CN113584639A - 一种涤纶全拉伸丝油剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种涤纶全拉伸丝油剂，按质量份数计，包括5～10份有机硅磷酸酯盐高分子聚合物，20～30份聚乙二醇脂肪酸酯，15～20份脂肪醇无规聚醚，3～8份磺酸盐，10～20份精制矿物油，10～15份油酸酯和10份去离子水。本发明采用的有机硅磷酸酯盐高分子聚合物具有良好的抗静电性以及耐热性，能有效降低油剂发烟量、结焦性，并与精制矿物油、多元醇脂肪酸酯、聚醚、烷基磺酸钠等原料复配，还具有油膜强度高、附着性好、上油均匀稳定的特点，能保证纤维具有较好的抗静电性、平滑性、耐热性和柔软性，能适应涤纶FDY纺丝工艺的加工要求，保证纤维生产的顺利进行。

Description

一种涤纶全拉伸丝油剂
技术领域
本发明涉及一种涤纶纤维全拉伸丝(FDY)油剂，属于化学纤维纺丝油技术领域。
背景技术
涤纶全拉伸丝（FDY）纺丝工艺由于纺丝速度很高（4200m～5500m/min），极大地提高了纺丝生产效率，现已在涤纶纺丝工艺中占有越来越大的比例。但由于涤纶纤维本身是一种疏水性的高分子化合物，在涤纶全拉伸纺丝工艺中，纤维丝束相互之间以及纤维与金属设备之间的摩擦会产生大量静电，导致纤维断头、松散等问题，严重时纤维生产根本就无法进行，给化纤厂家带来严重的经济损失。为了保证涤纶纤维的顺利生产，给纤维丝束上油就成了保证正常生产必不可少的条件。纺丝油剂的作用是使涤纶纤维的摩擦性、抗静电性、抱合性等性能在纺丝过程中处在一个合适的范围以保证纤维的正常生产。
由于涤纶纤维本身亲水性不好且涤纶的临界表面张力为43dyn/cm，再加上涤纶FDY纺丝速度一般都在4200m/min～5500m/min，如此高的纺丝速度加上涤纶纤维较差的亲水性和较低的表面张力,且上油过程瞬间完成，要达到纤维的均匀上油是很困难的。此外，在高速纺丝工艺中，第二热辊的定型温度也高达130～150℃，这就要求油剂本身除具有优异的平滑性、抗静电性等性能外，还要具有良好的耐热分解性能，若油剂耐热性不好，纤维上的油剂在拉伸定型时接触到高温，将分解成油渍、油渣等沉淀物，附着在定型热辊上，从而增大了摩擦力，会引起纤维毛丝断头等生产问题。另外，油剂高温分解产生的烟雾也使生产车间的工作环境大大恶化，会严重损害生产人员的身体健康，因此，涤纶FDY油剂必须要具有优异的耐热分解性能。现有的技术大多是采用矿物油、脂肪酸酯、聚醚、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯等单体来复配油剂，用这些单体复配油剂的平滑性、抱合性、抗静电性等性能可以满足要求，但由于脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯不耐高温，容易在定型热辊上受热分解而结焦，从而增大了摩擦力，导致纤维断头等问题。中国发明专利CN99124724“涤纶高速纺丝油剂及其制造方法”、CN101629383“一种涤纶FDY纺丝油剂及其制备方法”、CN101392458“一种涤纶FDY油剂及其制备方法”和CN101392458B“一种涤纶FDY油剂及其制备方法”公开了FDY油剂及其制造方法，上述现有技术公开的技术方案中，均无一例外的使用了脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯作为抗静电剂的主要成分，因脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯不耐高温而在生产过程中不可避免的引起油剂冒烟结焦等问题。
现有文献资料报道了硅元素具有较好的耐热性，且无毒、价廉易得。但目前还未见将有机硅磷酸酯作为抗静电剂添加于涤纶纺丝油剂中，以提高油剂耐热性的报道和产品。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种抗静电性强、性能稳定的涤纶FDY油剂，能更好的解决因脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯不耐高温而引起的油剂冒烟结焦问题。
