CN101392458A - 一种涤纶fdy油剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种涤纶FDY油剂及其制备方法。现有油剂的耐热性较差，挥发严重，车间内烟雾大，严重影响工人的工作环境和身体健康；油剂结焦现象比较严重，从而造成毛丝和断头现象。本发明的各组分及重量百分含量为：耐高温平滑剂55－65％，环保乳化剂15－25％，集束剂3－10％，复合抗静电剂5－8％，其余为添加剂，所述的耐高温平滑剂包含特种聚醚。本发明的耐热性好，适合各种规格包括粗旦涤纶纤维的高速纺丝工艺，不冒烟，热辊上不结焦。

Description

一种涤纶FDY油剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及涤纶长丝加工中使用的助剂，具体地说是一种涤纶FDY油剂及其制备方法。

背景技术

涤纶生产必须使用纺丝油剂，涤纶FDY油剂是涤纶纺牵一步法纺丝过程中必需的一种助剂，其作用是使纤维具有良好的平滑性、集束性、抗静电性，满足纤维加工的要求。目前我国大部分涤纶FDY油剂依靠进口，但价格较高，对于目前赢利能力较差的化纤行业造成一定的成本负担。国内的FDY油剂虽然已经研制成功，但与进口油剂相比存在质量不稳定、后加工性能较差的缺点。国产油剂目前的市场占有率不足20％，而且油剂质量也存在一些明显的不足。首先是油剂的耐热性较差，在加工150旦以上中粗旦丝、第二热辊温度超过130℃时，油剂挥发严重，车间内烟雾大，严重影响工人的工作环境和身体健康；耐热性差的另一表现是油剂结焦现象比较严重，连续使用时间不超过一个月，热辊上就会出现结焦，从而造成毛丝和断头现象。第二个缺点是油剂的抗静电性不全面，由于国产油剂目前是采用磷酸酯作为抗静电剂，这只能保证油剂在较高湿度下具有良好的抗静电性，在湿度较低的情况下，抗静电效果大为降低，这导致在气候干燥的季节或是北方地区经常出现因抗静电性不好而出现缠绕断头现象。第三个缺点是油剂的稳定性差，容易发生腐败，这对化纤生产造成较大的影响，轻者堵塞管道，导致上油不均，引起毛丝、断头，重者停产整修。腐败的内因是油剂各组分中杂质含量较高，乳液粒子大，外观发白，外因是配油水质差，油剂存储和配制的环境温度高。第四个缺点是现在市场上的FDY油剂中的乳化剂都含有APEO(烷基酚聚氧乙烯醚)成分，而APEO是环境激素类物质，属于Oeko Tex 100限用范围之例，这不仅给下游印染企业的产品出口造成困难，而且会造成环境污染和生态危害。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种耐热性好、不发烟、不结焦，在各种湿度条件下都具有良好抗静电性，不易腐败，可纺性好，符合环保要求的涤纶FDY油剂，以满足各种规格纤维高速纺丝的工艺要求，有效提高涤纶纺丝质量。

为此，本发明采用如下的技术方案：一种涤纶FDY油剂，其各组分及重量百分含量为：耐高温平滑剂55-65％，环保乳化剂15-25％，集束剂3-10％，复合抗静电剂5-8％，其余为添加剂，耐高温平滑剂为特种聚醚与三元醇酯、四元醇酯、精制矿物油中的一种或一种以上的混合物；特种聚醚为脂肪醇嵌段聚氧丙烯聚氧乙烯醚，其PO/EO＝3～7，分子量为1000～1500。耐高温平滑剂是含量最多的一种组分，不仅要保持纤维与纤维之间、纤维与其他接触部件之间的适宜摩擦系数，而且要求在使用过程不冒烟、挥发后不在热辊上结焦。一般国产油剂选用二元醇酯、普通矿物油作为平滑剂，这类平滑剂耐热性差，受热冒烟挥发，尤其是一些含有双键的酯类物质，受热后还易在热辊上结焦，给生产带来困难。本发明所选的耐高温平滑剂不仅能赋予纤维和纤维、纤维和其他部件适宜的摩擦系数，而且冒烟温度都大于160℃，在温度高于220℃直接挥发，不产生黑色焦状物，保证了纺丝拉伸的顺利进行。

