CN102277732B - 再生合成纤维用处理剂及其处理再生合成纤维的方法 - Google Patents

再生合成纤维用处理剂及其处理再生合成纤维的方法 Download PDF

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Abstract

一种再生合成纤维用处理剂,所述再生合成纤维用处理剂主要由质量百分含量为50~95%的A成分和质量百分含量为5~50%的B成分组成;所述A成分是脂肪酸的盐;所述B成分是符合通式1的化合物中的至少一种;R[-O-(X-O)m-H]n(1);式中,所述R代表碳原子数为2~10的含有两个或者两个以上羟基的多元醇去除所有羟基后的残基;所述X代表聚环氧乙烷或聚环氧丙烷去除全部羟基后的残基;所述m代表0或1~200的整数;所述n代表2~6的整数。将所述再生合成纤维用处理剂制成水溶液,然后处理再生合成纤维上。本发明可满足使棉网均一、防止缠辊、脱落物及有缺点的丝产生等高速工艺上的通过性和硬水稳定性。

Description

再生合成纤维用处理剂及其处理再生合成纤维的方法
技术领域
本发明涉及一种再生合成纤维用处理剂及其处理再生合成纤维的方法,属于再生合成纤维表面处理技术领域。
背景技术
近年来,合成纤维的纺织工艺及干式无纺布制造工艺发展越来越快,这些工艺多使用以有机磷酸酯化合物为主要成分的合成纤维用处理剂,但是,有机磷酸酯化合物被指出可能是导致江河、湖泊、港湾等富营养化的物质之一,因此在合成纤维用处理剂领域、也要求早日换用没有问题的合成纤维用处理剂。另一方面,为建设循环型经济社会、在用废聚酯瓶等热可塑性聚合物通过资料再循环制造再生纤维的再生合成纤维制造工艺中、使用硬度高的水生产再生合成纤维的比较多。因此,要求再生合成纤维用处理剂有良好的硬水稳定性。本发明涉及的再生合成纤维用处理剂及其处理方法能够满足上述要求。
原来作为不含有有机磷酸酯化合物的合成纤维用处理剂,多建议使用硫酸盐型阴离子表面活性剂、磺酸盐型阴离子表面活性剂、各种非离子表面活性剂、各种阳离子表面活性剂、矿物油、脂肪酸酯化合物及高融点蜡等单独或混合使用的合成纤维用处理剂,特别是以硫酸盐型阴离子表面活性剂为主要成分的合成纤维用处理剂。多建议使用:1)含有烷基硫酸盐、醚型非离子表面活性剂及或酯型非离子活性剂处理剂(参考专利文献1~4);2)含有烷基硫酸盐及季铵盐的处理剂(参考专利文献5、6)等。
但是、原来那些不含有有机磷酸酯化合物的合成纤维用处理剂都存在同样的问题,无法同时满足使棉网均一、防止缠辊、脱落物及有缺点的丝的产生等高速工艺上的通过性和硬水稳定性。
【专利文献1】  特开昭48-28794号公报;
【专利文献2】  特开昭48-33193号公报;
【专利文献3】  特开昭58-65071号公报;
【专利文献4】  特公昭41-12078号公报;
【专利文献5】  特开昭49-1894号公报;
【专利文献6】  特开昭62-282074号公报。
发明内容
本发明提供一种再生合成纤维用处理剂及其处理再生合成纤维的方法,目的是避免使用有机磷酸酯化合物,并且使棉网均一、防止缠辊、脱落物及有缺点的丝产生等高速工艺上的通过性和硬水稳定性。
为达到上述目的,本发明采用的第一种技术方案是:一种再生合成纤维用处理剂,所述再生合成纤维用处理剂主要由质量百分含量为50~95% 的A成分和质量百分含量为5~50%的B成分组成,且所述A成分和B成分合计占所述再生合成纤维用处理剂的质量的80~100%;
所述A成分是碳原子数为8~24的脂肪酸的盐;
所述B成分是符合通式1的化合物中的至少一种;
R[-O-(X-O)m-H]n             (1);
