CN101929068A - 一种涤纶poy纺丝油剂及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种涤纶POY纺丝油剂，由平滑剂、乳化剂、集束剂、抗静电剂、添加剂组成，各组分的重量百分比为：平滑剂81～88％、乳化剂3～5％、集束剂4～7％、抗静电剂3～5％、添加剂2～4％；以及此种涤纶POY纺丝油剂的制造方法。本发明的产品不仅能够赋予纤维良好的加工性能，而且绿色环保，不污染环境，解决了油剂腐蚀设备的现象，并且能很理想的解决在假粘时易在导丝棍上粘结的问题，减少起毛和断纱。
Description
技术领域
本发明涉及一种涤纶POY纺丝油剂及其制造方法，属于合成纤维加工技术中的助剂制造技术领域。
背景技术
化纤油剂是化纤在纺丝过程中，为了消除因摩擦产生的静电，降低摩擦系数，使纤维具有适当的集束性、平滑性及分纤性，从而使其具有良好的可纺性和后加工性，而必须加入的一种油剂。现有的合成纤维用油剂由于其构成组分的差异，在纺丝应用过程中易出现毛丝、断头现象，导致卷绕成型差、优等品率低，对设备(特别是输油泵)腐蚀现象严重，难以适应涤纶高速纺纺丝的使用需求。
目前表面活性剂工业的发展及合纤新工艺的大量应用，从而带动了油剂技术的发展，新型化纤油剂的不断涌现，表明油剂处于大力发展阶段。新型化纤油剂必须适应化纤生产的细旦化、高速化、超高速化，满足纤维生产的要求，其目前的发展方向是新型化、差别化、系列化、功能化、绿色化，一方面要求油剂能满足不同品种的要求，另一方面对专用油剂的要求越来越高。化纤油剂的绿色化也是未来发展方向之一，要求开发和使用的油剂产品对使用者无毒、无害、易于使用，同时具有良好的可降解性、对设备无腐蚀等特点。但是我国油剂单体少、质量低，大多数油剂生产厂家不具备自己生产单体的能力，迫于供货渠道和资金的压力，单体的稳定性很难得到保证，从而造成成品油剂的质量发生波动。另外作为涤纶POY化纤油剂单体的无规聚醚和含硅聚醚系列在国内的研究也比较少。国内POY油剂常用添加剂改性聚硅氧烷容易在加热器内热分解，产生的二氧化硅(灰分)牢固的粘结在导丝棍上，增大起毛和断纱的几率。
发明内容
本发明的主要目的，在于提供一种涤纶POY纺丝油剂及其制造方法，它不仅能够赋予纤维良好的加工性能，而且绿色环保，不污染环境，解决了油剂腐蚀设备的现象，并且能很理想的解决在假粘时易在导丝棍上粘结的问题，减少起毛和断纱。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种涤纶POY纺丝油剂，由平滑剂、乳化剂、集束剂、抗静电剂、添加剂组成，各组分的重量百分比为：平滑剂81～88％、乳化剂3～5％、集束剂4～7％、抗静电剂3～5％、添加剂2～4％。
所述的平滑剂采用脂肪酸酯、多元醇酯、单烷基聚醚、双烷基聚醚、多烷基聚醚和封端聚醚中的一种或几种混合物；所述的乳化剂采用蓖麻油聚氧乙烯醚、异构十三醇聚氧乙烯醚、月桂基聚氧乙烯醚、脂肪醇(C8-C16)高分子量聚氧乙烯(EO)/聚氧丙烯(PO)聚醚、聚氧乙烯聚氧丙烯醚和N-油酰肌氨酸盐中的一种或几种混和物；所述的集束剂采用聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚、蓖麻油聚氧乙烯醚、甘油无规聚醚和N-酰基氨基酸盐中的一种或几种混合物；所述的抗静电剂采用脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯盐、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯盐、两性硫酸酯铵盐和烷基氧化叔胺中的一种或几种混合物；所述的添加剂采用氨基硅油、含氟聚醚、高级醇和高级酸中的一种或几种混合物。
