CN114427129A - 一种新型乳化液型涤纶工业丝油剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种新型乳化型涤纶工业丝油剂，包括下述质量分数原料组成：组分一：多元醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚45%～65%；组分二：十二烷基聚氧乙烯聚氧丙烯油酸酯10%～20%；组分三：烷基酚聚氧乙烯（丙烯）醚15%～25%；组分四：三羟甲基丙烷脂肪酸酯15%～35%；组分五：油酸醇酯10%～25%；组分六：离子型表面活性剂3%～5%。本发明的新型乳化液型涤纶工业丝油剂加水稀释成乳化液，稳定均匀性，吸附性及热稳定性良好，能均匀的分布在纤维表面同时降低纤维和金属的动摩擦，而且具有良好的抗静电性组织静电核在纤维上聚集，改善了目前市面上乳化液型涤纶工业丝油剂普遍存在的耐热性和吸附润湿效果较差、相应乳化液不稳定的问题。
Description
技术领域
本发明涉及以高分子化合物为基料的润滑油组合物；尤其涉及一种新型乳化液型涤纶工业丝油剂及其制备方法。
背景技术
合成纤维是由煤、石油、天然气等自然有机物中提取出来的小分子有机化合物，通过聚合生成的高分子有机化合物，其本身不含具有平滑性的脂肪类物质，摩擦系数大，导电性差，吸湿性小，所以在纺丝以及后续加工时容易散乱，滑落，造成起毛、废丝。因此就需要在合成纤维表面上一层能够起到平滑等作用的油剂，来保证生产的顺利进行。
现代纺丝油剂对提高纤维质量有着重要作用，直接影响纺丝顺利进行和后牵伸的质量效果。现代高速的纺丝设备要求纺丝油剂具有良好的稳定性、平滑性、抗静电性、吸附润湿性、低粘度、较低的界面张力和泡沫少等性能。如果直接将油剂用在纺丝上，通常会出现上油不均匀，吸附润湿性能差等问题。为了使油剂平滑均匀地涂在丝的表面，我们需要对油剂做乳化稀释处理，保证后续的拉伸、变形、卷绕等工作的顺利进行。
乳状液体系的特点是，可使互不相溶的两种液体通过乳化作用而形成稳定的分散体系，被分散的液体（分散相）以小液珠形式被分散在连续的另一种液体（连续相）当中，并且其所含液滴的直径大多分布在100纳米～10微米之间。其乳液类型为：水包油性乳状液用O/W表示，其分散相为油，连续相为水，油包水型乳状液用W/O表示，其分散相为水，连续相为油。
选择多乳化剂、平滑剂及抗静电剂进行复配并且乳化成微乳液来制取油剂，可以更好地适应实际需求。由于纺丝油剂的使用环境温度有时能达到100℃到300℃，所以通常都不选沸点低的乳化剂作为制备乳液的原料，通常是选用两种或两种上乳化剂复配成复合乳化剂来制备微乳液。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对目前市面上大多数乳化液型油剂乳化液不稳定，纺丝过程中耐热性和吸附润湿效果较差的问题，提供了一种新型乳化液型油剂。
为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：一种新型乳化液型涤纶工业丝油剂，包括下述质量分数原料组成：
组分一：多元醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚45%～65%；
组分二：十二烷基聚氧乙烯聚氧丙烯油酸酯10%～20%；
组分三：烷基酚聚氧乙烯（丙烯）醚15%～25%；
组分四：三羟甲基丙烷脂肪酸酯15%～35%
组分五：油酸醇酯10%～25%；
组分六：离子型表面活性剂3%～5%。
作为本发明的一种优选方案，所述组分一采用如下方法进行制备：
在乙二醇和丙三醇的混合醇中加入48%的氢氧化钾水溶液，升温至160℃～170℃，在此温度下缓慢依次加入环氧乙烷（EO）、环氧丙烷（PO）、环氧乙烷（EO）进行嵌段聚合反应，反应结束冷却后加入冰醋酸制得多元醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚。
作为本发明的一种优选方案，制备所述组分一的原料量为：乙二醇和丙三醇混合醇的质量百分数比为20～40%：40～80%；环氧乙烷（EO）、环氧丙烷（PO）、环氧乙烷（EO）的摩尔比为EO:PO:EO=3～5:2～4:3～5，48%的氢氧化钾水溶液为混合醇、EO、PO质量的0.2%～0.4%，冰醋酸的质量分数是48%的氢氧化钾水溶液质量的50%～53%。
