CN102505482B - 一种锦纶帘子线油剂及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型锦纶帘子线油剂，所述的帘子线油剂组合物由以下重量百分比的组分组成：(a)5～50%的合成酯；(b)10～70%的改性封端聚醚；(c)5～40%的聚醚；(d)1～15%的抗静电剂；(e)5～15%的乳化剂；(f)1～3%的添加剂；及其制备方法。本发明产品使用时抗静电效果好，使用后可纺性较好，原丝捻织后的强力损失小，且油剂与乳胶的相容性好。该油剂不仅性能稳定，使用方便，与水有良好的相容性；而且在假捻过程中，自动调节至合理表面张力，能够抑制焦油形成，因此在假捻加工步骤中可延长稳定操作。平滑性和耐热性优异，能满足锦纶帘子线纺丝工艺要求，且生物降解性好。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型锦纶帘子线油剂及其制造方法，属于合成纤维加工技术中的助剂制造技术领域。
背景技术
轮胎帘子线是轮胎的加固材料，以前主要以粘胶纤维做原料，随着合成纤维的发展，锦纶、涤纶、芳纶等也被采用。而锦纶帘子线由于具有优良的耐热性、耐冲击性和耐疲劳性而得到广泛的应用。从80年代开始，我国引进数套高速纺帘子线生产装置，相应的油剂全部依赖进口。这些油剂的价格较贵，每年需花费大量的外汇。近几年，国内一些厂家陆续开发出一些锦纶帘子线油剂，但由于研发技术和科研投入问题，这些产品在生产性能和应用效果上与国外产品仍有一定差距，无法全面代替进口产品。
锦纶帘子线纺丝工序要求油剂具有优良的耐热性和平滑性，具体表现为油剂在200oC以上的发烟量小、牵伸辊上的碳化程度低、断丝次数少，捻织工序则要求油剂具有较高的油膜强度，可均匀而强烈的吸附与纤维表面，同时具有适当纤维与纤维之间的静摩擦系数，低的纤维与金属之间的静摩擦系数，低的纤维与金属之间的动摩擦系数，丝束经高速摩擦后，纤维表面损伤小，强力损失低。浸胶工序则要求油剂的渗透性能优良，油剂与乳胶的互溶性强，使纤维表面的油剂与乳胶相互溶解，粘结剂能均与的吸附于帘子布表面。同时，油剂与橡胶应具有良好的亲和性能，以增强帘子布与轮胎的粘和性，提高H抽出。
现有的油剂组合物主要有两种类型，一种是酯型的，大多数以天然酯为主，如US4293460，主要组成有天然油脂，聚氧乙烯烷基酚、磷酸盐等，其特点是与橡胶的粘合性能强，原丝经捻织后的强力损失低，但可纺性较差，焦油化程度高；另一种为聚醚型油剂组合物，如CN242451A，由60～90%的环氧乙烷和环氧丙烷共聚醚、余量的抗静电剂和消泡剂等组成，其中聚醚为未加改性的普通聚醚，其特点是可纺性好，发烟少，焦油化程度低，缺点是原丝捻织后的强度损失高，且油剂与乳胶的相容性差，导致帘子布与轮胎的粘合性能差。专利CN1540088A虽然采用了改性聚醚，在使用过程中的各项应用性能较好，但是其使用的粘合性能改进剂为烷基酚类化合物或芳烃类化合物具有较强的生态毒理效应和生物累积性，已逐渐被淘汰，且其在使用的磷酸酯盐也会造成水体的富营养化，对环境也有较大的影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型锦纶帘子线油剂及其制造方法，使用时抗静电效果好，使用后可纺性较好，原丝捻织后的强力损失小，且油剂与乳胶的相容性好。该油剂不仅性能稳定，使用方便，与水有良好的相容性；而且在假捻过程中，自动调节至合理表面张力，能够抑制焦油形成，因此在假捻加工步骤中可延长稳定操作。平滑性和耐热性优异，能满足锦纶帘子线纺丝工艺要求，且生物降解性好，是一种环境友好型纺织助剂。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是：
