一种新型民用FDY涤纶长丝用油剂组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种新型民用FDY涤纶长丝用油剂组合物及其制备方法,属于合成纤维加工技术中的助剂制造技术领域。
背景技术
化纤油剂是化纤在纺丝过程中,为了消除因摩擦产生的静电,降低摩擦系数,使纤维具有适当的集束性、平滑性及分纤性,从而使其具有良好的可纺性和后加工性,而必须加入的一种油剂。
目前欧美、日本等为主的发达国家在纺织化纤油剂上具有先进的工艺、生产技术和生产设备,但是这并不能阻止纺织化纤油剂工业在亚洲发展中国家前进的步伐,中国是世界上的化纤生产大国且发展迅速,已具备相当的国际竞争力,这些条件都将进一步拓宽中国化纤企业在全球市场的份额。
未来的油剂必须很容易地进行生物降解,以便于回收处理。以德国为首的欧洲联盟提出了严格的规定,要求油剂完全满足生物降解的标准,在美国也将通过同样的规定。此外,一些常用的化学物质已被禁用,因为它们处理困难,对海洋生物有毒性。
人类对环境的污染已越来越威胁到地球生物圈几亿年甚至几十亿年形成的平衡生存环境。这一严重问题已引起世界各国的关注,纷纷采取措施,制订法规,来防止环境的进一步恶化,对于纺织品领域,各国陆续出台纺织品生态标准和环境法规,在今后5年内最重要的是解决油剂对环境的影响问题。
在使用中易挥发形成油雾污染。油雾对车间内工人健康有不良影响导致一些呼吸道疾病如肺炎,支气管炎哮喘以及接触性皮炎等疾病,因此油雾问题也亟需解决。
目前民用FDY涤纶长丝油剂还大多依靠进口,耗费了大量的外汇,极大限制了我国涤纶长丝生产企业的快速发展和国际市场竞争力。
专利号为CN20121049720.2,专利名称为一种低烟雾FDY油剂及其制备方法的专利中介绍了一种低烟雾的FDY油剂,所述油剂由:乳化剂50~60%,平滑剂10~30%,抗静电剂6~10%,集束剂1~3%,水分9~11%,防腐剂0.1~0.2%组成。该油剂平滑剂含量较低,平滑性效果不佳,且采用苯甲酸酯类作为平滑剂,在高速纺丝中容易产生结焦而断丝,使产率下降。该油剂单用烷基醇磷酸酯作为抗静电剂,明显抗静电性达不到要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有国产油剂在抗静电性上的不足,提供一种产品稳定,耐热性能、润滑性能和生物降解性能满足民用FDY涤纶长丝高速纺丝工艺要求,有效提高涤纶纺丝质量的FDY涤纶长丝油剂组合物及其制造方法。
为达到上述的目的,本发明采用如下技术方案:
一种新型民用FDY涤纶长丝用油剂组合物,由抗静电剂组合物、集束剂、润滑剂、分散剂和调节稳定剂组成,所述各组分的重量百分比为:抗静电剂组合物2~15%,集束剂2~15%,润滑剂30~80%,乳化剂15~30%,调节稳定剂1~5%;
所述的抗静电剂组合物由组分A和组分B组成;
所述的组分A为脂肪酸单异丙醇胺聚氧乙烯聚氧丙烯醚磷酸酯钾盐,所述脂肪酸单异丙醇酰胺聚氧乙烯聚氧丙烯醚磷酸酯钾盐占所述油剂组合物重量百分比为3~7%;
所述脂肪酸单异丙醇酰胺聚氧乙烯聚氧丙烯醚磷酸酯钾盐通式为:
(1)
和/或
(2)
通式(1)中,m为0~15的整数,n为0~5的整数,且为环氧乙烷环氧丙烷的嵌段共聚物或无规共聚物;
通式(2)中,m为0~15的整数,n为0~5的整数,且为环氧乙烷环氧丙烷的嵌段共聚物或无规共聚物;