所述的平滑剂采用单烷基聚醚、双烷基聚醚、多烷基聚醚及封端聚醚中的一种或几种混合物；所述的乳化剂采用蓖麻油聚氧乙烯(聚氧乙烯的加成数为20～40，以下各个括号中都为这个意思)醚、异构十三醇聚氧乙烯(8～10)醚、月桂基聚氧乙烯(8～10)醚和脂肪醇(C8-12)聚氧乙烯聚氧丙烯醚(平均分子量＝2500～5000，以下都用MV代替平均分子量)中的一种或几种混合物；所述的集束剂采用甘油无规聚醚(MV＝6000～10000)、N-油酰肌氨基酸盐、N-月桂酰谷氨酸盐和聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚(MV＝6000～10000)中的一种或几种混合物；所述的抗静电剂采用C8-18烷基聚氧乙烯醚磷酸酯盐、C8-16烷基磺酸酯盐和C4-10硫酸酯聚氧乙烯醚盐中的一种或几种混合物。
所述的平滑剂采用C10-12聚醚(MV＝1000～2000)、丁基聚醚(MV＝1500～5000)、双辛基聚醚(MV＝2000～3000)、丙二醇聚醚(MV＝2000～3000)和甲基封端聚醚(MV＝1000～3000)中的一种或几种混合物。
所述的平滑剂采用丁基无规聚醚(MW＝3500)、双辛基无规聚醚(MW＝2800)、单烷基(C10-12)无规聚醚(MV＝1500)、乙二醇无规聚醚(MV＝2500)、双辛基无规聚醚(MV＝2200)、丙二醇无规聚醚(MV＝2500)、丙二醇无规聚醚(MV＝3000)、C10-12无规聚醚(MV＝1800)、甲基封端癸基聚醚(MV＝2300)、甲基封端正丁基聚醚(MV＝2000)、甲基封端异丁基聚醚(MV＝1700)、甲基封端正丁基聚醚(MV＝1500)、甲基封端辛基聚醚(MV＝1300)、丙二醇嵌段聚醚(MV＝3000)和脂肪醇(C10-12)嵌段聚醚(MV＝2000)中的一种或几种混合物；所述的乳化剂采用月桂基聚氧乙烯(9)醚、月桂基聚氧乙烯(8)醚、脂肪醇(C10-12)聚氧乙烯聚氧丙烯醚(MV＝2500)、辛基聚氧乙烯聚氧丙烯醚(MV＝3000)、异构十三醇聚氧乙烯(10)醚、蓖麻油聚氧乙烯(40)醚和蓖麻油聚氧乙烯(20)醚中的一种或多种混合物；所述的集束剂采用N-油酰肌氨酸乙二醇胺(乙二醇胺英文缩写DEA)盐、N-油酰肌氨酸十六胺盐、N-油酰肌氨酸十二胺盐、聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚(MV＝10000)、聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚(MV＝8000)、N-月桂酰谷氨酸三乙醇胺(TEA)盐、N-月桂酰谷氨酸十二胺盐、甘油无规聚醚(MV＝8000)、甘油无规聚醚(MV＝7500)和甘油无规聚醚(MV＝6000)中的一种或多种混合物；所述的抗静电剂采用脂肪醇(C10-12)聚氧乙烯醚硫酸酯钾盐、脂肪醇(C8-10)硫酸酯钾盐、十四烷基磺酸钠、十六烷基磺酸钠、十三烷基聚氧乙烯醚磷酸酯钾盐、辛基聚氧乙烯醚磷酸酯钾盐和正C10聚氧乙烯醚磷酸酯钾盐中的一种或几种混合物；所述的添加剂采用乙二醇全氟壬烯基烯丙基醚、全氟正丙基乙烯基醚、聚乙二醇双全氟壬烯基聚醚、对-烯丙基氧基苄基全氟壬烯基醚、氨基硅油、高级醇和高级酸中的一种或几种混合物。
其中平滑剂的作用是防止纤维擦伤并在后加工过程中保持低而均匀的张力，主要是减少摩擦，增加油膜强度，保护纤维表面，防止对设备的磨损和锈蚀等。特别是以聚醚为平滑剂的主要成分。聚醚可以减少纤维与纤维间的静摩擦系数(μs)，有利于加弹，不利于拉伸。聚醚的耐热性好，具有短时间挥发少，长时间挥发大的优点，丝条在拉伸变形中高速旋转甩到热管或热板表面的油剂可分解为二氧化碳和水，遗留下的焦油和残渣少，解决了冒烟与结焦的问题。