式中,所述R代表碳原子数为2~10的含有两个或者两个以上羟基的多元醇去除所有羟基后的残基;所述X代表聚环氧乙烷去除全部羟基后的残基、聚环氧丙烷去除全部羟基后的残基或者环氧乙烷与环氧丙烷的无规或嵌段共聚物去除全部羟基后的残基;
所述m代表0或1~200的整数;所述n代表2~6的整数。
为达到上述目的,本发明采用的第二种技术方案是:将权利要求1~3任意一项权利所述的再生合成纤维用处理剂制成质量百分含量为0.1~30%的水溶液,然后将该水溶液附着在再生合成纤维上,其附着量相对于所述再生合成纤维的质量的0.05~1.0%。
上述技术方案中的有关内容解释如下:
1、上述方案中,本发明的处理剂中使用的A成分为碳原子数8~24的脂肪酸盐。所述的碳原子数8~24的脂肪酸盐为:1)辛烷酸盐、癸烷酸盐、十二烷酸盐、十四烷酸盐、十六烷酸盐、庚烷酸盐、十八烷酸盐、二十烷酸盐、二十二烷酸盐、二十四烷酸盐等直链饱和脂肪酸盐;2)异辛烷酸盐、异十六烷酸盐、异十八烷酸盐等支链饱和脂肪酸盐;3)9-癸烯酸盐、9-十四烯酸盐、9-十六烯酸盐、9-十八烯酸盐、9-二十烯酸盐、11-二十烯酸盐、13-二十二烯酸盐等不饱和脂肪酸盐等。其中以碳原子数为12~20的脂肪酸的盐为最佳。
2、上述方案中,构成A成分的盐中,有锂盐、钠盐、钾盐等碱性金属盐、一乙醇胺、二乙醇胺(月桂酸二乙醇胺)、三乙醇胺(月桂酸三乙醇胺)等链烷醇胺盐等,其中以碱金属盐为最佳。
3、上述方案中,本发明的处理剂中使用的B成分为是符合通式1的化合物中的至少一种。所述的多元醇为:1)乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、丙二醇、二丙二醇、丁二醇、二丁二醇、新戊二醇、二新戊二醇、正己烷二醇等二醇类;2)丙三醇、二丙三醇、三丙三醇、季戊四醇、二季戊四醇、三羟甲基丙烷、山梨糖醇等3价以上6价以下的多元醇。
4、上述方案中,符合通式1的化合物中、式1中的X表示,从含有由氧乙烯单位及/或氧丙烯单位构成的聚氧化亚烷基的聚亚烷基二醇中去除所有羟基后的残基。所述聚亚烷基二醇(聚醚二醇)中的聚氧化亚烷基为氧乙烯单位(环氧乙烷,EO)或氧丙烯单位(环氧丙烷,PO)单独聚合或共聚而成的物质、共聚时其结合方式可以是嵌段型共聚、也可以是无规型共聚。聚醚二醇包括聚乙二醇和聚丙二醇,聚乙二醇又叫做聚环氧乙烷,别名聚氧化乙烯(polyethylene oxide),结构为HO[-CH2-CH2-O-]sH,去除全部羟基后的残基为-(CH2CH2O)s-1CH2CH2-。环氧乙烷开环聚合而成的线型聚醚,其中,分子量在数百到两万之间的液体、油脂状及蜡状物,由于结构与乙二醇缩聚的产物相同,又称为聚乙二醇PEG。分子量从7万到500万的,称聚氧亚乙基;聚环氧乙烷的端基为羟基。聚丙二醇又叫做聚环氧丙烷,结构式为HO[-CH2-CH(CH3)-O-]sH,去除全部羟基后的残基为-CH2-CH(CH3)-O-]s-1 CH2-CH(CH3)-。由甘油与精制环氧丙烷在氢氧化钾催化下,在温度90~95℃、0.4~0.5MPa压力下进行聚合。然后降温至60~70℃,将物料压入中和釜,在搅拌下加水使过剩的氢氧化钾中和后在60~70℃下加磷酸中和至pH为6~7,然后缓慢升温至110~120℃,真空脱水并过滤而成。