作为本发明的一种优选方案，所述组分二采用如下方法进行制备：
在2-丁基-1-辛醇中加入48%KOH水溶液，升温至160℃～175℃，在此温度下缓慢依次加入环氧丙烷（PO）、环氧乙烷（EO），进行聚合反应，反应结束冷却后加入冰醋酸中和得到十二烷基聚氧乙烯聚氧丙烯醚，再和油酸、对甲苯磺酸搅拌加热至180℃～185℃进行酯化反应制得十二烷基聚氧乙烯聚氧丙烯醚油酸酯。
作为本发明的一种优选方案，所述组分二的原料量为40%～60%的2-丁基-1-辛醇，48%的氢氧化钾水溶液为2-丁基-1-辛醇、EO、PO质量的0.2%～0.4%，环氧丙烷（PO）、环氧乙烷（EO）的摩尔比为PO:EO =4～6:5～7, 冰醋酸的质量分数是48%的氢氧化钾水溶液质量的50%～53%,40%～70%的油酸，对甲苯磺酸的量是十二烷基聚氧乙烯聚氧丙烯醚和油酸的质量和的0.1%～1%。
作为本发明的一种优选方案，所述组分三包括以下至少之一：壬基酚聚氧乙烯醚（5EO）、壬基酚聚氧乙烯醚（7EO）、壬基酚聚氧乙烯丙烯醚（9EO+10PO）、辛基酚聚氧乙烯醚（7EO）、辛基酚聚氧乙烯醚（9EO）、辛基酚聚氧乙烯聚氧丙烯醚（10EO+10PO）。
作为本发明的一种优选方案，所述组分四包括以下至少之一：三羟甲基丙烷油酸酯、三羟甲基丙烷三辛酸酯、三羟甲基丙烷癸酸酯。
作为本发明的一种优选方案，所述组分五包括以下至少之一：油酸十二醇酯、油酸十四醇酯、油酸十六醇酯。
作为本发明的一种优选方案，所述组分六包括以下至少之一：脂肪醇聚氧乙烯磷酸酯钾盐（8102PK）、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯钾盐（O3PK）、十二烷基二甲基苄基氯化铵（1227）、十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐（SN）。
本发明还提供一种新型乳化液型涤纶工业丝油剂的制备方法，具体依照如下步骤进行制备：
S1：取乙二醇和丙三醇的混合醇中加入48%的氢氧化钾水溶液，升温至160℃～170℃，在此温度下缓慢依次加入环氧乙烷（EO）、环氧丙烷（PO）、环氧乙烷（EO）进行嵌段聚合反应，反应结束冷却后加入冰醋酸，制得多元醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚；
S2：在2-丁基-1-辛醇中加入48%KOH水溶液，升温至160℃～175℃，在此温度下缓慢依次加入环氧丙烷（PO）、环氧乙烷（EO），进行聚合反应，反应结束冷却后加入冰醋酸中和得到十二烷基聚氧乙烯聚氧丙烯醚，再和油酸、对甲苯磺酸搅拌加热至180℃～185℃进行酯化反应，制得十二烷基聚氧乙烯聚氧丙烯醚油酸酯；
S3：取三羟甲基丙烷脂肪酸酯、十二烷基聚氧乙烯聚氧丙烯油酸酯装入烧瓶中，搅拌并升温至50～70℃，均匀混合后，再加入多元醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、烷基酚聚氧乙烯（丙烯）醚，搅拌均匀，最后加入油酸醇酯、离子型表面活性剂，用氮气将烧瓶中空气排空后再保压0.01～0.05MPa，在50～70℃下持续搅拌60～70min后冷却至室温出料，制得新型乳化液型涤纶工业丝油剂。
与现有技术相比，本发明提供一种新型乳化液型涤纶工业丝油剂及其制备方法，具有以下有益效果：
1.本发明利用三羟甲基丙烷脂肪酸酯、十二烷基聚氧乙烯聚氧丙烯油酸酯作为乳化剂，提高乳液的均匀稳定性，并且大量的酯基官能团提高了吸附性，配合嵌段聚醚的润湿分散性可以均匀的吸附在丝束表面，同时阴离子和阳离子复配能使表面活性分子在吸附层中排列更加紧密，从而降低表面能，增加表面吸附量，使得复配体系具有更好的增效作用，使乳液体系更加稳定，粒径相对较小，对整个乳液体系界面张力降低有明显的效果，有效的提高乳液稳定性，改善了上油不均，吸附润湿效果差。
2.本发明乳液型油剂能均匀的包裹在丝束表面形成一层保护膜，强度高，有着较好的抱合性和耐热性。在纺丝过程中，丝束在高速高温状态下，油剂对丝束的保护性较好，断丝、毛刺率低，发烟结焦现象少，整个纺丝过程较为流畅，产出率高。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