乳化剂的作用在于将油剂中的各种组分，特别是乳化对象平滑剂，通过物理化学过程达到平衡，使油剂在使用时成为均匀、透明、稳定的油状溶液。
集束剂的加入能提高油剂的集束性和平滑性，使纤维在加工过程中不蓬松、散乱，对纤维起抱合作用。
抗静电剂的作用是在高速纺丝过程中能吸附在纤维表面，增加纤维的吸湿性，提高导电性，减少静电的积累。实施例中的抗静电剂全部采用阴离子表面活性剂，一般性阳离子表面活性剂易在生产过程中腐蚀仪器，且毒性强，对皮肤有刺激性。
添加剂的加入能保证油剂的使用和贮存稳定，降低油剂表面张力，提高乳液稳定性。特别是含氟聚醚添加剂，它能帮助油剂在高温假粘过程中，抑制油在热板上的扩展和焦油的形成。在焦油受热变成灰分之前减少虽然少，但不可避免会形成的焦油的含量，从而阻止了起毛和纱断裂现象。
一种涤纶POY纺丝油剂的制造方法，包括如下工艺步骤：按上述各组分的重量百分比，先将计量准确的乳化剂、集束剂、抗静电剂抽入反应釜，加热至30～60℃搅拌均匀，再将平滑剂抽入反应釜中，搅拌30～50min后，加入添加剂，搅拌均匀后冷却、过滤、包装得到涤纶POY纺丝油剂。
本发明的有益效果为：1、油剂属环保型油剂，单体全是生物降解性物质，无矿物油成分，在纺丝中和纤维后加工过程中不对环境造成危害。2、油剂对设备无腐蚀。3、用于涤纶高速纺纺丝工艺中，可纺性好，无异常断头，优等品率明显提高；且染色均匀，优等品率高。4、油剂热稳定好，在目前国内的操作工艺条件下挥发减量很小，不会因油剂挥发而造成生产成本高，不污染环境。5、假粘过程中结焦少，起毛和断头率低。
具体实施方式
实施例1
乳化剂3％：月桂基聚氧乙烯(9)醚3％；
集束剂7％：N-油酰肌氨酸二乙醇胺(DEA)盐2％，甘油无规聚醚(MV＝8000)5％；
抗静电剂4％；脂肪醇(C10-12)聚氧乙烯醚硫酸酯钾盐2％，十四烷基磺酸钠2％；
平滑剂83％：丁基无规聚醚(MW＝3500)35％，双辛基无规聚醚(MW＝2800)20％，甲基封端癸基聚醚(MV＝2300)18％；
添加剂3％：乙二醇全氟壬烯基烯丙基醚2％，高级醇1％。
按各组分的重量百分比，先将计量准确的乳化剂、集束剂、抗静电剂抽入反应釜，加热至30℃搅拌均匀，再将平滑剂抽入反应釜中，搅拌50min后，加入添加剂，搅拌15min后冷却至40℃左右，过滤、包装得到涤纶POY纺丝油剂。
实施例2
乳化剂5％：脂肪醇(C10-12)聚氧乙烯聚氧丙烯醚(MV＝2500)2％，异构十三醇聚氧乙烯(10)醚3％；
集束剂4％：聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚(MV＝10000)2％，N-月桂酰谷氨酸三乙醇胺盐2％；
抗静电剂3％：十三烷基聚氧乙烯醚磷酸酯钾盐1％，十六烷基磺酸钠2％；
平滑剂86％：甲基封端正丁基聚醚(MV＝2000)10％，单烷基(C10-12)无规聚醚(MV＝1500)26％，丙二醇嵌段聚醚(MV＝3000)50％；
添加剂2％：全氟正丙基乙烯基醚1％，高级醇1％。
按各组分的重量百分比，先将计量准确的乳化剂、集束剂、抗静电剂抽入反应釜，加热至60℃搅拌均匀，再将平滑剂抽入反应釜中，搅拌30min后，加入添加剂，搅拌15min后冷却至40℃左右，过滤、包装得到涤纶POY纺丝油剂。
实施例3
乳化剂4％：蓖麻油聚氧乙烯(40)醚4％；
集束剂7％：甘油无规聚醚(MV＝7500)4％，N-油酰肌氨酸十六胺盐3％；
抗静电剂4％：脂肪醇(C8-10)硫酸酯钾盐3％，十三烷基聚氧乙烯醚磷酸酯钾盐1％；
平滑剂82％：乙二醇无规聚醚(MV＝2500)40％，甲基封端正丁基聚醚(MV＝1700)14％，双辛基无规基聚醚(MV＝2200)28％；
添加剂3％：聚乙二醇双全氟壬烯基聚醚2％，氨基硅油1％。