上述的涤纶FDY油剂，环保乳化剂为异构醇聚氧乙烯醚、月桂酸聚氧乙烯酯、高分子量无规聚醚、脂肪醇聚氧乙烯醚中的任意两种或两种以上的混合物；所述的高分子量无规聚醚为脂肪醇无规聚氧丙烯聚氧乙烯醚，其PO/EO＝0.8～1.2，分子量为2000-2500。乳化剂的整体的疏水基与被乳化物有较好的亲和性，同时保持较大的亲水性，通过物理化学过程与被乳化物形成平衡整体，使整个油剂成为均一、稳定的乳液。本发明选用的乳化剂除了具有良好的乳化性能外，还不含APEO，耐热性能也比较出色。

上述的涤纶FDY油剂，集束剂为高分子量聚氧丙烯醚与油酸聚乙二醇400双酯、月桂酸聚氧乙烯酯中的一种或二种的混合物，所述高分子量聚氧丙烯醚的分子量为1500～2000。集束剂是一种能增加纤维和纤维之间摩擦系数，提高纤维集束能力的物质，这类物质对纤维附着性好，自身凝聚性佳，但同时平滑性相对较差，两者是一对矛盾。而高分子量聚醚除了具有较好的集束性外，平滑性和耐热性也相对较好。本发明选用高分子量聚醚作为主集束剂，辅以少量其他集束剂，保证了油剂集束性较好，而且具有良好的平滑性和热稳定性。

上述的涤纶FDY油剂，复合抗静电剂为β-烷基磺酸盐与高碳醇聚氧乙烯醚磷酸酯钾盐、异构醇聚氧乙烯醚磷酸酯钾盐中的一种或二种的混合物。抗静电剂是油剂中的重要成分之一，常用的有脂肪醇磷酸酯和脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯，但这类抗静电剂只有在湿度较大的情况下抗静电效果较好，在湿度较小的情况下抗静电效果大为下降，从而导致丝束上积累的静电荷无法及时传导出去，引起断头和毛丝。另外这一类抗静电耐热性也不是太好，长期使用也会产生结焦现象。本发明采用耐热性更好的高碳醇聚氧乙烯醚磷酸酯钾盐、异构醇聚氧乙烯醚磷酸酯钾盐和β-烷基磺酸盐复合使用，保证了油剂的耐热性以及在各种湿度条件下都具有良好的抗静电效果。高碳醇聚氧乙烯醚磷酸酯和异构醇聚氧乙烯醚磷酸酯虽然抗静电效果稍差于十二醇磷酸酯，但是耐热性好，稍微加大用量可以弥补性能的差异。β-烷基磺酸盐在湿度较大情况下抗静电效果不如磷酸酯，但是在湿度较小或是绝干状态下都能发挥良好的抗静电效果，两者的复配可以弥补各自的缺陷，达到良好的使用效果。

上述的涤纶FDY油剂，添加剂为防腐剂与改性硅油、高级醇中的一种或二种的混合物。目前市场上的产品或者不加防腐剂，或者加一些醛类的暂时性防腐剂，油剂在储存和使用过程中容易腐败，给生产带来困难。改性硅油和高级醇的加入可以显著降低油剂的表面张力，增加油剂的渗透性能。防腐剂的加入可以大大延缓油剂和乳液的腐败，保证油剂的使用和储存稳定性。本发明选用的防腐剂为咪唑类化合物，效果持久，对人体无害，与油剂体系相容性好。

本发明的另一目的在于提供一种上述涤纶FDY油剂的制备方法：按各组分的重量百分比，先将环保乳化剂、集束剂和复合抗静电剂抽入反应釜，加热至40-60℃搅拌均匀，接着将耐高温平滑剂抽入反应釜中，搅拌30-50min后，然后加入添加剂，搅拌均匀后冷却，过滤即得产品。