取20g～40g乙二醇和40g～80g丙三醇的混合醇，加入0.7g～4.5g的48%氢氧化钾水溶液，升温至160℃～170℃，在此温度下缓慢依次加入99g～334g环氧乙烷（EO）、87g～352g环氧丙烷（PO）、99g～334g环氧乙烷（EO）进行嵌段聚合反应，反应结束冷却后加入0.35g～2.4g冰醋酸制得多元醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚, 在40g～60g2-丁基-1-辛醇中加入0.3g～1.1g的48%KOH水溶液，升温至160℃～175℃，在此温度下缓慢依次加入50g～112g环氧丙烷（PO）、47g～112g环氧乙烷（EO），进行聚合反应，反应结束冷却后加入0.15g～0.6g冰醋酸中和得到十二烷基聚氧乙烯聚氧丙烯醚，再和40g～70g油酸、0.2g～3.4g对甲苯磺酸搅拌加热至180℃～185℃进行4～6h酯化反应，制得十二烷基聚氧乙烯聚氧丙烯醚油酸酯，取15g～35g三羟甲基丙烷脂肪酸酯、10g～20g十二烷基聚氧乙烯聚氧丙烯油酸酯装入烧瓶中，搅拌并升温至50～70℃，均匀混合后，再加入45g～65g多元醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、15g～25g烷基酚聚氧乙烯（丙烯）醚，搅拌均匀，最后加入10g～25g油酸醇酯、3g～5g离子型表面活性剂，用氮气将烧瓶中空气排空后再保压0.01～0.05MPa，在50～70℃下持续搅拌60～70min后冷却至室温出料，制得新型乳化液型涤纶工业丝油剂。
实例1
取20g乙二醇和40g丙三醇的混合醇，加入0.7g的48%氢氧化钾水溶液，升温至163℃，在此温度下缓慢依次加入99g环氧乙烷（EO）、87g环氧丙烷（PO）、99g环氧乙烷（EO）进行嵌段聚合反应，反应结束冷却后加入0.35g冰醋酸制得多元醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚, 在40g2-丁基-1-辛醇中加入0.3g的48%KOH水溶液，升温至160℃，在此温度下缓慢依次加入50g环氧丙烷（PO）、47g环氧乙烷（EO），进行聚合反应，反应结束冷却后加入0.15g冰醋酸中和得到十二烷基聚氧乙烯聚氧丙烯醚，再和40g油酸、0.2g对甲苯磺酸搅拌加热至182℃进行4h酯化反应，制得十二烷基聚氧乙烯聚氧丙烯醚油酸酯，取15g三羟甲基丙烷脂肪酸酯、10g十二烷基聚氧乙烯聚氧丙烯油酸酯装入烧瓶中，搅拌并升温至50℃，均匀混合后，再加入45g多元醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、15g烷基酚聚氧乙烯（丙烯）醚，搅拌均匀，最后加入10g油酸醇酯、3g离子型表面活性剂，用氮气将烧瓶中空气排空后再保压0.01MPa，在50℃下持续搅拌60min后冷却至室温出料，制得新型乳化液型涤纶工业丝油剂。
实例2
取28g乙二醇和53g丙三醇的混合醇，加入1.1 g的48%氢氧化钾水溶液，升温至165℃，在此温度下缓慢依次加入110g环氧乙烷（EO）、97g环氧丙烷（PO）、130g环氧乙烷（EO）进行嵌段聚合反应，反应结束冷却后加入0.6g冰醋酸制得多元醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚, 在50g2-丁基-1-辛醇中加入0.6g的48%KOH水溶液，升温至165℃，在此温度下缓慢依次加入85g环氧丙烷（PO）、95g环氧乙烷（EO），进行聚合反应，反应结束冷却后加入0.4g冰醋酸中和得到十二烷基聚氧乙烯聚氧丙烯醚，再和55g油酸、0.6g对甲苯磺酸搅拌加热至183℃进行5h酯化反应，制得十二烷基聚氧乙烯聚氧丙烯醚油酸酯，取25g三羟甲基丙烷脂肪酸酯、15g十二烷基聚氧乙烯聚氧丙烯油酸酯装入烧瓶中，搅拌并升温至55℃，均匀混合后，再加入55g多元醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、18g烷基酚聚氧乙烯（丙烯）醚，搅拌均匀，最后加入16g油酸醇酯、4g离子型表面活性剂，用氮气将烧瓶中空气排空后再保压0.02MPa，在55℃下持续搅拌65min后冷却至室温出料，制得新型乳化液型涤纶工业丝油剂。
