CN102776786B - 一种非乳液型锦纶6长丝高速纺丝纯油剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非乳液型锦纶6长丝高速纺纯油剂，其中平滑剂由三种聚醚型非离子表面活性剂组成，分别是脂肪醇环氧乙烷环氧丙烷共聚醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、聚氧乙烯烷基酚醚。集束剂是非离子表面活性剂脂肪酸聚氧乙烯醚酯，抗静电剂是脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸盐、烷基磷酸酯胺（钾）盐，粘结添加剂是Ac，调整剂是水。该锦纶6长丝高速纺纯油剂，发烟小、不凝胶、不集结、不沉淀、热稳定性和化学性能好，可满足喷嘴上油于高温230℃空气浴、高速纺丝（3000m/min）、强力牵伸的工艺要求。满足原丝、加捻丝、浸胶、帘子线性能要求，使锦纶6帘子布性能达到国标优等水平。

Description

一种非乳液型锦纶6长丝高速纺丝纯油剂

技术领域

本发明属于化纤生产与加工中的化纤油剂，特别是锦纶6一步法高速纺丝长丝工艺帘子线生产的纯油剂，专门用于锦纶6长丝高速纺丝帘子布生产与加工，用于在一步法高速长丝设备纺丝过程中调节纤维与其接触物之间的摩擦特性。 

背景技术

绵纶—6油剂是化纤油剂中重要的一大类，高速纺丝油剂是近些年纺丝油剂发展的重要方向，随着化纤纺丝工艺向高速度化的发展，对化纤油剂的性能要求就更高。多年来我国高速纺丝绵纶6油剂基本上以日本、西德进口油剂占领我国纺丝工业,国内多家单位都进行过锦纶6高速纺丝油剂的研究设计，并发表过研究论文，文章都是以研究油剂的纺丝应用性能和应用结果为目的，未公开可以工业应用的油剂实际配方及具体组分。 

锦纶6一步法高速长丝纺是在高温230℃（空气浴），高速3000ｍ/min牵伸工艺下进行。首先要求油剂具有良好的耐热性，热稳定性，发烟量少、不焦结、不沉淀。在高温高倍率拉伸下，为了得到取向度高，结晶度高的纤维，要求油剂赋予纤维优良的平滑性，保持纤维与纤维之间，纤维与金属之间适宜的磨擦系数，以提高丝的拉伸特性。同时还要求油剂赋予纤维较好的集束性，不发毛，以保证丝束正常的复捻和织布。高速纺丝牵引力大丝束与摩擦体之间摩擦力大，对纤维的损伤力增加，因此要求油剂能在丝束表面形成一层均的强度高的油膜，保护丝束表面，减少摩擦，即油膜强度要高。锦纶6一步法高速长丝纺工艺特点是喷嘴上油，油剂要在丝束表面很快的均匀铺开和扩散，要求油剂在纤维表面有很好的润湿性、低的界面张力、较高的亲和力。锦纶6本身的体积电阻较大，为7×104欧姆/厘米，纺丝速度高，易产生静电，要求油剂有较好的抗静电性。锦纶6帘子布是橡胶轮胎的骨架材料，要求油剂必须赋予帘子线与橡胶很好的粘接性能，保证粘着强度。 

长丝油剂一般组分主要有平滑剂，抱合剂，抗静电剂、乳化剂、调整剂等。平滑剂是主要组分，也是决定油剂性能的关键组分。国内大多采用工业白油（机 械油），合成酯类平滑剂。聚醚平滑剂是近些年新发展的平滑剂，有规则性聚醚和无规共聚醚，是近些年研究重点和今后发展方向。其特点是耐热性好使纤维平滑性好，同时还有较好的集束性。 

欧美国家采用高速纺丝、高速假捻时使用EO/PO高分子量（2000-3000）聚醚。聚醚分子量、EO/PO摩尔数、比例、醇类（C₁₂-C₁₈）引发剂的种类不同，平滑剂的性能不同，影响平滑剂的集束性、抗静电性、水溶性和润湿性等，是决定平滑剂性能好坏的关键。分子量高、耐热性好、不挥发、油膜强度高、集束性好，但纺丝烟雾多、易凝焦、上油不均匀、扩散性不好。分子量低不冒烟、不凝聚，但耐热性差。 