5、上述方案中,本发明的处理剂除上述说明的A成分、B成分以外、为达到其目的还含有其他的成分。所述其他成分为:1)醚型非离子表面活性剂、酯型非离子表面活性剂等非离子表面活性剂;2)硫酸盐型阴离子活性剂、磺酸盐型阴离子活性剂等阴离子活性剂;3)季铵盐型阳离子表面活性剂等阳离子表面活性剂;4)碳原子数为8~18的饱和脂肪族酸和碳原子数为8~18的饱和脂肪族醇的酯化合物;5)40℃温度下粘度为1×10-5m2/s~2×10-4m2/s的矿物油;6)矿物系的褐煤蜡、石油系的石蜡等天然蜡;7)椰子油、棕榈油、菜籽油、芝麻油、大豆油、亚麻子油及蓖麻油等以含有碳原子数12~22的脂肪酸残基甘油酯为主要成分的动植物油脂;8)30℃下粘度为5×10-3~3×10-1m2/s的线状聚有机硅氧烷;9)消泡剂了;10)防腐剂;13)螯合剂等。
6、上述方案中,本发明的处理剂含有以上说明的A成分50~95%质量百分含量、B成分5~50%质量百分含量,且上述2成分合计为80%以上质量百分含量;其中含有A成分60~85%质量百分含量、B成分15~45%质量百分含量,且上述2成分合计为90%以上质量百分含量的更好。
7、上述方案中,下面对本发明涉及的再生合成纤维的处理方法(以下简称本发明的处理方法)进行说明。本发明的处理方法是将以上说明的本发明的处理剂制成0.1~30%质量百分含量的水溶液,然后将该水溶液附着于再生合成纤维上。附着量为对再生合成纤维固形物含量为0.05~1.0%质量百分含量。附着方法为浸渍法、喷淋法、油轮法等、另附着工艺有纺丝工艺、牵伸工艺、卷曲工艺、纺织工艺、以上各工艺相互间等、其中以纺丝工艺、牵伸工艺、卷曲工艺为佳。附着有本发明处理剂的再生合成纤维通常在附着处理后马上进行60~100℃,5~30分钟的干燥工艺。
7、上述方案中,适用于本发明处理方法的再生合成纤维为:1)聚对苯二甲酸乙二酯纤维、聚对苯二甲酸丁二酯纤维、聚对苯二甲酸丙二酯纤维、聚对苯二甲酸-1,4-环己二甲酯纤维、聚-2,6-萘二酸乙二酯纤维聚乙烯对苯二酸盐、聚三甲基对苯二酸盐、聚乳酸酯等聚酯系纤维等聚酯系纤维;2)锦纶6、锦纶66等聚酰胺系纤维;3)聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃系纤维等;其中适用于聚酯系纤维上的效果最好。
由于上述技术方案运用,本发明与现有技术相比具有下列优点和效果:
本发明的效果是不含有有机磷酸酯化合物,可同时满足使棉网均一、防止缠辊、脱落物及有缺点的丝产生等高速工艺上的通过性和硬水稳定性。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述:
在以下的实施例及比较例中,除了另有指出外,%表示质量百分含量。
实施例1~26:一种再生合成纤维用处理剂及其处理再生合成纤维的方法
实施例1再生合成纤维用处理剂的水性液的制备
处理剂(实施例1)的水性液(P-1)的调配
加入A成分正十二烷酸钾盐12质量份(A-1)、B成分乙二醇8质量份(B-1)、水80质量份,加温至80℃进行搅拌、调配成含有20%质量百分含量的处理剂(实施例1)的水溶液(P-1)。
处理剂(实施例2~26及比较例1~9)的水溶液(P-2~P~26及R-1~R-9)的调配和处理剂(实施例1)的水性液(P-1)一样,调配成含有20%质量百分含量的处理剂(实施例2~26及比较例1~9)的水溶液(P-2~P-26及R-1~R-9)。表1~表3列出了以上各例中调配处理剂所用的成分的内容,表4列出了以上各例中调配的各水溶液中各处理剂的内容。
表1
A成分等的种类 脂肪酸的种类 碳原子数 盐的种类
A-1 正十二烷酸 12 K
A-2 十四烷酸 14 Na
A-3 十六烷酸 16 K
A-4 硬脂酸 18 K
A-5 9-十八烯酸 18 K
A-6 正十二烷酸 12 二乙醇胺
A-7 正十二烷酸 12 三乙醇胺
A-8 辛酸 8 K
A-9 癸酸 10 Na
A-10 二十二烷酸 22 K
a-1 己酸 6 K