实例3
取35g乙二醇和65g丙三醇的混合醇，加入2.3g的48%氢氧化钾水溶液，升温至167℃，在此温度下缓慢依次加入240g环氧乙烷（EO）、185g环氧丙烷（PO）、286g环氧乙烷（EO）进行嵌段聚合反应，反应结束冷却后加入1.2g冰醋酸制得多元醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚, 在55g2-丁基-1-辛醇中加入0.8g的48%KOH水溶液，升温至172℃，在此温度下缓慢依次加入100g环氧丙烷（PO）、100g环氧乙烷（EO），进行聚合反应，反应结束冷却后加入0.4g冰醋酸中和得到十二烷基聚氧乙烯聚氧丙烯醚，再和62g油酸、2.1g对甲苯磺酸搅拌加热至181℃进行5.5h酯化反应，制得十二烷基聚氧乙烯聚氧丙烯醚油酸酯，取30g三羟甲基丙烷脂肪酸酯、18g十二烷基聚氧乙烯聚氧丙烯油酸酯装入烧瓶中，搅拌并升温至60℃，均匀混合后，再加入58g多元醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、23g烷基酚聚氧乙烯（丙烯）醚，搅拌均匀，最后加入21g油酸醇酯、4.5g离子型表面活性剂，用氮气将烧瓶中空气排空后再保压0.03MPa，在60℃下持续搅拌62min后冷却至室温出料，制得新型乳化液型涤纶工业丝油剂。
实例4
取40g乙二醇和80g丙三醇的混合醇，加入4.5g的48%氢氧化钾水溶液，升温至170℃，在此温度下缓慢依次加入334g环氧乙烷（EO）、352g环氧丙烷（PO）、334g环氧乙烷（EO）进行嵌段聚合反应，反应结束冷却后加入2.4g冰醋酸制得多元醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚, 在60g2-丁基-1-辛醇中加入1.1g的48%KOH水溶液，升温至175℃，在此温度下缓慢依次加入112g环氧丙烷（PO）、112g环氧乙烷（EO），进行聚合反应，反应结束冷却后加入0.6g冰醋酸中和得到十二烷基聚氧乙烯聚氧丙烯醚，再和70g油酸、3.4g对甲苯磺酸搅拌加热至185℃进行6h酯化反应，制得十二烷基聚氧乙烯聚氧丙烯醚油酸酯，取15g～35g三羟甲基丙烷脂肪酸酯、10g～20g十二烷基聚氧乙烯聚氧丙烯油酸酯装入烧瓶中，搅拌并升温至50～70℃，均匀混合后，再加入45g～65g多元醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、25g烷基酚聚氧乙烯（丙烯）醚，搅拌均匀，最后加入25g油酸醇酯、5g离子型表面活性剂，用氮气将烧瓶中空气排空后再保压0.05MPa，在70℃下持续搅拌70min后冷却至室温出料，制得新型乳化液型涤纶工业丝油剂。
对照例：浙江某公司生产的乳液型涤纶纺丝油剂
将实例和对照例的涤纶工业丝乳化液型油剂进行检测，具体检测项目是：
（1）电导率的测定：用电导率测试仪测试每组油剂的电导率；
（2）油膜强度：按GB／T-3142润滑剂承载能力测定法(四球法)测定；
（3）测定运动粘度：按GB／T-265石油产品运动粘度测定方法测定；
（4）发烟点测试：使用烟点仪测试发烟温度；
（5）接触角的测试：用接触角测定仪，分别测定实例和对照例的不同浓度的乳液。
实例1-4和对照例的涤纶工业丝乳化液型油剂具体检测结果如下：
| 检测项目 | 实例1 | 实例2 | 实例3 | 实例4 | 对照例 |
| 电导率，us/cm | 142 | 137 | 153 | 128 | 123 |
| 油膜强度，N | 870 | 830 | 880 | 890 | 810 |
| 运动粘度（40℃），mm<sup>2</sup>/s | 76.95 | 77.56 | 78.85 | 84.29 | 71.16 |
| 发烟点，℃ | 142 | 168 | 185 | 183 | 141 |
| 接触角 | 21 | 19 | 18 | 24 | 46 |
由上述具体测试结果可以看出，本发明的用于涤纶工业丝的新型乳化液型油剂具有较好的电导率，油膜强度，运动粘度，发烟点和润湿性。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在发明的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.一种新型乳化液型涤纶工业丝油剂，其特征在于，包括下述质量分数原料组成：