按各组分的重量百分比，先将计量准确的乳化剂、集束剂、抗静电剂抽入反应釜，加热至40℃搅拌均匀，再将平滑剂抽入反应釜中，搅拌40min后，加入添加剂，搅拌15min后冷却至40℃左右，过滤、包装得到涤纶POY纺丝油剂。
实施例4
乳化剂4％：辛基聚氧乙烯聚氧丙烯醚(MV＝3000)3％，月桂基聚氧乙烯(8)醚1％；
集束剂6％：甘油无规聚醚(MV＝6000)4％，N-月桂酰谷氨酸十二胺盐2％；
抗静电剂5％：十六烷基磺酸钠3％，辛基聚氧乙烯醚磷酸酯钾盐2％；
平滑剂81％：脂肪醇(C10-12)嵌段聚醚(MV＝2000)40％，甲基封端正丁基聚醚(MV＝1500)20％，丙二醇无规聚醚(MV＝2500)21％；
添加剂4％：对-烯丙基氧基苄基全氟壬烯基醚2％，高级酸2％。
按各组分的重量百分比，先将计量准确的乳化剂、集束剂、抗静电剂抽入反应釜，加热至50℃搅拌均匀，再将平滑剂抽入反应釜中，搅拌35min后，加入添加剂，搅拌15min后冷却至40℃左右，过滤、包装得到涤纶POY纺丝油剂。
实施例5
乳化剂4％：蓖麻油聚氧乙烯(20)醚4％；
集束剂7％：聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚(MV＝8000)4％，N-油酰肌氨酸十二胺盐3％；
抗静电剂4％：脂肪醇(C8-10)硫酸酯钾盐3％，正C10聚氧乙烯醚磷酸酯钾盐1％；
平滑剂82％：丙二醇无规聚醚(MV＝3000)40％，甲基封端辛基聚醚(MV＝1300)14％，脂肪醇(C10-12)无规聚醚(MV＝1800)28％；
添加剂3％：聚乙二醇双全氟壬烯基聚醚2％，氨基硅油1％。
按各组分的重量百分比，先将计量准确的乳化剂、集束剂、抗静电剂抽入反应釜，加热至55℃搅拌均匀，再将平滑剂抽入反应釜中，搅拌45min后，加入添加剂，搅拌15min后冷却至40℃左右，过滤、包装得到涤纶POY纺丝油剂。
根据本发明的实施例1-5所述的配比及制造方法所生产的高速纺POY油剂可达到如下质量标准：
| 理化指标 | 范围 |
| 外观(25℃) | 无色至微黄色透明油状液体 |
| PH值(1％水溶液，20℃) | 5.5～7.5 |
| 有效成分含量(％，≥) | 90.0±2.0 |
| 运动粘度(25℃，mm2/s) | 140.0～170.0 |
| 水溶性 | 12％水溶液无色透明 |
Claims (6)
1.一种涤纶POY纺丝油剂，其特征在于：由平滑剂、乳化剂、集束剂、抗静电剂、添加剂组成，各组分的重量百分比为：平滑剂81～88％、乳化剂3～5％、集束剂4～7％、抗静电剂3～5％、添加剂2～4％。
2.如权利要求1所述的一种涤纶POY纺丝油剂，其特征在于：所述的平滑剂采用脂肪酸酯、多元醇酯、单烷基聚醚、双烷基聚醚、多烷基聚醚和封端聚醚中的一种或几种混合物；所述的乳化剂采用蓖麻油聚氧乙烯醚、异构十三醇聚氧乙烯醚、月桂基聚氧乙烯醚、脂肪醇(C8-C16)高分子量聚氧乙烯/聚氧丙烯聚醚、聚氧乙烯聚氧丙烯醚和N-油酰肌氨酸盐中的一种或几种混和物；所述的集束剂采用聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚、蓖麻油聚氧乙烯醚、甘油无规聚醚和N-酰基氨基酸盐中的一种或几种混合物；所述的抗静电剂采用脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯盐、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯盐、两性硫酸酯铵盐和烷基氧化叔胺中的一种或几种混合物；所述的添加剂采用氨基硅油、含氟聚醚、高级醇和高级酸中的一种或几种混合物。