一种新型锦纶帘子线油剂，所述的帘子线油剂组合物由以下重量百分比的组分组成：
(a) 5～50%的合成酯；
(b) 10～70%的改性封端聚醚；
(c) 5～40%的聚醚；
(d) 1～15%的抗静电剂；
(e) 5～15%的乳化剂；
(f) 1～3%的添加剂。
所述的组分（a）在油剂中所占重量百分比优选为8～40%；且组分（a）是由脂肪酸与脂肪醇合成的，其中脂肪酸是C4～C30的一元酸中的一种；脂肪醇为一元醇、二元醇和多元醇中的一种；
所述的组分（b）在油剂中所占重量百分比优选为15～60%，其具有400～20000的重均分子量（下面简称为MW），且组分(b)是由环氧乙烷（EO）、环氧丙烷（PO）中的一种或二种与分子中具有一个或多个羟基的化合物共聚得到的化合物，并通过改性其末端羟基得到的改性物；以纺丝油剂的总质量为基准。该组分的特点是平滑性良好，积碳较少，而且对纤维的摩擦系数低。
其分子结构式为：
式中，R1为C4～C20，R2为C1～C4，m为5～200的整数,n为5～200的整数，聚醚链段为无规或嵌段共聚；其中环氧乙烷与环氧丙烷共聚时，环氧乙烷的含量通常占两者重量的10～90%，以聚氧乙烯的重量为基准，共聚加成方式为无规加成类型或嵌段加成类型；共聚后得到的化合物中用作通过改性末端羟基而得到的改性物的改性基为含有C1～C18脂肪醇；
所述的组分(c)具有400～20000的重均分子量；且为环氧乙烷（EO）、环氧丙烷（PO）共聚得到的化合物，共聚加成方式可以是无规加成类型或嵌段加成类型；其分子结构式为：
R3O[(C2H4O)a-(C3H6O)b-(C2H4O)cH]x
其中R3为C4～C18的直链或支链烷基，a为10～200的整数；b为10～200的整数， c为10～200的整数，x为1～4的整数，优选1或者2；组分(c)主要用于提高油剂的集束性能，将组分(a)、组分(b)、组分(c)复合后作为平滑剂使用，可提高油剂的可纺性能、原丝物性、及浸胶帘子布物性。
所述的组分(d)在油剂中所占重量百分比优选为3～10%；且组分(d)用作抗静电剂，通过前期对抗静电剂的实验研究，采用磺基琥珀酸酯阴离子表面活性剂和硫酸酯阴离子表面活性剂中的一种或两种；
所述的组分(e)在油剂中所占重量百分比优选为5～10%；且组分(e)作为乳化剂，采用蓖麻油聚氧乙烯醚，月桂酸聚氧乙烯酯，油酸PEG酯，斯盘系列、吐温系列，脂肪胺聚氧乙烯醚，AEO系列，异构十三醇聚氧乙烯醚中的一种或多种；
所述的组分(f)在油剂中所占重量百分比优选为1.2～2%；且组分(f)采用高级醇、高级酸、硅油中的一种或多种，具体为乙醇，1,6—己二醇，季戊四醇，乙酸，油酸，二甲基硅油，聚醚改性硅油中的一种或多种；组分(f)作用主要是防止油剂腐败，调节PH，降低表面张力。
所述的组分（a）在油剂中所占重量百分比更优选为12～30%；所述的组分（a）中脂肪酸优选是C8～C18的一元酸；所述的一元酸选用但不局限于C8-C10酸，月桂酸，肉豆蔻酸，棕榈酸，油酸，硬脂酸中的一种；脂肪醇为二元醇和多元醇中的一种，且所述的二元醇采用乙二醇，多元醇采用三羟甲基丙烷、甘油和季戊四醇中的一种。
所述的组分（b）具有1000～18000的重均分子量；且环氧乙烷与环氧丙烷共聚时，环氧乙烷的含量通常占两者重量的20～80%；所述的组分(b)中R1优选为C4～C20的直链或支链烷基，R2优选为C1～C4直链或直链烷基，m优选为5～200的整数； n优选为5～200的整数；其中的一个或多个羟基化合物优选为饱和的直链一元醇；