a-2 二十六烷酸 26 K
 表2
B成分等的种类 多元醇的种类 多元醇的碳原子数 氧化亚烷基的种类 氧化亚烷基的付加形式 m n
B-1 乙二醇 2 0 2
B-2 乙二醇 2 EO 10 2
B-3 乙二醇 2 EO 100 2
B-4 丙二醇 3 0 2
B-5 丙二醇 3 PO 5 2
B-6 丙二醇 3 EO/PO=20/80 嵌段 180 2
B-7 二乙二醇 4 0 2
B-8 甘油 3 0 3
B-9 甘油 3 EO/PO=60/40 无规 160 3
B-10 三羟甲基丙烷 6 EO/PO=70/30 无规 100 3
B-11 山梨醇 6 0 6
B-1 乳糖 12 EO 30 8
B-2 丙二醇 2 EO/PO=20/80 嵌段 270 2
 注,表2中,m、n与式1中的m、n相同,
EO表示加成单元是环氧乙烷;
PO表示加成单元是环氧丙烷。
表3
其他成分的种类 化学物名称
C-1 磷酸酯钾盐
C-2 十二烷基硫酸钠
C-3 月桂醇聚氧乙烯醚(10mol)
C-4 十八烷醇基聚氧乙烯醚(25mol)
C-5 硬脂酰胺、丙基-二甲基-β-羟基乙基硝酸铵
C-6 氯化镁
 [0024] 表4
  P A 比例% B 比例% 其它 比例%
实施例1 P-1 A-1 60 B-1 40
实施例2 P-2 A-2 70 B-2 30
实施例3 P-3 A-3 80 B-3 20
实施例4 P-4 A-4 70 B-5 30
实施例5 P-5 A-5 65 B-7 35
实施例6 P-6 A-1 80 B-4 20
实施例7 P-7 A-2 75 B-6 25
实施例8 P-8 A-4 60 B-8 40
实施例9 P-9 A-5 70 B-7 30
实施例10 P-10 A-1 80 B-1/B-7 10/10
实施例11 P-11 A-4 70 B-3/B-6 20/10
实施例12 P-12 A-5 60 B-8/B-9 10/30
实施例13 P-13 A-2 70 B-1 20 C-4 10
实施例14 P-14 A-4 70 B-1 20 C-2 10
实施例15 P-15 A-5 70 B-1 20 C-3 10
实施例16 P-16 A-3 75 B-1 15 C-2/C-3 5/5
实施例17 P-17 A-4 80 B-1 15 C-3/C-4 3/2
实施例18 P-18 A-5 80 B-1 15 C-2 5
实施例19 P-19 A-1 55 B-1 30 C-4 15
实施例20 P-20 A-1 50 B-10 30 C-2 20
实施例21 P-21 A-4 95 B-11 5    
实施例22 P-22 A-6 70 B-10 30    
实施例23 P-23 A-7 70 B-11 30    
实施例24 P-24 A-8 70 B-1 30    
实施例25 P-25 A-9 70 B-1 28 C-6 2
实施例26 P-26 A-10 70 B-1 25 C-5 5
比较例1 R-1 A-1 100
比较例2 R-2 A-3 40 B-1 55 C-2 5
比较例3 R-3 A-1 60 C-6 40
比较例4 R-4 B-8 25 C-4/C-5 50/25
比较例5 R-5   C-1/C-3 70/30
比较例6 R-6 a-1 80 B-4 20    
比较例7 R-7 a-2 80 B-4 20    
比较例8 R-8 A-1 80 b-1 20    
比较例9 R-9 A-1 80 b-2 20    
表4中,比例%表示的是质量百分含量%。
检测实验:
一、处理剂的硬水稳定性测试