目前国内在用锦纶6高速纺丝用油剂多为乳状液，替代西德Syntex371L高速纺丝锦纶6帘子布纯油剂实际配方和具体组分未见公开具体报道。研究资料中锦纶6帘子线高速纺油剂，一般平滑剂只用一种聚醚，分子量3000-8000，油剂多为乳液型，同时脂肪醇聚醚分子中具体脂肪醇的类别及碳数一般都未说明任然保密。聚醚的分子量、脂肪醇的类别及碳数、EO/PO比例是聚醚各种性能的关键，是纺丝聚醚平滑剂可纺性能的主要因素。 

发明内容

本发明的目的是提供一种可工业使用的效果良好的一种非乳液型锦纶6长丝高速纺丝纯油剂，防止和消除静电积累，赋于纤维平滑性、集束性、润湿性、抗静电性、柔软性等可纺性能。 

本发明的技术方案是：一种非乳液型锦纶6长丝高速纺丝纯油剂，其特征是：所述纯油剂由下列物质按重量百分比组成：平滑剂80-85%、集束剂8-15%、抗静电剂1-2%、粘结添加剂1-3%和调整剂1-3%， 

其中平滑剂由三种聚醚型非离子表面活性剂按重量百分比组成，其中脂肪醇环氧乙烷环氧丙烷共聚醚38-50%，聚氧乙烯烷基酚醚15-25%，脂肪醇聚氧乙烯醚15-25%； 

集束剂是非离子表面活性剂脂肪酸聚氧乙烯醚酯； 

抗静电剂是脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸盐、烷基磷酸酯胺盐或烷基磷酸酯钾盐； 

粘结添加剂是Ac； 

调整剂是水。 

所述的脂肪酸聚氧乙烯醚酯是月桂酸聚氧乙烯PEG-400醚酯。 

所述的粘结添加剂Ac是脂肪胺聚氧乙烯醚。 

所述的脂肪醇环氧乙烷环氧丙烷共聚醚是：三甲基己醇环氧乙烷环氧丙烷共聚醚，分子量2000-3000，以摩尔比计算EO/PO＝3/2或EO/PO＝1/1； 

所述的脂肪醇聚氧乙烯醚是：十二醇聚氧乙烯醚； 

所述的聚氧乙烯烷基酚醚是：聚氧乙烯壬基酚醚。 

所述的纯油剂优选由下列物质按重量百分比组成 

三甲基己醇环氧乙烷环氧丙烷共聚醚为40%、十二醇聚氧乙烯醚为25%、聚氧乙烯壬基酚醚为20%；月桂酸聚氧乙烯PEG-400醚酯为10%；脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸盐、烷基磷酸酯胺盐或烷基磷酸酯钾盐为1%；调整剂水为2%；脂肪胺聚氧乙烯醚为2%。 

发明的理论依据 

本发明锦纶6长丝高速纺丝纯油剂，平滑剂由三种非离子型聚醚表面活性剂组成。聚醚的类型、分子量大小、环氧乙烷（EO）、环氧丙烷（PO）比例、引发剂脂肪醇的种类是决定平滑剂和油剂纺丝性能的主要因素。 

纺丝纤维用非离子表面活性剂聚醚，高分子量油膜强度高、不易挥发、平滑性、耐热性好，并具有一定的集束性好，但粘度大，渗透性差难扩散、易凝聚、烟雾多。低分子量聚醚，粘度低，渗透性好、不冒烟、易扩散、不凝聚，但油膜强度低。聚醚分子中EO是亲水性分子链柔韧基团、PO是亲油性分子链相对刚性基团，EO/PO的比例是决定聚醚平滑剂赋予纤维可纺性的关键，聚醚分子骨架中的脂肪醇的种类和C数也是分子链柔韧性的关键。 