所述的组分(c)具有2000～15000重均分子量；且组分（c）中a优选为20～180的整数；b优选为20～180的整数；c优选为20～180的整数；x优选为1或者2；
所述的组分(d)优选采用脂肪酸单乙醇酰胺硫酸酯盐，脂肪酸单乙醇酰胺琥珀酸酯磺酸盐和石油磺酸钠中的一种或两种；其中所述的脂肪酸碳链优选为C8-C18，盐优选为金属钾盐或钠盐；通式：
RCONHCH2CH2OSO3M
R=SO3Na
式中R为C8～C18，M为K或Na。
所述的组分（b）具有1500～15000的重均分子量；且组分(b)中m更优选20～180的整数, n更优选20～180的整数，所述的改性剂更优选为C1～C18脂肪醇是指甲醇、乙醇、丁醇、正戊醇、辛醇、癸醇、月桂醇、肉豆蔻醇、十六烷醇和硬脂醇中的一种；
所述的组分(c)具有5000～12000重均分子量；且组分（c）中a更优选为25～150的整数；b更优选为25～150的整数；c更优选为25～150的整数；
所述的组分(d)中脂肪酸更优选采用辛酸，壬酸椰油酸，月桂酸，肉豆蔻酸，油酸，硬脂酸，异硬脂酸中的一种或多种。
所述的组分(b)中m最优选25～150的整数；n最优选25～150的整数。
所述的组分(b)得到的改性物具体采用甲基封端丁醇基(EO/PO)无规或嵌段加成物(EO/PO=40/60%(重量），MW=1500～15000）；丁基封端丁醇基(EO/PO)无规或嵌段加成物(EO/PO=30/70%(重量），MW=1500～15000）；甲基封端辛醇基(EO/PO)无规或嵌段加成物(EO/PO=60/40%(重量），MW=1500～15000）；丁基封端辛醇基(EO/PO)嵌段加成物(EO/PO=60/40%(重量），MW=1500～15000）；甲基封端月桂醇基(EO/PO)无规或嵌段加成物(EO/PO=50/50%(重量），MW=1500～15000）；辛基封端月桂醇基(EO/PO)嵌段加成物(EO/PO=50/50%(重量），MW=1500～15000）中的一种或多种。
所述的组分(c) 共聚得到的化合物具体采用丁醇基(EO/PO)无规加成物(EO/PO=40/60%(重量），MW=1500～15000）；丁醇基(EO/PO)嵌段加成物(EO/PO=30/70%(重量），MW=1500～15000）；辛醇基(EO/PO)无规加成物(EO/PO=60/40%(重量），MW=1500～15000）；辛醇基(EO/PO)嵌段加成物(EO/PO=60/40%(重量），MW=1500～15000）；月桂醇基(EO/PO)无规加成物(EO/PO=50/50%(重量），MW=1500～15000）；月桂醇基(EO/PO)嵌段加成物(EO/PO=50/50%(重量），MW=1500～15000）中的一种或多种。
一种新型锦纶帘子线油剂的制备方法，包括如下步骤：将上述组分(c)，组分(d)，组分(e)抽入反应釜，开启搅拌，升温至50~60℃左右，搅拌均匀，再将组分(a)，组分(b)抽入反应釜，保持温度50℃左右，搅拌40min，最后加入组分(f)，搅拌15min ，搅拌结束，冷却至40℃左右，放料、过滤、包装既得。
本发明的有益效果是：本发明所提供的油剂与现有技术相比，由于使用的是平滑性能优良的特种合成酯与聚醚，因此其在纺丝工艺中发烟少、积碳少，废丝率低；在捻织工艺中强力损失低，白胚布无花纹现象；浸胶后帘子布与橡胶粘合性能优良，原丝及浸胶帘子布的物性能满足质量指标；由于降低了纤维之间的静摩擦系数，增加了油剂与帘子布的亲和性能，因此可降低帘子线的强力损失，提高浸胶帘子布的柔软性能以及与轮胎的粘合性能等。本发明没有使用在烷基酚类化合物或烷基芳烃类化合物，减少了对环境的污染。