所述组分A中单酯盐含量大于50%且小于65%;
所述组分B为阴离子表面活性剂或两性表面活性剂;
所述的集束剂为聚乙二醇油酸双酯、聚乙二醇月桂酸双酯、C12-C18脂肪酸聚氧乙烯醚、蓖麻油聚氧乙烯醚或C4-C12脂肪醇高分子量EO/PO聚醚中的一种或几种混合物;
所述润滑剂为矿物油、植物油、脂肪酸一元醇酯、脂肪酸二元酯、多元醇酯、脂肪酸三羟甲基丙酯、脂肪酸季戊四醇酯、脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚或脂肪酸聚氧乙烯聚氧丙烯脂肪酸酯;
所述的乳化剂为蓖麻油聚氧乙烯醚、PEG400月桂酸双酯、PEG800月桂酸双酯、PEG400油酸双酯、PEG600油酸双酯、PEG800油酸双酯、琥珀酸烷基酯磺酸钠、C12-C14烷基醇聚氧乙烯醚、C12-C14烷基醇聚氧乙烯醚、C12-C14烷基醇聚氧乙烯醚或油醇聚氧乙烯醚;
所述的调节稳定剂为化纤油剂杀菌防腐剂、高效油品抗氧剂、植物油酸或高级脂肪醇作为调节剂中的一种或多种。
作为优选的,所述的各组分的重量百分比为:抗静电剂组合物3~12%、集束剂3~10%、润滑剂45~72%、乳化剂20~25%和调节稳定剂2~3%。
作为优选的,所述式(1)和(2)中,m+n=0~30。
更为优选的,所述式(1)和(2)中,m+n=0~12。
作为优选的,所述组分B为C6-C24仲烷基磺酸盐、C6-C24的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯盐、C8-C24的脂肪醇磷酸酯聚氧乙烯醚盐、两性硫酸酯铵盐或烷基氧化叔胺中的一种或几种混合物。
更为优选的,所述的组分B为异构C8烷基磷酸酯聚氧乙烯醚钾盐、C12-C14仲烷基磺酸钠、异构C13烷基聚氧乙烯醚磷酸酯钾盐、异构C13烷基聚氧乙烯醚磷酸酯钾盐、C12-C14烷基磷酸酯聚氧乙烯醚、月桂醇聚氧乙烯醚硫酸酯铵盐或正C10烷基醇聚氧乙烯醚硫酸酯铵盐。
作为优选的,所述的集束剂为异构十三醇聚氧乙烯醚、异构十三醇聚氧乙烯醚、蓖麻油聚氧乙烯醚、蓖麻油油酸酯、椰子油酸聚氧乙烯醚、三乙醇胺油酸酯、壬基酚聚氧乙烯醚、椰子油酸二乙醇酰胺、椰子油酸单乙醇酰胺、棕榈油酸单乙醇酰胺或棕榈油酸单异丙醇胺中的一种或多种。
所述的润滑剂为10#白油、15#白油、26#白油、32#白油、葵花籽油、色拉油、C10-C12脂肪醇月桂酸酯、异构C13脂肪醇月桂酸酯、C12-C14脂肪醇油酸酯、异构C13脂肪醇油酸酯、硬脂酸辛酯、己二酸二辛酯、癸二酸二辛酯、甘油三油酸酯、三羟甲基丙烷庚酸酯、三羟甲基丙烷油酸酯、三羟甲基丙烷三月桂酸酯、三羟甲基丙烷三椰子油酸酯、三羟甲基丙烷棕榈仁油酸酯、季戊四醇癸酸酯、季戊四醇庚酸酯、季戊四醇油酸酯、季戊四醇四月桂酸酯、季戊四醇椰子酸酯、季戊四醇棕榈酸酯、季戊四醇异硬脂酸酯、丁醇聚氧乙烯醚月桂酸酯、辛醇聚氧乙烯醚椰子油酸酯、丁醇聚氧乙烯醚油酸酯或辛醇聚氧乙烯油酸酯中的一种或多种。
一种新型民用FDY涤纶长丝用油剂组合物的制造方法,工艺步骤为:按各组分的重量百分比,先将计量准确的分散剂、集束剂和抗静电剂组合物抽入反应釜,加热至40~80℃搅拌均匀,再将润滑剂抽入反应釜中,搅拌30~50min后,加入调节稳定剂,搅拌均匀后冷却,过滤、包装得到FDY涤纶长丝油剂。
一种新型民用FDY涤纶长丝用油剂组合物的应用方法,将油剂组合物配置成8-12%的乳液,通过上油系统均匀的铺展到合成纤维上。