实现本发明目的的技术方案是提供一种涤纶全拉伸丝油剂，按质量份数计，其组分包括5～10份有机硅磷酸酯盐高分子聚合物，20～30份聚乙二醇脂肪酸酯，15～20份脂肪醇无规聚醚，3～8份磺酸盐，10～20份精制矿物油，10～15份油酸酯，10份去离子水；
所述的有机硅磷酸酯盐高分子聚合物,其结构式为式（Ⅰ） 或式（Ⅱ）中的一种，
Figure DEST_PATH_IMAGE001
（Ⅰ） ，
Figure 812278DEST_PATH_IMAGE002
（Ⅱ）；
其中，n为20～80的整数，a为10～20的整数，b为5～20的整数，M为钾离子K+或钠离子Na+；
所述的聚乙二醇脂肪酸酯，其结构式为R1COO(C2H4O)pH，其中，R1为C11～C17的直链烷基或烯基，p为6～20的整数；
所述的脂肪醇无规聚醚，其结构式为R2O(C2H4O)x(C3H6O)yR3；其中，R2为C4～C12的烷基，R3为C1～C4的烷基或氢，x,y为1～50的整数，且x:y=3:2；
所述的磺酸盐，其结构式为R4CH2SO3Na；其中，R4为C11～C17的直链或带有支链的烷基；
所述的精制矿物油，在温度为40℃时的运动粘度为5～100mm2/s；
所述的油酸酯为三羟甲基丙烷油酸酯、季戊四醇油酸酯，失水山梨醇油酸酯中的一种。
本发明提供的涤纶FDY油剂，由各组分原料与水复配而成，其中组分有机硅磷酸酯盐高分子聚合物的作用是具有良好的抗静电性以及耐热性，能有效降低油剂发烟量、结焦性；组分聚乙二醇脂肪酸酯的作用是具有良好的乳化性，同时也具有适当的平滑性；组分脂肪醇无规聚醚的作用能有效提高油剂的耐热性以及适当的平滑性，且脂肪醇无规聚醚自身泡沫较低，也有降低油剂乳液泡沫的作用；组分磺酸盐的作用是具有良好的渗透性，能显著提高油剂的润湿性，保证油剂在纤维高速纺丝时迅速铺展到纤维上面，从而降低纤维与金属、纤维与纤维之间的摩擦力；组分精制矿物油的作用是具有较好的平滑性，且纤维在后道上浆工序中和浆料的相溶性很好，有利于上浆，另外，矿物油的价格也比较便宜；组分油酸酯的作用是具有良好的平滑性，且能显著提高油剂的耐热性。
本发明选用羟基硅油和羟基聚醚硅油与五氧化二磷进行磷酸酯化反应，合成一种含硅磷酸酯抗静电剂并进行耐热性实验，结果表明，有机硅磷酸酯在150℃高温下也不会分解结焦，且抗静电性能良好。因此，本发明选用了有机硅磷酸酯作为抗静电剂，并与精制矿物油、多元醇脂肪酸酯、聚醚、烷基磺酸钠等原料及去离子水复配成一种涤纶FDY油剂，试验表明，有机硅磷酸酯作为抗静电剂的涤纶FDY油剂成功解决了油剂的冒烟问题，经该油剂纺丝的各项技术指标均为优良。
与现有技术相比，本发明的优点是：选用有机硅磷酸酯作为抗静电剂，能有效提高油剂的抗静电性，且能有效解决传统的脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯作为抗静电剂，因其不耐高温而引起的油剂冒烟结焦的问题。同时，该油剂的油膜强度高、附着性好、上油均匀稳定，能保证纤维具有较好的抗静电性、平滑性、耐热性和柔软性，能适应涤纶FDY纺丝工艺的加工要求，保证纤维生产的顺利进行。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明技术方案作进一步描述。
实施例1:
本实施例提供一种涤纶FDY油剂，组分及用量配料如下：
1.羟基有机硅磷酸酯钾盐 5 kg
2.聚乙二醇400油酸单酯 30 kg
3.丁醇封端无规聚醚（数均分子量Mn为1000） 20 kg
4.32#精制矿物油 20 kg
5.三羟甲基丙烷单油酸酯 10 kg
6.仲烷基磺酸钠SAS60 5 kg
7.去离子水 10 kg
在本实施例中，羟基有机硅磷酸酯钾盐的结构式为：
Figure 900320DEST_PATH_IMAGE004
，其中，n为20，数均分子量Mn为1600。
制备涤纶FDY油剂的具体方法与步骤如下：