将实施例1~26和比较例1~9中制得的处理剂的水溶液用美国硬度150(CaCO3换算=150mg/L)的硬水稀释成1%的浓度后,在30℃下放置7天,目测观察该水溶液的外观,同时用分光光度计(日立制作所社的紫外线分光光度计U-2000)测定750nm下的透光率。硬水稳定性按照下述基准进行判定。结果如表5所示。
硬水稳定性的评价标准:
◎:和刚调配好时没有区别、稳定。
○:和刚调配好时没有区别、稳定、但透光率下降5%以下。
△:稍有沉淀物及浮游物产生、透过率下降5~20%。
×:明显有沉淀物及浮游物产生、透过率下降20%以上。
二、处理剂对再生聚酯短纤维的附着及测试
将实施例1~26和比较例1~9中制得的的处理剂的水溶液用喷淋的方式给以废聚酯瓶为原料纺丝制得的纤度1.3×10-4g/m(1.2旦),纤维长38mm的半消光再生聚酯短纤维上油至所定的附着量,在80℃的热风干燥机干燥2小时后,在25℃、40%RH(相对湿度)的条件下调湿一夜,得到附着有处理剂的处理后的再生聚酯短纤维。处理后的再生聚酯短纤维的处理剂的附着量如表5所示。
三、高速梳棉工艺上的棉网均一性测试
使用上述处理后的聚酯短纤维10Kg、在30℃、70%RH(相对湿度)的条件下用盖板梳棉机(丰和工业公司制),在纺出速度=140m/分的条件下梳棉。纺出的梳棉棉网的均一性按以下基准进行判定。结果如表5所示。
棉网均一性的评价基准:
◎:没有斑、非常均一。
○:稍有斑、但没有问题。
△:有一些斑、稍有问题。
×:斑很多、有问题。
四、高速并条工艺上防止缠橡胶辊、防止脱落物产生性能的测试
使用上面处理后的聚酯短纤维10Kg、通过盖板梳棉机(丰和工业公司制)制得梳棉棉条。将得到的梳棉棉条在30℃、70%RH(相对湿度)的条件下用PDF型并条机(石川制作所公司制)、在纺出速度=250m/分的条件下重复通过5次。对PDF型并条机的橡胶辊的缠辊次数、及橡胶辊、粗纱机及喇叭头各部分上的脱落物程度按以下基准进行判定。结果如表5所示。
防止橡胶辊缠辊性能的评价基准(表5的高速并条工艺1栏):
◎:橡胶辊的缠辊次数为0~4次。
○:橡胶辊的缠辊次数为5~9次。
△:橡胶辊的缠辊次数为10~14次。
×:橡胶辊的缠辊次数为15次以上。
防止脱落物产生性能的评价基准(表5的高速并条工艺2栏):
◎:几乎没有脱落物。
○:有少量脱落物。
△:有较多脱落物。
×:脱落物非常多。
五、高速卷绕工艺上有缺点丝数的测试
使用上面处理后的聚酯短纤维10Kg、通过盖板梳棉机(丰和工业公司制)制得梳棉棉条。将得到的梳棉棉条在30℃、70%RH(相对湿度)的条件下用于PDF型并条机(石川制作所公司制)、粗纱机(丰田自动织机公司制)制得粗纱。将粗纱在30℃、70%RH(相对湿度)的条件下用于环锭细纱机(丰田自动织机公司制)、锭子转数=18000rpm、加捻数=775T/m、供给粗纱=0.59g/m、总牵伸=40倍的条件下运转2小时,50锤。将得到的环锭细纱用于带有缺点丝检测器(计测器工业公司制)的卷绕机(村田机械公司制)、在30℃、70%RH(相对湿度)的条件下、以丝速度=1000m/分进行退卷。缺点丝检测器的设定条件如下所示。根据卷绕工艺中检测出的每100km中有缺点丝的合计数、按照以下基准对丝缺点进行判定。结果如表5所示。
缺点丝检测器的设定条件
Neps:400%,2mm。
Slub:120%,2.5cm。
Short Thick place:+90%,20cm。
Long Thick place:+40%,50cm。
Short Thin place:-75%,10cm。
Long Thin place:-40%,50cm。
缺点丝的评价基准:
◎:有缺点丝的合计数0~29个。