本发明的有益效果是:通过使用本发明得到的一种FDY涤纶长丝油剂组合物及其制备方法,与现有的技术相比,因其含有一种烷基醇酰胺聚氧乙烯聚氧丙烯磷酸酯钾盐,使其具有高效抗静电性和润湿性,能达到高效抗静电和能迅速渗透至FDY涤纶长丝丝内,减少油剂的吨位损耗。该组分抗静电剂组合物与其他抗静电剂有协同作用,使其具有更优良的抗静电性,因此使用本发明所提供的油剂的效果是:FDY涤纶长丝的纺丝过程抗静电性能良好,上油均匀,可纺性优良,耐热性能良好,焦油化程度低,在棍上残留量少,上油率低且所纺丝束性能好。通过使用本发明得到的FDY涤纶长丝油剂组合物,使用平氏粘度计测定50℃时的运动粘度通常是10~80m2/s,因运动粘度在这个范围内附着性变良好,优选15~50m2/s。FDY涤纶长丝油剂组合物对纤维的附着量通常是相对于纤维的重量百分比为0.2~5 %,优选的是0.5~2.5 %。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明,但本发明的保护范围并不限于此。
本发明中的异构C8烷基磷酸酯聚氧乙烯醚(3EO)钾盐购于江苏海安石油化工厂、C12-C14仲烷基磺酸钠购于江西斯莫生物化学有限公司、异构C13烷基聚氧乙烯醚(4EO)磷酸酯钾盐购于浙江皇马科技股份有限公司、异构C13烷基聚氧乙烯醚(5EO)磷酸酯钾盐购于浙江皇马科技股份有限公司、C12-C14烷基磷酸酯聚氧乙烯醚购于江苏海安石油化工厂、月桂醇聚氧乙烯醚(6EO)硫酸酯铵盐购于上海邦成化工有限公司、正C10烷基醇聚氧乙烯醚(3EO)硫酸酯铵盐购于宁波东特有限公司、异构十三醇聚氧乙烯醚(5EO)购于江苏海安石油化工厂、异构十三醇聚氧乙烯醚(8EO)购于江苏海安石油化工厂、蓖麻油聚氧乙烯醚(20)购于浙江皇马科技股份有限公司、蓖麻油油酸酯购于浙江皇马科技股份有限公司、三乙醇胺油酸酯购于上海德茂化工、壬基酚聚氧乙烯醚(4EO)购于江苏海安石油化工厂、椰子油酸二乙醇酰胺(1:2)购于浙江皇马科技股份有限公司、椰子油酸单乙醇酰胺购于上海宝曼生物科技有限公司、棕榈油酸单乙醇酰胺购于上海宝曼生物科技有限公司、棕榈油酸单异丙醇胺购于上海宝曼生物科技有限公司、10#白油购于元盛润滑油脂有限公司、15#白油购于元盛润滑油脂有限公司、26#白油购于元盛润滑油脂有限公司、32#白油购于元盛润滑油脂有限公司、葵花籽油购于广州市众一化工有限公司、色拉油购于上海嘉里粮油工业有限公司、C10-C12脂肪醇月桂酸酯购于浙江皇马科技股份有限公司、异构C13脂肪醇月桂酸酯购于江苏海安石油化工厂、C12-C14脂肪醇油酸酯购于江苏海安石油化工厂、异构C13脂肪醇油酸酯购于江苏海安石油化工厂、硬脂酸辛酯购于江苏海安石油化工厂、甘油三油酸酯购于浙江传化能源有限公司、三羟甲基丙烷庚酸酯购于江苏海安石油化工厂、三羟甲基丙烷油酸酯购于江苏海安石油化工厂、三羟甲基丙烷三月桂酸酯购于江苏海安石油化工厂、三羟甲基丙烷三椰子油酸酯购于江苏海安石油化工厂、三羟甲基丙烷棕榈仁油酸酯购于江苏海安石油化工厂、季戊四醇癸酸酯购于江苏海安石油化工厂、季戊四醇油酸酯购于江苏海安石油化工厂、季戊四醇四月桂酸酯购于江苏海安石油化工厂、季戊四醇椰子酸酯购于江苏海安石油化工厂、季戊四醇棕榈酸酯购于江苏海安石油化工厂、季戊四醇异硬脂酸酯购于浙江传化能源有限公司、丁醇聚氧乙烯醚(20)月桂酸酯购于