3.如权利要求2所述的一种涤纶POY纺丝油剂，其特征在于：所述的平滑剂采用单烷基聚醚、双烷基聚醚、多烷基聚醚及封端聚醚中的一种或几种混合物；所述的乳化剂采用蓖麻油聚氧乙烯(20～40)醚、异构十三醇聚氧乙烯(8～10)醚、月桂基聚氧乙烯(8～10)醚和脂肪醇(C8-12)聚氧乙烯聚氧丙烯醚(MV＝2500～5000)中的一种或几种混合物；所述的集束剂采用甘油无规聚醚(MV＝6000～10000)、N-油酰肌氨基酸盐、N-月桂酰谷氨酸盐和聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚(MV＝6000～10000)中的一种或几种混合物；所述的抗静电剂采用C8-18烷基聚氧乙烯醚磷酸酯盐、C8-16烷基磺酸酯盐和C4-10硫酸酯聚氧乙烯醚盐中的一种或几种混合物。
4.如权利要求3所述的一种涤纶POY纺丝油剂，其特征在于：所述的平滑剂采用C10-12聚醚(MV＝1000～2000)、丁基聚醚(MV＝1500～3000)、双辛基聚醚(MV＝2000～3000)、丙二醇聚醚(MV＝2000～3000)和甲基封端聚醚(MV＝1000～3000)中的一种或几种混合物。
5.如权利要求2或3或4所述的一种涤纶POY纺丝油剂，其特征在于：所述的平滑剂采用丁基无规聚醚(MW＝3500)、双辛基无规聚醚(MW＝2800)、单烷基(C10-12)无规聚醚(MV＝1500)、乙二醇无规聚醚(MV＝2500)、双辛基无规聚醚(MV＝2200)、丙二醇无规聚醚(MV＝2500)、丙二醇无规聚醚(MV＝3000)、C10-12无规基聚醚(MV＝1800)、甲基封端癸基聚醚(MV＝2300)、甲基封端正丁基聚醚(MV＝2000)、甲基封端正丁基聚醚(MV＝1700)、甲基封端正丁基聚醚(MV＝1500)、甲基封端辛基聚醚(MV＝1300)、丙二醇嵌段聚醚(MV＝3000)和C10-12嵌段聚醚(MV＝2000)中的一种或几种混合物；所述的乳化剂采用月桂基聚氧乙烯(9)醚、月桂基聚氧乙烯(8)醚、脂肪醇(C10-12)聚氧乙烯聚氧丙烯醚(MV＝2500)、辛基聚氧乙烯聚氧丙烯醚(MV＝3000)、异构十三醇聚氧乙烯(10)醚、蓖麻油聚氧乙烯(40)醚和蓖麻油聚氧乙烯(20)醚中的一种或多种混合物；所述的集束剂采用N-油酰肌氨酸盐、N-油酰肌氨酸十六胺盐、N-油酰肌氨酸十二胺盐、聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚(MV＝10000)、聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚(MV＝8000)、N-月桂酰谷氨酸TEA盐、N-月桂酰谷氨酸十二胺盐、甘油无规聚醚(MV＝8000)、甘油无规聚醚(MV＝7500)和甘油无规聚醚(MV＝6000)中的一种或多种混合物；所述的抗静电剂采用脂肪醇(C10-12)聚氧乙烯醚硫酸酯钾盐、脂肪醇(C8-10)硫酸酯钾盐、十四烷基磺酸钠、十六烷基磺酸钠、十三烷基聚氧乙烯醚磷酸酯钾盐、辛基聚氧乙烯醚磷酸酯钾盐和正C10聚氧乙烯醚磷酸酯钾盐中的一种或几种混合物；所述的添加剂采用乙二醇全氟壬烯基烯丙基醚、全氟正丙基乙烯基醚、聚乙二醇双全氟壬烯基聚醚、对-烯丙基氧基苄基全氟壬烯基醚、氨基硅油、高级醇和高级酸中的一种或几种混合物。
6.一种如权利要求1所述的涤纶POY纺丝油剂的制造方法，其特征在于包括如下工艺步骤：按上述各组分的重量百分比，先将计量准确的乳化剂、集束剂、抗静电剂抽入反应釜，加热至30～60℃搅拌均匀，再将平滑剂抽入反应釜中，搅拌30～50min后，加入添加剂，搅拌均匀后冷却、过滤、包装得到涤纶POY纺丝油剂。
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