好，因为纤维的集束性过强，会使纤维不易开松，分纤性变差，梳棉时棉网易出现“云斑”；而如果集束性太差，又容易使棉卷之间粘连，梳棉时棉网有掉网或破网现象，造成纱线质量下降。因此，纤维的集束性要控制在一个合适的范围内。因此选用EO/PO比值为50/50的C4-12脂肪酸聚氧乙烯醚最为合适集束剂。
所述乳化剂的确定：在聚酯短纤维处理剂使用过程中，原油和乳液必须保持稳定，不能出现漂油、分层、絮凝、沉淀、破乳等现象，否则会影响处理剂的使用性能，因此就必须选择优良的乳化剂使体系具有合适的HLB值（亲水亲油平衡值）。根据聚酯短纤维纺丝处理剂纺丝和后加工要求，加入两亲的表面活性剂，增加分散相小液滴颗粒尺寸的分布宽度，使更小的液滴颗粒填充到较大的颗粒空间中去，减少乳液中颗粒之间的碰撞几率，减小分散相与连续相的密度差，提高乳液的稳定性。因此特定EO/PO比例的C10-16脂肪醇聚氧乙烯醚成为首选。
本发明在使用过程中，根据要求可将单元处理剂A与处理剂B按一定比例混合使用。例如，对于前纺处理剂即纺丝处理剂，其目的是为了改善聚酯短纤维的纺丝可纺性。对处理剂性能主要的要求是：处理剂乳液的润湿速率快，平滑性、抱合性及耐热性好，因此可将单元处理剂按A/B＝3/7或2/8比例混合调制。对于后纺处理剂即纺纱处理剂，其目的是为了改善纤维的纺纱可纺性，对处理剂性能主要的要求是：耐热性好、纤维与纤维静、动摩擦系数比值为1.5时为宜，此时处理剂的抗静电性较好且对环境温、湿度敏感性较小，所以可将单元处理剂按A/B＝7/3或8/2比例混合调制。
本发明纤维APEO含量对比
取本次试验的聚酯短纤维与前后纺都使用普通处理剂的短纤维进行APEO测试对比，考核后纺使用环保型B处理剂后，纤维中的APEO含量的下降程度。瑞士SGS通标公司对纤维的测试结果见下表。
APEO含量对比
从表中数据可以看出，前后纺都使用非环保处理剂生产的纤维中APEO的含量为140mg/kg，而本次试验尽管只是在后纺使用了环保型处理剂，但是纤维中APEO的含量却大幅度下降到了55 mg/kg，效果是明显的。
本发明纤维指标
试验纤维的物检指标见下表。
由上述可知，本发明研制的新型环境友好聚酯短纤维处理剂，完全能满足聚酯短纤维生产和纺织加工要求，处理剂的综合性能已经达到或部分超过了国外同类产品的水平；使用新型环境友好聚酯短纤维处理剂生产的聚酯短纤维APEO含量为0，能够满足欧盟第2003/53/EC号指令对纺织品的绿色要求。
具体实施方式
下面给出本发明的具体实施例。具体实施例仅用于进一步详细说明本发明，不限制本申请权利要求的保护范围。
实施例1
将85%重量比的抗静电剂（C12烷基磷酸酯钾盐）原料加于反应釜中，反应温度为70℃，反应6小时后加入10%重量比的集束剂（C6脂肪酸聚氧乙烯醚.）抽入到反应釜中，然后加入5%重量比的乳化剂（C10脂肪醇聚氧乙烯醚），控制反应温度在60℃，搅拌2h后，冷却，出料，包装即得处理剂A。
实施例2
将80%重量比的抗静电剂（C12烷基磷酸酯钾盐）原料加于反应釜中，反应温度为60℃，反应5小时后加入15%重量比的集束剂（C6脂肪酸聚氧乙烯醚.）抽入到反应釜中，然后加入5%重量比的乳化剂（C10脂肪醇聚氧乙烯醚），控制反应温度在50℃，搅拌2h后，冷却，出料，包装即得处理剂A。
实施例3
将80%重量比的平滑剂（C12脂肪醇聚氧乙烯醚）原料加于反应釜中，后加入20%重量比的集束剂（C8脂肪酸聚氧乙烯醚.）反应温度为50℃，反应5小时后，冷却，出料，包装即得处理剂B。
实施例4
将75%重量比的平滑剂（C110脂肪醇聚氧乙烯醚）原料加于反应釜中，后加入25%重量比的集束剂（C10脂肪酸聚氧乙烯醚.）反应温度为40℃，反应4小时后，冷却，出料，包装即得处理剂B。
上述实施例1-4中，单元处理剂A与B在使用过程中需按一定比例混合使用。例如，对于前纺处理剂即纺丝处理剂，其目的是为了改善聚酯短纤维的纺丝可纺性。对处理剂性能主要的要求是：处理剂乳液的润湿速率快，平滑性、抱合性及耐热性好，因此可将单元处理剂按A/B＝3/7或2/8比例混合调制。对于后纺处理剂即纺纱处理剂，其目的是为了改善纤维的纺纱可纺性，对处理剂性能主要的要求是：耐热性好、纤维与纤维静、动摩擦系数比值为1.5时为宜，此时处理剂的抗静电性较好且对环境温、湿度敏感性较小，所以可将单元处理剂按A/B＝7/3或8/2比例混合调制。

Claims (4)

1.一种不含APEO环境友好型聚酯短纤维处理剂，其特征在于：包括处理剂A和处理剂B，所述处理剂A由下列重量百分的组分组成：抗静电剂65~85%、乳化剂5~15%、集束剂10~20%；所述处理剂B由下列重量百分的组分组成：平滑剂50~75%、集束剂25~50%；所述处理剂A和处理剂B按2-3:7-8或7-8：2-3比例混合使用。
2.根据权利要求1所述的不含APEO环境友好型聚酯短纤维处理剂，其特征在于：所述处理剂A中的抗静电剂为C12-18烷基磷酸酯钾盐；乳化剂为EO/PO比例为40/60的C10-16脂肪醇聚氧乙烯醚；集束剂为EO/PO比值为50/50的C4-12脂肪酸聚氧乙烯醚。
3.根据权利要求1所述的不含APEO环境友好型聚酯短纤维处理剂，其特征在于：所述处理剂B的平滑剂为C4-12脂肪醇聚氧乙烯醚；集束剂为EO/PO比值为50/50的C4-12脂肪酸聚氧乙烯醚。
4.一种实现权利要求1所述的不含APEO环境友好型聚酯短纤维处理剂的制备方法，其特征在于：所述处理剂A的制备方法是，先将计量准确的抗静电剂于反应釜中制备，反应温度为30-70℃，搅拌3h-8h后，然后再将乳化剂、集束剂抽入反应釜中，反应温度为30-70℃，搅拌1h-3h后，冷却，过滤，出料，包装即得；所述处理剂B的制备方法是，将计量准确的平滑剂和集束剂加于反应釜中，反应温度为30-50℃，反应3h-6h后，冷却，过滤，出料，包装即得。
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