本发明油剂用非离子表面活性剂平滑剂设计，采用高分子量、低分子量、耐热性较好的三种聚醚，高分子量聚醚三甲基己醇C₉环氧乙烷环氧丙烷共聚醚，分子量2000-3000，EO/PO摩尔比＝1/1或EO/PO摩尔比＝3/2，为无规共聚。可使聚醚分子链具有一定的柔韧性、适度的亲水性和润湿性，提供油剂耐热、平滑、高油膜强度，适度集束性平滑剂主要性能，低分子量聚醚脂肪醇C₁₂聚氧乙烯醚（EO）_n，粘度低，渗透性好、不冒烟、易扩散、不凝聚。可降低平油剂粘度，减少烟雾、可提高平滑剂渗透性、扩散性。聚氧乙烯壬基酚醚，分子量适中，分子中含有苯环，耐热性好，可提高油剂的闪点。综合以上三种聚醚大分子性能特 点，合理配比，满足了锦纶6一步法高速纺丝长丝工艺帘子线生产纯油剂平滑剂的集束性、耐热性、渗透性、挥发性和油膜强度高、烟雾少等综合性能要求。 

本发明锦纶6长丝高速纺丝纯油剂，集束剂脂肪酸聚氧乙烯醚酯是可以是碳十二至碳十八脂肪酸聚氧乙烯醚脂类，由于月桂酸C₁₂聚乙二醇PEG-400醚酯，自身凝聚性好，可提高纤维的集束性，对锦纶6纤维的渗透性、附着性好，并具有一定的平滑性，作为最佳选择。 

本发明锦纶6长丝高速纺丝纯油剂，抗静电剂脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸盐、烷基磷酸酯胺盐。高速纺丝在高温。低湿情况下进行，产生静电尤为严重，锦纶带负电，因此选用带正电荷的抗静电剂烷基磷酸酯胺盐，降低静电产生。 

本发明锦纶6长丝高速纺丝纯油剂，粘结添加剂Ac主要是提高帘子线表面与浸胶液的粘着性。 

本发明锦纶6长丝高速纺丝纯油剂，平衡调整剂是水，利用水调整油剂的粘度、分子中的羟基改善和调节油剂与纤维表面的润湿性及抗静电性。 

本发明与目前已知锦纶6高速纺丝纯油剂区别 

与目前在用锦纶6高速纺丝纯油剂重要的区别是：其一，平滑剂由三种不同的聚醚型非离子表面活性剂组成。其二，主平滑剂聚醚组分是三甲基己醇环氧乙烷环氧丙烷无规共聚醚，特点是C₉醇三甲基己醇作为聚醚分子骨架，EO/PO＝1/1或EO/PO＝3/2，分子量2000-3000。其三，油剂是一种非乳液型纯油剂。其四，采用了低分子量十二醇聚氧乙烯醚和耐热性好的聚氧乙烯壬基酚醚作为助平滑剂，改善主平滑剂的分散性和高温稳定性，使平滑剂的综合性能平滑性、集束性、油膜强度等达到锦纶6高速纺丝工艺的要求。 

平滑剂聚醚含量占油剂总量的80-85%，其中主平滑剂是三甲基己醇环氧乙烷环氧丙烷共聚醚，是C₉醇三甲基己醇引发剂的环氧乙烷（EO）环氧丙烷（PO）无规共聚醚，摩尔比为EO/PO＝3/2，最佳摩尔比为EO/PO＝1/1，分子量2000-3000，最佳分子量2000，最佳含量占40%。助平滑剂脂肪醇聚氧乙烯醚是十二醇聚氧乙烯醚最佳含量占25%。助平滑剂聚氧乙烯壬基酚醚。最佳含量占20%。 

本发明的优点 

本发明油剂耐高温230℃(空气浴)、发烟小、不凝胶、不集结、不沉积、热 稳定性好，适应高速3000ｍ/min牵伸工艺。该油剂使帘子线强力损失满足要求，使帘子线纤维与浸胶液、橡胶具有一定粘着性，废丝率低，油膜强度高，强力损失低；黏合性能强，H抽出高。 

本发明油剂各项性能达到进口西德Santex371Ｌ油剂水平，纺丝帘子布达到国标优等水品，可取代国内正在应用的进口西德Santex371Ｌ油剂，且成本较低。 

具体实施方式

本发明锦纶6长丝高速纺丝纯油剂组成，如表1 

表1锦纶6长丝高速纺丝纯油剂组成 

组分	含量
		三甲基己醇环氧乙烷环氧丙烷聚醚	40%
十二醇聚氧乙烯醚	25%
		壬基酚聚氧乙烯醚	20%
月桂酸聚氧乙烯PEG-400醚酯	10%
		脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸盐或烷基磷酸酯胺(钾)盐，	1%
调整剂水	2%
		粘结添加剂Ac	2%