具体实施方式
下面用具体实施例来详细说明本发明，但这些实施例不限制本发明的范围。（下列数字均表示重量百分比。）
实施例1
本实施例的一种新型锦纶帘子线油剂，所述的帘子线油剂组合物由以下重量百分比的组分组成：
(a)甘油三油酸酯 18；
(b)甲基封端丁醇基EO/PO无规加成聚醚（EO/PO=25/75%（重量），V=2000) 42；
(c)月桂醇基EO/PO嵌段加成聚醚（EO/PO=50/50%（重量），MV=5000) 25；
(d)椰油酸单乙醇酰胺硫酸钠 6；
(e)十二烷基胺8EO 3； 蓖麻油聚氧乙烯醚（20EO) 5；
(f)二甲基硅油 0.8，
乙醇 0.3。
本实施例的一种新型锦纶帘子线油剂的制备方法，包括如下步骤：将上述组分(c)，组分(d)，组分(e)抽入反应釜，开启搅拌，升温至50~60℃左右，搅拌均匀，再将组分(a)，组分(b)抽入反应釜，保持温度50℃左右，搅拌40min，最后加入组分(f)，搅拌15min ，搅拌结束，冷却至40℃左右，放料、过滤、包装既得。
实施例2
本实施例的一种新型锦纶帘子线油剂，所述的帘子线油剂组合物由以下重量百分比的组分组成：
(a)季戊四醇四月桂酸酯 19；
(b)甲基封端月桂醇EO/PO无规加成聚醚（EO/PO=40/60%(重量），MV=2500） 35；
(c)辛醇基EO/PO嵌段加成聚醚（EO/PO=50/50%（重量），MV=8000) 15，丁醇基EO/PO无规加成聚醚（EO/PO=40/60%（重量），MV=10000) 15；
(d)月桂酸单乙醇酰胺琥珀酸磺酸钠 4.5；
(e)十八烷基胺10EO 2，
S-80 3，
异构十三醇聚氧乙烯醚（8EO） 5；
(f)二甲基硅油 1.0 ，
油酸 0.5。
本实施例的一种新型锦纶帘子线油剂的制备方法，包括如下步骤：将上述组分(c)，组分(d)，组分(e)抽入反应釜，开启搅拌，升温至50~60℃左右，搅拌均匀，再将组分(a)，组分(b)抽入反应釜，保持温度50℃左右，搅拌40min，最后加入组分(f)，搅拌15min ，搅拌结束，冷却至40℃左右，放料、过滤、包装既得。
实施例3
本实施例的一种新型锦纶帘子线油剂，所述的帘子线油剂组合物由以下重量百分比的组分组成：
(a)三羟甲基丙烷三异硬脂酸酯 20；
(b)丁基封端月桂醇基EO/PO无规加成聚醚（EO/PO=50/50%(重量），MV=5000） 20，
甲基封端辛醇基嵌段加成聚醚（EO/PO=60/40%(重量），MV=2500) 25；
(c)十六醇基EO/PO无规加成聚醚（EO/PO=50/50%（重量），MV=5000) 10，
丁醇基EO/PO无规加成聚醚（EO/PO=35/65%（重量），MV=12000) 10；
(d)异硬脂酸单乙醇酰胺硫酸钾 2，辛酸单乙醇酰胺硫酸钠 2.5；
(e)十八烷基胺10EO 2，
S-80 3，
异构十三醇聚氧乙烯醚（8EO） 5；
(f)接枝硅油 0.5，
油酸 0.5，
乙醇0.5。
本实施例的一种新型锦纶帘子线油剂的制备方法，包括如下步骤：将上述组分(c)，组分(d)，组分(e)抽入反应釜，开启搅拌，升温至50~60℃左右，搅拌均匀，再将组分(a)，组分(b)抽入反应釜，保持温度50℃左右，搅拌40min，最后加入组分(f)，搅拌15min ，搅拌结束，冷却至40℃左右，放料、过滤、包装既得。
实施例4