○:有缺点丝的合计数30~59个。
△:有缺点丝的合计数60~89个。
×:有缺点丝的合计数90个以上。
表5
  P 附着量% 硬水稳定性 高速梳棉工艺 高速并条工艺1 高速并条工艺2 高速卷绕工艺
实施例1 P-1 0.22
实施例2 P-2 0.25
实施例3 P-3 0.15
实施例4 P-4 0.30
实施例5 P-5 0.20
实施例6 P-6 0.17
实施例7 P-7 0.13
实施例8 P-8 0.25
实施例9 P-9 0.18
实施例10 P-10 0.32
实施例11 P-11 0.22
实施例12 P-12 0.25
实施例13 P-13 0.17
实施例14 P-14 0.31
实施例15 P-15 0.22
实施例16 P-16 0.25
实施例17 P-17 0.19
实施例18 P-18 0.17
实施例19 P-19 0.12
实施例20 P-20 0.43
实施例21 P-21 0.38
实施例22 P-22 0.21
实施例23 P-23 0.46
实施例24 P-24 0.12
实施例25 P-25 0.35
实施例26 P-26 0.25
比较例1 R-1 0.23 × ×
比较例2 R-2 0.28 × × ×
比较例3 R-3 0.25 × × ×
比较例4 R-4 0.21 × × × ×
比较例5 R-5 0.27 × × ×
比较例6 R-6 0.22 × × ×
比较例7 R-7 0.25 × ×
比较例8 R-8 0.27 × ×
比较例9 R-9 0.29 × ×
表5中,附着量(%):对再生聚酯短纤维的处理剂的附着量(%)(质量百分比浓度)。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点,其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施,并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰,都应涵盖在本发明的保护范围之内。 

Claims (5)

1.一种再生合成纤维用处理剂,其特征在于:所述再生合成纤维用处理剂主要由质量百分含量为50~95% 的A成分和质量百分含量为5~50%的B成分组成,且所述A成分和B成分合计占所述再生合成纤维用处理剂的质量的80~100%;
所述A成分是碳原子数为8~24的脂肪酸的盐;
所述B成分是符合通式1的化合物中的至少一种;
R[-O-(X-O)m-H]n             (1);
式中,所述R代表碳原子数为2~10的含有两个或者三至六个羟基的多元醇去除所有羟基后的残基;所述X代表聚环氧乙烷去除全部羟基后的残基、聚环氧丙烷去除全部羟基后的残基或者环氧乙烷与环氧丙烷的无规或嵌段共聚物去除全部羟基后的残基;
所述m代表0或1~200的整数;所述n代表2~6的整数。
2.根据权利要求1所述的再生合成纤维用处理剂,其特征在于:所述A成分是碳原子数为12~20的脂肪酸的盐。
3.根据权利要求1或2所述的再生合成纤维用处理剂,其特征在于:所述脂肪酸的盐为碱金属盐。
4.一种再生合成纤维的处理方法,其特征在于:将权利要求1~3任意一项权利所述的再生合成纤维用处理剂制成质量百分含量为0.1~30%的水溶液,然后将该水溶液附着在再生合成纤维上,其附着量是所述再生合成纤维的质量的0.05~1.0%。
5.根据权利要求4所述的再生合成纤维的处理方法,其特征在于:所述再生合成纤维为再生聚酯纤维。
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