锦纶6长丝高速纺丝纯油剂配制工艺 

本工艺适用于锦纶6长丝高速纺丝纯油剂配制，工艺设备包括保温反应釜、搅拌马达、水循环真空泵、密闭减压罐。按照表1配方比例，依次将材料三甲基己醇环氧乙烷环氧丙烷聚醚、十二醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、月桂酸聚氧乙烯PEG-400醚酯加入反应斧中，常温下搅拌均匀，然后加入脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸盐或烷基磷酸酯胺盐，粘结添加剂Ac，温度40℃下搅拌均匀。将搅拌均匀的液体体系置入减压罐用减压泵减压，除去气，除去泡沫，即得锦纶6长丝高速纺丝纯油剂，理化指标如表2，抗静电性能如表3。 

表2锦纶6长丝高速纺丝纯油剂理化指标 

理化性能	产品指标
		外观	浅黄色液体
粘度cps,(25℃)	106.5
		密度D(25℃)	1.018-1.027
PH	7.12
		皂化值mgKOH/g	2.10
酸值mgKOH/g	1.12
		失重（%）	54
焦油化率（%）	0.55
		闪点（℃）	209

表3锦纶6长丝高速纺丝纯油剂抗静电性能 

锦纶6长丝高速纺丝纯油剂纺丝应用 

本发明产品经锦纶6长丝高速纺丝工厂进口设备工业化生产批量使用，在和西德Syntax371L油剂相同工艺条件下，对比二者所纺的丝、生产的帘子布均列为优等产品。具体纺丝应用结果见尼龙6浸胶帘子布物理性能见表4。工业纺丝应用油剂配方具体如下： 

1号油剂：三甲基己醇环氧乙烷环氧丙烷聚醚38%，EO/PO＝3/2，分子量3000，十二醇聚氧乙烯醚，25%；壬基酚聚氧乙烯醚，22%；月桂酸聚氧乙烯PEG-400醚酯8%；脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸盐3%、调整剂水，2%；粘结添加剂Ac，2%。 

2号油剂：三甲基己醇环氧乙烷环氧丙烷聚醚40%，EO/PO＝1/1，分子量2000，十二醇聚氧乙烯醚，25%；壬基酚聚氧乙烯醚，20%；月桂酸聚氧乙烯PEG-400醚酯12%；烷基磷酸酯胺盐1%；调整剂水，1%；粘结添加剂Ac，1%。 

3号油剂：三甲基己醇环氧乙烷环氧丙烷聚醚30%，EO/PO＝1/1，EO/PO＝3/2，10%，十二醇聚氧乙烯醚，25%；壬基酚聚氧乙烯醚，20%；月桂酸聚氧乙烯PEG-400醚酯10%；烷基磷酸酯胺盐2%；调整剂水，1%；粘结添加剂Ac， 2%。 

4号油剂：三甲基己醇环氧乙烷环氧丙烷聚醚40%，EO/PO＝1/1，分子量2000，十二醇聚氧乙烯醚，25%、壬基酚聚氧乙烯醚，20%、月桂酸聚氧乙烯PEG-400醚酯10%；烷基磷酸酯钾盐1%；调整剂水，2%；粘结添加剂Ac，2%。 

上述油剂以上油率1.13-1.34%，通过工业纺丝使用，经尼龙6（锦纶6）浸胶帘子布物理性能测试，并对照西德Syntex371L油剂，帘子布各项油剂达到西德Syntex371L油剂水平，4号油剂综合性能最佳，确定4号油剂为锦纶6长丝高速纺丝纯油剂。并进一步用4号油剂进行了纺丝，同时对原丝、白坯、浸胶各工序帘子布物理性能进行了测试，见表5、表6。 

表4尼龙6浸胶帘子布物理性能 

表5尼龙6浸胶帘子线物理性能 

表5尼龙6浸胶帘子线物理性能测试结果对照，本发明油剂强力、H抽出伸长好于进口西德Syntex371L油剂。表6原丝、白坯、浸胶各工序帘子布物理性能测试结果对照进口西德Syntex371L油剂都达到国标帘子布物理性能优等水平。 