组分一：多元醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚45%～65%；
组分二：十二烷基聚氧乙烯聚氧丙烯油酸酯10%～20%；
组分三：烷基酚聚氧乙烯（丙烯）醚15%～25%；
组分四：三羟甲基丙烷脂肪酸酯15%～35%
组分五：油酸醇酯10%～25%；
组分六：离子型表面活性剂3%～5%。
2.根据权利要求1所述的一种新型乳化液型涤纶工业丝油剂，其特征在于，所述组分一采用如下方法进行制备：
在乙二醇和丙三醇的混合醇中加入48%的氢氧化钾水溶液，升温至160℃～170℃，在此温度下缓慢依次加入环氧乙烷（EO）、环氧丙烷（PO）、环氧乙烷（EO）进行嵌段聚合反应，反应结束冷却后加入冰醋酸制得多元醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚。
3.根据权利要求1所述的一种新型乳化液型涤纶工业丝油剂，其特征在于，所述组分二采用如下方法进行制备：
在2-丁基-1-辛醇中加入48%KOH水溶液，升温至160℃～175℃，在此温度下缓慢依次加入环氧丙烷（PO）、环氧乙烷（EO），进行聚合反应，反应结束冷却后加入冰醋酸中和得到十二烷基聚氧乙烯聚氧丙烯醚，再和油酸、对甲苯磺酸搅拌加热至180℃～185℃进行酯化反应制得十二烷基聚氧乙烯聚氧丙烯醚油酸酯。
4.根据权利要求1所述的一种新型乳化液型涤纶工业丝油剂，其特征在于，所述组分三包括以下至少之一：壬基酚聚氧乙烯醚（5EO）、壬基酚聚氧乙烯醚（7EO）、壬基酚聚氧乙烯丙烯醚（9EO+10PO）、辛基酚聚氧乙烯醚（7EO）、辛基酚聚氧乙烯醚（9EO）、辛基酚聚氧乙烯聚氧丙烯醚（10EO+10PO）。
5.根据权利要求1所述的一种新型乳化液型涤纶工业丝油剂，其特征在于，所述组分四包括以下至少之一：三羟甲基丙烷油酸酯、三羟甲基丙烷三辛酸酯、三羟甲基丙烷癸酸酯。
6.根据权利要求1所述的一种新型乳化液型涤纶工业丝油剂，其特征在于，所述组分五包括以下至少之一：油酸十二醇酯、油酸十四醇酯、油酸十六醇酯。
7.根据权利要求1所述的一种新型乳化液型涤纶工业丝油剂，其特征在于，所述组分六包括以下至少之一：脂肪醇聚氧乙烯磷酸酯钾盐（8102PK）、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯钾盐（O3PK）、十二烷基二甲基苄基氯化铵（1227）、十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐（SN）。
8.一种新型乳化液型涤纶工业丝油剂的制备方法，其特征在于，依照如下步骤进行制备：
S1：取乙二醇和丙三醇的混合醇中加入48%的氢氧化钾水溶液，升温至160℃～170℃，在此温度下缓慢依次加入环氧乙烷（EO）、环氧丙烷（PO）、环氧乙烷（EO）进行嵌段聚合反应，反应结束冷却后加入冰醋酸，制得多元醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚；
S2：在2-丁基-1-辛醇中加入48%KOH水溶液，升温至160℃～175℃，在此温度下缓慢依次加入环氧丙烷（PO）、环氧乙烷（EO），进行聚合反应，反应结束冷却后加入冰醋酸中和得到十二烷基聚氧乙烯聚氧丙烯醚，再和油酸、对甲苯磺酸搅拌加热至180℃～185℃进行酯化反应，制得十二烷基聚氧乙烯聚氧丙烯醚油酸酯；
S3：取三羟甲基丙烷脂肪酸酯、十二烷基聚氧乙烯聚氧丙烯油酸酯装入烧瓶中，搅拌并升温至50～70℃，均匀混合后，再加入多元醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、烷基酚聚氧乙烯（丙烯）醚，搅拌均匀，最后加入油酸醇酯、离子型表面活性剂，用氮气将烧瓶中空气排空后再保压0.01～0.05MPa，在50～70℃下持续搅拌60～70min后冷却至室温出料，制得新型乳化液型涤纶工业丝油剂。
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