按各组分的质量进行称量，将称量好的组分加入到反应釜中，开启搅拌，升温到40～50℃，搅拌2～3小时，充分均匀后，冷却、过滤、出料，即得到外观为黄色透明的涤纶FDY油剂。
对本实施例制备的涤纶FDY油剂的基本性能技术指标采用下列方法进行测试：
1.外观：是通过目测来观察油剂的外观颜色、状态。
2.有效含量：用烘干法测试。
3.PH值：用去离子水稀释油剂到1%浓度，用PH计测试。
4.油剂原液的稳定性：用观察法，把油剂原液密封贮存在无色透明的溶器中，放置在阴凉干燥处观察油剂是否分层。
5.乳液稳定性：把油剂原油用去离子水稀释到15%浓度，观察乳液在48h内是否破乳。
6.比电阻：按GB/T14342～93 测试方法测试。采用YG321型纤维比电阻仪测试，温度25℃，相对湿度65%。
7.摩擦系数：在R-1053型摩擦系数仪上测试。
8.油膜强度：用去离子水配制油剂成15%乳液，在MRS-10型四球摩擦仪上测试油膜的最大破裂压力。
9.耐热性：准确称取1g油剂在120℃烘干2小时，测油剂的减重率、烟点、闪点。在SYP1001石油产品开口闪点测试仪上测试。
10.表面张力：配制成15%乳液在JZHY-80型表面张力仪上测试。
11.乳液润湿性：配制成15%乳液，用标准帆布沉降法测试。
12.上浆性：将8%喷水织机浆料与15%油剂乳液混合均匀，放入表面皿中在60℃下烘3小时， 再在 85℃ 烘2小时，观察浆料成膜情况。
经测试，按本实施例配方复配的涤纶FDY油剂具有以下技术性能指标：
1. 外观：淡黄色透明液体
2. 有效含量（%） 90±1
3. PH(1%水溶液)：6～8
4. 溶解性：易分散于水中
5. 原液稳定性：稳定在一年不分层、不变质
6. 乳液稳定性(15%水溶液)：带蓝光透明，常温下48小时不破乳
7. 比电阻：3.8×108Ω
8. 动摩擦系数µd：0.1142
9. 静摩擦系数µs：0.3825
10.油膜强度/(kgf)：95
11.耐热性：150℃不结焦，有轻微冒烟
12.乳液表面张力(cn/cm)：31
13.乳液润湿性（S）：8
14.上浆性： 与各种浆料相溶性好。
上述所述的乳液均是按油水质量比1:5配制而成的质量百分浓度为15%的乳液。
实施例2：
按实施例1提供的操作方法与步骤，采用如下组分及用量配料制备涤纶FDY油剂：
1. 羟基聚醚有机硅磷酸酯钾盐 8 kg
2. 聚乙二醇400月桂酸单酯 30 kg
3. 丁醇封端无规聚醚（数均分子量Mn为1000） 12 kg
4. 32#精制矿物油 20 kg
5. 季成四醇单油酸酯 15 kg
6. 仲烷基磺酸钠SAS60 5 kg
7. 去离子水 10 kg
在本实施例中，羟基聚醚有机硅磷酸酯钾盐的结构式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE006
，
其中，n为20，a为10，b为5，数均分子量Mn为3000。
按实施例1提供的测试方法，按本实施例配方复配的涤纶FDY油剂具有以下技术性能指标：
1. 外观：淡黄色透明液体
2. 有效含量（%） 90±1
3. PH(1%水溶液)：6～8
4. 溶解性：易分散于水中
5. 原液稳定性：稳定在一年不分层、不变质
6. 乳液稳定性(15%水溶液)：带蓝光透明，常温下48小时不破乳
7. 比电阻：1.6×108Ω
8. 动摩擦系数µd：0.1208
9. 静摩擦系数µs：0.3945
10.油膜强度/(kgf)：94.5
11.耐热性：150℃不结焦，有轻微冒烟
12.乳液表面张力(cn/cm)：31
13.乳液润湿性（S）：8
14.上浆性： 与各种浆料相溶性好。
上述所述的乳液均是按油水质量比1:5配制而成的质量百分浓度为15%的乳液。
实施例3：
将本发明实施例1和2提供的涤纶FDY油剂在化纤厂用于生产150D/72f、150D/96f、75D/48f等纤度的涤纶FDY纺丝工艺中，纺丝速度为4800m/min，第二定型热辊温度为140℃，以油嘴和油轮上油方式分别进行了纤维上油，纤维上油率为0.8%。经该油剂纺丝的纤维在后道整经上浆、染色、织造等后续加工中性能良好。

