CN103174021A - 一种环境友好型腈纶油剂 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种环境友好型合成纤维油剂组合物，主要应用于腈纶纺丝。一种环境友好型腈纶油剂，其特征在于：以组成物总重量为100%计，组成中含有20%～30%抗静电剂、25%～35%集束剂、20%～40%平滑剂a和10%～30%平滑剂b，本发明的油剂中所选用的各组分，主要原料均来自于植物油，属于可再生资源，在生产过程中对环境造成的不利影响较小；在使用过程中基本无毒、无害；废弃以后能在自然条件下较易降解，不对环境造成新的污染，是一种环境友好型腈纶油剂；使用本发明的油剂所得到的腈纶纤维丝束手感柔软、滑爽、光泽明亮，可提高短纤质量和生产效率；综合成本与常规油剂相当，具有较好经济实用性；本油剂中所选用的各组分，分子量较大，不会使腈纶纤维产生失透性。

Description

一种环境友好型腈纶油剂

技术领域

本发明涉及一种环境友好型合成纤维油剂组合物，主要应用于腈纶纺丝，适用于硫氰酸钠二步法或一步法湿法纺丝工艺。

背景技术

睛纶纤维为世界三大合成纤维之一，由于它的性能近似羊毛，所以有“人造羊毛”之称，特别是近年来全世界保护野生动物呼声日益高涨，腈纶做为仿皮毛面料，备受人们的关注，改变了行业的前景，我国腈纶行业的发展仍然呈现出稳重取进的态势。

针对油剂来讲，研究既能适应化学纤维生产和工艺改进的需要又对环境友好的化纤油剂是今后的发展趋势，总的需求是新型化、差别化、系列化、功能化、绿色化。化纤油剂的绿色化是要求油剂产品在保证良好的应用性能前提下，注重对人体和生态环境的影响，即要求：1）原料资源的可再生和可重复利用；2）在生产过程中对环境不会造成不利的影响；3）在使用过程中对消费者的安全和健康以及环境不会受到损害；4）废弃以后能在自然条件下降解或不对环境造成新的污染。

腈纶油剂目前已基本国产化，从化学组成上看，用作抗静电剂的主要有烷基醇（聚氧乙烯醚）磷酸酯乙醇胺盐、烷基醇（聚氧乙烯醚）磷酸酯钾盐、三羟乙基甲基季铵甲基硫酸盐、阳离子抗静电剂SN等。用作平滑剂或集束剂的主要有脂肪醇聚氧乙烯醚、酯肪酸聚氧乙烯酯、聚氧乙烯脂肪胺、聚乙二醇山梨醇油酸酯、聚氧乙烯蓖麻油、环氧乙烷与环氧丙烷缩合的无规聚醚等。由这些油剂成分组合的纺丝油剂，基本可以满足使用过程的低毒、无害，但从对皮肤的刺激性和对生态环境的影响上，还有较大的提高余地。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：基于上述问题，本发明提供一种环境友好型腈纶油剂，在满足腈纶硫氰酸钠湿法纺丝工艺要求的前提下，较好的兼顾了环境友好性，且综合成本与常规油剂相当，具有良好经济和技术实用性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种环境友好型腈纶油剂，以组成物总重量为100%计，组成中含有20%～30%抗静电剂、25%～35%集束剂、20%～40%平滑剂a和10%～30%平滑剂b，

所述的抗静电剂为C₁₁～₁₇烷基羧酸盐型咪唑啉磷酸酯钾盐；

所述的集束剂为C₁₂～₁₈天然脂肪酸甲酯聚氧乙烯醚，氧乙烯醚聚合度10～25；

所述的平滑剂a为植物油聚氧乙烯醚，植物油包括大豆油、菜籽油、棉籽油、棕榈油和花生油，氧乙烯醚聚合度15～60；

所述的平滑剂b为天然脂肪酸多元醇酯聚氧乙烯醚，多元醇包括甘油、三羟甲基丙烷、季戌四醇和山梨醇，天然脂肪酸包括大豆油、菜籽油、棉籽油、棕榈油和花生油植物油的脂肪酸，氧乙烯醚聚合度10～30。

上述的抗静电剂：C₁₁～₁₇烷基羧酸盐型咪唑啉磷酸酯钾盐为两性表面活性剂，比常用的阴离子抗静电剂烷基醇（聚氧乙烯醚）磷酸酯钾或乙醇胺盐和阳离子抗静电剂SN具有更优异的抗静电性、柔软平滑性，同时具有更低的毒性和对皮肤、眼睛的低刺激性，更好的生物降解性。

该两性型抗静电剂的制备过程较其它同类表面活性剂具有更低的环境影响性。C₁₁～₁₇烷基羧酸盐型咪唑啉磷酸酯钾盐是以C₁₂～₁₈天然脂肪酸、羟乙基乙二胺、丙烯酸乙酯、五氧化二磷、氢氧化钾为原料，在一个反应釜中经环化、水解、阳离子化、磷酸酯化、中和水解步骤，得到目的产物，在整个反主应过程中，除第一步的环化过程中有反应生成的水脱出外，其它基本无三废产生。产物是无盐型的两性表面活性剂，所以使用过程中具有更低的刺激性。

上述的集束剂，脂肪酸甲酯聚氧乙烯醚是典型的非离子表面活性剂，无毒,无刺激，具有优良的润湿、乳化、分散、匀染、清洗和去污等表面活性，性能与脂肪醇聚氧乙烯醚类似,但又具特殊优点：其发泡力和稳泡性能均明显低于相应的醇醚，更适合于纺丝油剂要求，且易生物降解、更温和、生态毒性低。