本发明与现有技术相比，具有以下显著的优点：

1、油剂耐热性好，适合各种规格包括粗旦涤纶纤维的高速纺丝工艺，不冒烟，热辊上不结焦；

2、油剂在各种湿度条件下都具有良好的抗静电效果，可纺性好，无异常断头；

3、油剂中添加防腐剂，储存和使用稳定性好，配制的乳液使用时间长，无腐败现象；

4、油剂中不含Oeko Tex 100限用的APEO，符合环保要求。

本发明所述的涤纶FDY油剂适用于热辊式牵伸工艺和热管式TCS牵伸工艺，符合计量泵输送油嘴上油和油轮上有两种方式，经过多家化纤厂批量使用，纺丝、拉伸以及后序织造染整工序正常。

以下结合实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

实施例1

油剂的各组分及重量百分含量如下：

耐高温平滑剂65％，其中特种聚醚30％、三元醇酯25％、精制矿物油10％；

环保乳化剂20％，其中异构醇聚氧乙烯醚10％，月桂酸聚氧乙烯酯6％，月桂醇聚氧乙烯醚4％；

集束剂7％，其中高分子量聚醚5％，油酸聚乙二醇双酯2％；

复合抗静电剂5％，其中高碳醇聚氧乙烯醚磷酸酯钾盐3％，β-烷基磺酸盐2％；

添加剂3％，其中改性硅油2％，防腐剂1％。

实施例2

油剂的各组分及重量百分含量如下：

耐高温平滑剂60％，其中特种聚醚35％、三元醇酯25％；

环保乳化剂20％，其中异构醇聚氧乙烯醚10％，无规聚醚6％，脂肪醇聚氧乙烯醚4％；

集束剂10％，其中高分子量聚醚5％，月桂酸聚氧乙烯酯5％；

复合抗静电剂7％，其中异构醇聚氧乙烯醚磷酸酯钾盐5％，β-烷基磺酸盐2％；

添加剂3％，其中改性硅油1％，高级醇1％和防腐剂1％。

实施例3

油剂的各组分及重量百分含量如下：

耐高温平滑剂58％，其中特种聚醚25％、三元醇酯20％、四元醇酯13％；

环保乳化剂25％，其中异构醇聚氧乙烯醚10％，无规聚醚9％，脂肪醇聚氧乙烯醚6％；

集束剂7％，其中高分子量聚醚5％，月桂酸聚氧乙烯酯2％；

复合抗静电剂8％，其中高碳醇聚氧乙烯醚磷酸酯钾盐5％，β-烷基磺酸盐3％；

添加剂2％，其中改性硅油1％，防腐剂1％。

实施例4

油剂的各组分及重量百分含量如下：

耐高温平滑剂55％，其中特种聚醚25％、四元醇酯30％；

环保乳化剂24％，其中壬基酚聚氧乙烯醚10％，无规聚醚7％，脂肪醇聚氧乙烯醚7％；

集束剂10％，其中高分子量聚醚5％，月桂酸聚氧乙烯酯5％；

复合抗静电剂8％，其中异构醇聚氧乙烯醚磷酸酯钾盐5％，β-烷基磺酸盐3％；

添加剂3％，其中改性硅油1％，高级醇1％和防腐剂1％。

上述四个实施例所述的涤纶FDY油剂的制备方法为：

按各组分的重量百分比，将环保乳化剂、集束剂和复合抗静电剂抽入反应釜，加热至40-60℃搅拌均匀，将耐高温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，过滤包装即得产品。

本发明所述的涤纶FDY油剂可以达到以下质量指标：

1.外观(25℃)                    浅黄色或黄色透明油状液体

2.pH值(10％水溶液，20℃)         6.0-8.0

3.有效成分含量(％，≥)           90.0

4.运动粘度(40℃，mm²/s)          40.0-70.0

5.乳液稳定性                     10％乳液48小时不分层

本发明与目前市场上流行的国内外产品的各种性能比较见表1、表2和表3。

表1  物化性能指标测试对比

 