本实施例的一种新型锦纶帘子线油剂，所述的帘子线油剂组合物由以下重量百分比的组分组成：
(a)三羟甲基丙烷三月桂酸酯 18；
(b)辛基封端辛醇基EO/PO无规加成聚醚（EO/PO=35/65%(重量），MV=6000） 18，
甲基封端月桂醇基嵌段加成聚醚（EO/PO=50/50%(重量），MV=3000) 28；
(c)十二醇基EO/PO无规加成聚醚（EO/PO=30/70%（重量），MV=11000) 10，
醇基EO/PO无规加成聚醚（EO/PO=35/65%（重量），MV=12000) 10；
(d)石油磺酸钠 3，
油酸单乙醇酰胺琥珀酸磺酸钠 1.5；
(e)十八烷基胺15EO 2，
仲十二烷基醇8EO 5，
蓖麻油聚氧乙烯醚（40EO） 3；
(f)二甲基硅油 1.0 ，
油酸 0.5。
本实施例的一种新型锦纶帘子线油剂的制备方法，包括如下步骤：将上述组分(c)，组分(d)，组分(e)抽入反应釜，开启搅拌，升温至50~60℃左右，搅拌均匀，再将组分(a)，组分(b)抽入反应釜，保持温度50℃左右，搅拌40min，最后加入组分(f)，搅拌15min ，搅拌结束，冷却至40℃左右，放料、过滤、包装既得。
实施例5
(a)季戊四醇四异硬脂酸酯 18；
(b)丁基封端月桂醇基EO/PO无规加成聚醚（EO/PO=60/40%(重量），MV=7500） 15，
甲基封端月桂醇基嵌无规加成聚醚（EO/PO=50/50%(重量），MV=2500) 30；
(c)辛醇基EO/PO嵌段加成聚醚（EO/PO=40/60%（重量），MV=6000) 15，
丁醇基EO/PO嵌段加成聚醚（EO/PO=50/50%（重量），MV=15000) 9；
(d)异硬脂酸单乙醇酰胺硫酸钾 1.5，
月桂酸单乙醇酰胺琥珀酸磺酸钠 3；
(e)十二烷基胺10EO 2，
S-80 3，
油酸聚氧乙烯酯（11EO） 5；
(f)接枝硅油 1.0，
油酸 0.2，
1,6—己二醇 0.3。
本实施例的一种新型锦纶帘子线油剂的制备方法，包括如下步骤：将上述组分(c)，组分(d)，组分(e)抽入反应釜，开启搅拌，升温至50~60℃左右，搅拌均匀，再将组分(a)，组分(b)抽入反应釜，保持温度50℃左右，搅拌40min，最后加入组分(f)，搅拌15min ，搅拌结束，冷却至40℃左右，放料、过滤、包装既得。
以上实施例所制备的油剂产品与现有的油剂产品使用效果见表1、2、3所示，表1、2、3分别为油剂组合物的使用效果表，其中表1中▲—几乎没有，○—有一些，△—微量，╳—许多。 由表1～3的数据可知，从实施例1～实施例5，油剂的发烟量，纺丝时的断丝次数，擦辊次数，废丝率、原丝断伸，定伸等都较低，所得原丝的强力、浸胶帘子布的H抽出等数据较高，原丝及浸胶帘子布的性能优良。
Claims (7)
1.一种锦纶帘子线油剂，其特征在于：所述的帘子线油剂组合物由以下重量百分比的组分组成：
(a) 12～30%的合成酯；且组分（a）是由脂肪酸与脂肪醇合成的，其中脂肪酸是C8～C18的一元酸中的一种；脂肪醇为二元醇和多元醇中的一种，且所述的二元醇采用乙二醇，多元醇采用三羟甲基丙烷、甘油和季戊四醇中的一种；
(b) 15～60%的改性封端聚醚；其具有1000～18000的重均分子量，且组分(b)是由环氧乙烷（EO）、环氧丙烷（PO）中的一种或二种与分子中具有一个或多个羟基的化合物共聚得到的化合物，其中的一个或多个羟基化合物为饱和的直链一元醇；并通过改性其末端羟基得到的改性物；其分子结构式为：
；