本集束剂，脂肪酸甲酯聚氧乙烯醚的制备过程，与脂肪酸聚氧乙烯酯、脂肪醇聚氧乙烯醚相比较，三者在生产工艺、设备、催化剂等方面均相当。且作为原料，脂肪酸甲酯比相应脂肪酸稳定性好，对热氧化降解不敏感，色泽不易变化，腐蚀性小，不必像脂肪酸一样要求贵重的耐腐蚀设备，故可以利用已有的脂肪酸和脂肪醇的乙氧基化装置生产脂肪酸甲酯的相应衍生物，这对于节省投资、缩短工艺开发周期十分有利。生产过程无三废排出，能源消耗较醇醚小，与酸酯相当。在经济方面，脂肪酸甲酯聚氧乙烯醚比脂肪醇聚氧乙烯醚有明显的优势：脂肪醇价格为脂肪酸酯的1.6～2.0倍(脂肪酸酯高温高压催化加氢制备脂肪醇)。

进一步地，所述的平滑剂a的制备过程为：

以植物油和环氧乙烷为原料，在催化剂、温度为140℃～160℃及压力为0.3MPa～0.4MPa下反应制得。

平滑剂a的制备过程是直接以上述提到的植物油（包括大豆油、菜籽油、棉籽油、棕榈油和花生油）和环氧乙烷为原料、铝镁复合等专用催化剂，在与脂肪醇加成环氧乙烷相近的工艺条件：140℃～160℃，0.3MPa～0.4MPa压力下，只需一步反应即可完成，使环氧乙烷分子直接插入到油脂酯基的碳—氧单键中，形成不破坏甘油三酯基本结构的乙氧基化油脂，其过程简单易行。此外，反应对设备几乎没有腐蚀，反应无须回收溶剂，亦不生成副产物，节约能源，是一条具原子经济性的绿色化学途径，所得产物的性能，可赋予纤维较矿物油更好的平滑性或集束性，保持了原植物油所具有的良好的耐热性。

进一步地，所述的平滑剂b的制备过程为：

以植物油和多元醇为原料，在碱性催化剂、温度为150℃～170℃及常压下进行酯交换，再与环氧乙烷加成得到。整个反应过程无废物排出，产物无毒、低刺激性，易生物降解。原料中，植物油为上述提到的植物油，包括大豆油、菜籽油、棉籽油、棕榈油和花生油植物油；多元醇为上述提到的多元醇，包括甘油、三羟甲基丙烷、季戌四醇和山梨醇。

本发明的有益效果是：1.本发明的油剂中所选用的各组分，主要原料均来自于植物油，属于可再生资源，在生产过程中对环境造成的不利影响较小；在使用过程中基本无毒、无害；废弃以后能在自然条件下较易降解，不对环境造成新的污染，是一种环境友好型腈纶油剂；

2.使用本发明的油剂所得到的腈纶纤维丝束手感柔软、滑爽、光泽明亮，可提高短纤质量和生产效率；综合成本与常规油剂相当，具有较好经济实用性；本油剂中所选用的各组分，分子量较大，不会使腈纶纤维产生失透性。

具体实施方式

现在结合具体实施例对本发明作进一步说明，以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。

实施例1

按以下配比配制腈纶油剂：

C₁₁烷基羧酸盐型咪唑啉磷酸酯钾盐：20%；

C₁₂天然脂肪酸甲酯聚氧乙烯醚（15）：25%；

大豆油聚氧乙烯醚（20）：30%；

大豆油酸丙三醇、季戌四醇混合酯聚氧乙烯醚（15）：25%。

由本实施例制得的腈纶油剂所得到的腈纶纤维丝束手感柔软、滑爽、光泽明亮，可提高短纤质量和生产效率。

实施例2

按以下配比配制腈纶油剂：

C₁₇烷基羧酸盐型咪唑啉磷酸酯钾盐：30%；

C₁₂天然脂肪酸甲酯聚氧乙烯醚（15）：30%；

大豆油聚氧乙烯醚（20）：25%；

大豆油酸丙二醇、三羟甲基丙烷混合酯聚氧乙烯醚（15）：15%。

由本实施例制得的腈纶油剂所得到的腈纶纤维丝束手感柔软、滑爽、光泽明亮，可提高短纤质量和生产效率。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (3)

1.一种环境友好型腈纶油剂，其特征在于：以组成物总重量为100%计，组成中含有20%～30%抗静电剂、25%～35%集束剂、20%～40%平滑剂a和10%～30%平滑剂b，

所述的抗静电剂为C₁₁～₁₇烷基羧酸盐型咪唑啉磷酸酯钾盐；

所述的集束剂为C₁₂～₁₈天然脂肪酸甲酯聚氧乙烯醚，氧乙烯醚聚合度10～25；

所述的平滑剂a为植物油聚氧乙烯醚，植物油包括大豆油、菜籽油、棉籽油、棕榈油和花生油，氧乙烯醚聚合度15～60；

所述的平滑剂b为天然脂肪酸多元醇酯聚氧乙烯醚，多元醇包括甘油、三羟甲基丙烷、季戌四醇和山梨醇，天然脂肪酸包括大豆油、菜籽油、棉籽油、棕榈油和花生油植物油的脂肪酸，氧乙烯醚聚合度10～30。

2.根据权利要求1所述的一种环境友好型腈纶油剂，其特征在于：所述的平滑剂a的制备过程为：

以植物油和环氧乙烷为原料，在催化剂、温度为140℃～160℃及压力为0.3MPa～0.4MPa下反应制得。

3.根据权利要求1所述的一种环境友好型腈纶油剂，其特征在于：所述的平滑剂b的制备过程为：

以植物油和多元醇为原料，在碱性催化剂、温度为150℃～170℃及常压下进行酯交换，再与环氧乙烷加成得到。