技术指标	F1048	HDG2146	实施例1
				外观	棕色透明油状液体	黄色透明油状液体	浅黄色透明油状液体
pH值(1％)	7.1	7.3	7.6
				有效成分(％)	89.5	92.2	92.0
乳液稳定性(25℃，48h)	蓝色透明，稳定	牛奶状，稳定	蓝色半透明，稳定
				运动黏度(40℃，mm2/s)	86.1	55.0	53.0
表面张力(10％)	35.0	34.8	35.4

注：F1048为日本竹本株式会社FDY油剂

HDG2146为浙江皇马化工集团有限公司FDY油剂

从表1看出，本发明的乳液外观要好于皇马公司的HDG2146，其他物化性能基本与另外两个接近。

表2  应用性能指标测试对比

从表2可以看出，本发明的实施例1冒烟温度高出另两个产品10℃-15℃，挥发减量不及F1048的二分之一，耐热性能优势明显。从抗静电效果来看，三个产品在高湿度条件下抗静电能力相当，但是在低湿度条件下本发明具有明显的优势。从耐腐败能力来看，不管是油剂本身还是乳液，本发明的腐败时间都要明显长于另外两个产品。

表3  纤维性能测试结果

注：以上三种油剂在同样条件的16个纺位上使用15天时间，纺丝速度4500m/min，纤维规格为150D/96F，GR2温度为133℃。

从表3的纺丝情况来看，本发明的纤维质量可以达到竹本F1048水平，发烟和结焦情况要明显好于竹本F1048和皇马HDG2146。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术方案作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1、一种涤纶FDY油剂，其各组分及重量百分含量为：耐高温平滑剂55-65％，环保乳化剂15-25％，集束剂3-10％，复合抗静电剂5-8％，其余为添加剂，所述的耐高温平滑剂包含特种聚醚。

2、根据权利要求1所述的涤纶FDY油剂，其特征在于所述的耐高温平滑剂还包含三元醇酯、四元醇酯、精制矿物油中的一种或一种以上的混合物。

3、根据权利要求1所述的涤纶FDY油剂，其特征在于特种聚醚为脂肪醇嵌段聚氧丙烯聚氧乙烯醚，其PO/EO＝3～7，分子量为1000～1500。

4、根据权利要求1所述的涤纶FDY油剂，其特征在于所述的环保乳化剂为异构醇聚氧乙烯醚、直链脂肪醇聚氧乙烯醚、高分子量无规聚醚、月桂酸聚氧乙烯酯中的任意两种或两种以上的混合物。

5、根据权利要求4所述的涤纶FDY油剂，其特征在于所述的高分子量无规聚醚为脂肪醇无规聚氧丙烯聚氧乙烯醚，其PO/EO＝0.8～1.2，分子量为2000-2500。

6、根据权利要求1所述的涤纶FDY油剂，其特征在于所述的集束剂为高分子量聚氧丙烯醚与油酸聚乙二醇400双酯、月桂酸聚氧乙烯酯中的一种或二种的混合物，所述高分子量聚氧丙烯醚的分子量为1500～2000。

7、根据权利要求1所述的涤纶FDY油剂，其特征在于所述的复合抗静电剂为β-烷基磺酸盐与高碳醇聚氧乙烯醚磷酸酯钾盐、异构醇聚氧乙烯醚磷酸酯钾盐中的一种或二种的混合物。

8、根据权利要求1所述的涤纶FDY油剂，其特征在于所述的添加剂为防腐剂与改性硅油、高级醇中的一种或二种的混合物。

9、根据权利要求8所述的涤纶FDY油剂，其特征在于所述的防腐剂为咪唑类化合物。

10、根据权利要求1-9任一项所述的涤纶FDY油剂的制备方法，其特征在于按各组分的重量百分比，先将环保乳化剂、集束剂和复合抗静电剂抽入反应釜，加热至40-60℃搅拌均匀，接着将耐高温平滑剂抽入反应釜中，搅拌30-50min后，再加入添加剂，搅拌均匀后冷却，过滤即得产品。