式中，R1为C4～C20的直链或支链烷基，R2为C1～C4直链烷基，m为5～200的整数,n为5～200的整数，聚醚链段为无规或嵌段共聚；其中环氧乙烷与环氧丙烷共聚时，环氧乙烷的含量占两者重量的20～80%，共聚加成方式为无规加成类型或嵌段加成类型；共聚后得到的化合物中用作通过改性末端羟基而得到的改性物的改性基为含有C1～C18脂肪醇；
(c) 5～40%的聚醚；所述的组分(c)具有2000～15000的重均分子量；且为环氧乙烷（EO）、环氧丙烷（PO）共聚得到的化合物，共聚加成方式可以是无规加成类型或嵌段加成类型；其分子结构式为：
R3O[(C2H4O)a-(C3H6O)b-(C2H4O)cH]x
其中R3为C4～C18的直链或支链烷基，a为20～180的整数；b为20～180的整数， c为20～180的整数，x为1或者2；
(d) 3～10%的抗静电剂；且组分(d) 采用脂肪酸单乙醇酰胺硫酸酯盐，脂肪酸单乙醇酰胺琥珀酸酯磺酸盐和石油磺酸钠中的一种或多种；其中所述的脂肪酸碳链为C8-C18，盐为金属钾盐或钠盐；通式：
RCONHCH2CH2OSO3M
R=SO3Na
式中R为C8～C18，M为K或Na；
(e) 5～10%的乳化剂；且组分(e)作为乳化剂，采用蓖麻油聚氧乙烯醚，月桂酸聚氧乙烯酯，油酸PEG酯，斯盘系列、吐温系列，脂肪胺聚氧乙烯醚，AEO系列，异构十三醇聚氧乙烯醚中的一种或多种；
(f) 1.2～2%的添加剂；且组分(f)采用高级醇、高级酸、硅油中的一种或多种，具体为乙醇，1,6—己二醇，季戊四醇，乙酸，油酸，二甲基硅油，聚醚改性硅油中的一种或多种。
2.如权利要求1所述的一种锦纶帘子线油剂，其特征在于：所述的组分（b）具有1500～15000的重均分子量；且组分(b)中m选20～180的整数, n选20～180的整数。
所述的组分(c)具有5000～12000重均分子量；且组分（c）中a为25～150的整数；b为25～150的整数；c为25～150的整数；
所述的组分(d)中脂肪酸采用辛酸，壬酸椰油酸，月桂酸，肉豆蔻酸，油酸，硬脂酸，异硬脂酸中的一种。
3.如权利要求1所述的一种锦纶帘子线油剂，其特征在于：所述的改性基为C1～C18脂肪醇是指甲醇、乙醇、丁醇、正戊醇、辛醇、癸醇、月桂醇、肉豆蔻醇、十六烷醇和硬脂醇中的一种。
4.如权利要求2所述的一种锦纶帘子线油剂，其特征在于：所述的组分(b)中m选25～150的整数；n选25～150的整数。
5.如权利要求1或2所述的一种锦纶帘子线油剂，其特征在于：所述的组分(b)得到的改性物具体采用甲基封端丁醇基无规或嵌段加成物；丁基封端丁醇基无规或嵌段加成物；甲基封端辛醇基无规或嵌段加成物；丁基封端辛醇基嵌段加成物；甲基封端月桂醇基无规或嵌段加成物；辛基封端月桂醇基嵌段加成物中的一种或多种。
6.如权利要求1所述的一种锦纶帘子线油剂，其特征在于：所述的组分(c)共聚得到的化合物具体采用丁醇基无规加成物；丁醇基嵌段加成物；辛醇基无规加成物；辛醇基嵌段加成物；月桂醇基无规加成物；月桂醇基嵌段加成物中的一种或多种。
7.一种如权利要求1所述的锦纶帘子线油剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：将上述组分(c)，组分(d)，组分(e)抽入反应釜，开启搅拌，升温至50～60℃左右，搅拌均匀，再将组分(a)，组分(b)抽入反应釜，保持温度50℃左右，搅拌40min，最后加入组分(f)，搅拌15min ，搅拌结束，冷却至40℃左右，放料、过滤、包装既得。
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