表6尼龙6浸胶帘子布物理性能 

注：原丝油剂、自坯油剂、浸胶油剂均为本发明油剂 

结论：本发明锦纶6长丝高速纺丝用油剂是以聚醚型非离子表面活性剂的为主体纯油剂。平滑剂是以三种聚醚型非离子表面活性剂组成，平滑剂主体聚醚是C₉醇三甲基己醇环氧乙烷环氧丙烷无规共聚醚，并以十二醇聚氧乙烯醚和壬基酚聚氧乙烯醚作为平滑剂调节剂，油剂中附加了集束剂、抗静电剂、粘着剂等活性物质。通过对原丝、加捻丝、浸胶、帘子线性能测试，本发明油剂满足了纺丝油剂赋予纤维平滑性、集束性、抗静电性等要求。油剂自身具有均一附着性、耐热性、导电性和橡胶的粘接性，满足了锦纶6长丝纺工艺对物理、化学性能的要求。本发明油剂发烟小、不凝胶、不集结、不沉淀、热稳定性和化学性好，可满足喷嘴上油于高温230℃空气浴、高速纺丝（3000ｍ／ｍｉｎ）、强力牵伸的工艺要求。满足原丝、加捻丝、浸胶、帘子线性能要求。 

用本发明油剂制得的锦纶6浸胶帘子布断裂强力、定负荷伸长率、粘着强度（H抽出法）、断裂强力不均率、断裂伸长不均率、附胶量、断裂伸长率、直径、捻度和干热收缩率十项指标达到国标优等品标准。抗静电性能、耐热性、H抽出、强力等性能好于西德Syntex371L油剂，不均率、潜力损失率纤维、比电阻低于西德Syntex371L油剂，可替代西德Syntex371L油剂。综合性能包括理化性能和纺丝使用性能满足了锦纶6长丝高速纺丝工业生产工艺要求，使锦纶6帘子布性能达到国标优等水平。 

以上对本发明的内容进行了详细的介绍，且本文中应用了具体的个例对本发明的原理和实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的前提下，还可以对发明进行若干改进和修饰，同样也落入本发明权利要求的保护范围内。 

Claims (4)

1.一种非乳液型锦纶6长丝高速纺丝纯油剂，其特征是：所述纯油剂由下列物质按重量百分比组成：平滑剂80-85%、集束剂8-15%、抗静电剂1-2%、粘结添加剂1-3%和调整剂1-3%；

其中平滑剂由三种聚醚型非离子表面活性剂按重量百分比组成，其中脂肪醇环氧乙烷环氧丙烷共聚醚40%，聚氧乙烯烷基酚醚20%，脂肪醇聚氧乙烯醚25%；

集束剂是非离子表面活性剂脂肪酸聚氧乙烯醚酯；

抗静电剂是脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸盐、烷基磷酸酯胺盐或烷基磷酸酯钾盐；

粘结添加剂是脂肪胺聚氧乙烯醚；

调整剂是水。

2.根据权利要求1所述的一种非乳液型锦纶6长丝高速纺丝纯油剂，其特征是：所述的脂肪酸聚氧乙烯醚酯是月桂酸聚氧乙烯PEG-400醚酯。

3.根据权利要求1所述的一种非乳液型锦纶6长丝高速纺丝纯油剂，其特征是：脂肪醇环氧乙烷环氧丙烷共聚醚是：三甲基己醇环氧乙烷环氧丙烷共聚醚，分子量2000-3000，以摩尔比计算EO/PO＝3/2或EO/PO＝1/1；

脂肪醇聚氧乙烯醚是：十二醇聚氧乙烯醚；

聚氧乙烯烷基酚醚是：聚氧乙烯壬基酚醚。

4.根据权利要求1所述的一种非乳液型锦纶6长丝高速纺丝纯油剂，其特征是：所述的纯油剂由下列物质按重量百分比组成

三甲基己醇环氧乙烷环氧丙烷共聚醚为40%、十二醇聚氧乙烯醚为25%、聚氧乙烯壬基酚醚为20%；月桂酸聚氧乙烯PEG-400醚酯为10%；脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸盐、烷基磷酸酯胺盐或烷基磷酸酯钾盐为1%；调整剂水为2%；脂肪胺聚氧乙烯醚为2%。