Claims (3)

1.一种涤纶全拉伸丝油剂，其特征在于：按质量份数计，其组分包括5～10份有机硅磷酸酯盐高分子聚合物，20～30份聚乙二醇脂肪酸酯，15～20份脂肪醇无规聚醚，3～8份磺酸盐，10～20份精制矿物油，10～15份油酸酯，10份去离子水；
所述的有机硅磷酸酯盐高分子聚合物,其结构式为式（Ⅰ）或式（Ⅱ）中的一种，
Figure 48306DEST_PATH_IMAGE002
（Ⅰ），
Figure 699867DEST_PATH_IMAGE004
（Ⅱ）；
其中，n为20～80的整数，a为10～20的整数，b为5～20的整数，M为钾离子K+或钠离子Na+；
所述的聚乙二醇脂肪酸酯，其结构式为R1COO(C2H4O)pH，其中，R1为C11～C17的直链烷基或烯基，p为6～20的整数；
所述的脂肪醇无规聚醚，其结构式为R2O(C2H4O)x(C3H6O)yR3；其中，R2为C4～C12的烷基，R3为C1～C4的烷基或氢，x,y为1～50的整数，且x:y=3:2；
所述的磺酸盐，其结构式为R4CH2SO3Na；其中，R4为C11～C17的直链或带有支链的烷基。
2.根据权利要求1所述的涤纶全拉伸丝油剂，其特征在于：所述的精制矿物油，在温度为40℃时的运动粘度为5～100mm2/s。
3.根据权利要求1所述的涤纶全拉伸丝油剂，其特征在于：所述的油酸酯为三羟甲基丙烷油酸酯、季戊四醇油酸酯、失水山梨醇油酸酯中的一种。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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CB02 Change of applicant information
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Address after: 361028 phase I plant, No. 10, Yangguang South Road, Haicang District, Xiamen City, Fujian Province

Applicant after: Xiamen Dabang Ruida Printing and Dyeing Materials Co.,Ltd.

Address before: 361028 phase I plant, No. 10, Yangguang South Road, Haicang District, Xiamen City, Fujian Province

Applicant before: XIAMEN DABANG RUIDA PRINTING AND DYEING MATERIAL Co.,Ltd.

GR01 Patent grant
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