浙江传化能源有限公司、辛醇聚氧乙烯醚(25)椰子油酸酯购于江苏海安石油化工厂、丁醇聚氧乙烯醚(25)油酸酯购于江苏海安石油化工厂、辛醇聚氧乙烯(25)油酸酯购于江苏海安石油化工厂、蓖麻油聚氧乙烯醚购于江苏海安石油化工厂、PEG400月桂酸双酯购于浙江传化能源有限公司、PEG800月桂酸双酯购于浙江传化能源有限公司、PEG400油酸双酯购于浙江传化能源有限公司、PEG600油酸双酯购于浙江传化能源有限公司、PEG800油酸双酯购于浙江传化能源有限公司、琥珀酸烷基酯磺酸钠购于广州市宝吉丽化工有限公司、化纤油剂杀菌防腐剂的型号为KCB-1,购于苏州市永安微生物控制有限公司,高效油品抗氧剂的型号为GY-200,购于广州合成材料研究院,植物油酸度调节剂购于马来西亚进口,高级脂肪醇购于马来西亚进口。
本发明中的其它原料均可以采用本领域公知的方法制得,也可以采用市售产品。
本发明中的脂肪酸单异丙醇酰胺聚氧乙烯聚氧丙烯醚磷酸酯钾盐通式为:
(1)
和/或
(2)
通式(1)中,m为0~15的整数,n为0~5的整数,且为环氧乙烷环氧丙烷的嵌段共聚物或无规共聚物;
通式(2)中,m为0~15的整数,n为0~5的整数,且为环氧乙烷环氧丙烷的嵌段共聚物或无规共聚物。
当采用通式(1)和(2)时,式(1)和(2)中,m+n=0~30,其中,当m+n=0~12效果最佳。
实施例1
将5千克月桂醇单异丙醇酰胺聚氧乙烯醚(3EO)磷酸酯钾盐,5千克仲十二烷基磺酸钠,2千克异构十三醇聚氧乙烯醚(8EO),3千克椰油酸二乙醇酰胺(1:2),30千克26#白油,20千克C12-C14脂肪醇油酸酯,15千克己二酸二辛酯,12千克PEG400月桂酸双酯,6千克C12—C14烷基醇聚氧乙烯醚(3EO),0.5千克植物油酸,0.5千克化纤油剂杀菌防腐剂,0.5千克高效油品抗氧剂,0.5千克十二烷基醇混合均匀,升温搅拌制的FDY涤纶长丝油剂组合物。
实施例2
将5千克月桂醇单异丙醇酰胺聚氧乙烯醚(5EO)磷酸酯钾盐,5千克异C8烷基磷酸酯聚氧乙烯醚(4EO)钾盐,5千克椰油酸二乙醇酰胺(1:2),3千克蓖麻油聚氧乙烯醚(20EO),25千克26#白油,25千克异构C13油酸酯,12千克己二酸二辛酯,10千克PEG400月桂酸双酯,8千克C12-C14烷基醇聚氧乙烯醚(3EO),0.5千克植物油酸,0.5千克化纤油剂杀菌防腐剂,0.5千克高效油品抗氧剂,0.5千克十二烷基醇混合均匀,升温搅拌制的FDY涤纶长丝油剂组合物。
实施例3
将5千克月桂醇单异丙醇酰胺聚氧乙烯(4EO)聚氧丙烯(2PO)醚磷酸酯钾盐,5千克异C8烷基磷酸酯聚氧乙烯醚(4EO)钾盐,3千克蓖麻油聚氧乙烯醚(20EO),5千克棕榈油酸单异丙醇酰胺,25千克32#白油,8千克色拉油,28千克硬脂酸辛酯,8千克PEG800油酸双酯,5千克油醇聚氧乙烯醚(10EO),6千克C12-C14烷基醇聚氧乙烯醚(3EO),0.8千克植物油酸,0.5千克化纤油剂杀菌防腐剂,0.5千克高效油品抗氧剂,0.2千克十二烷基醇混合均匀,升温搅拌制的FDY涤纶长丝油剂组合物。
实施例4
将5千克月桂醇单异丙醇酰胺聚氧乙烯(5EO)聚氧丙烯(2PO)醚磷酸酯钾盐,5千克C12—C14烷基磷酸酯聚氧乙烯醚(6EO),4千克壬基酚聚氧乙烯醚(4EO),4千克三乙醇胺油酸酯,20千克32#白油,10千克辛醇聚氧乙烯醚(25)椰子油酸酯,28千克硬脂酸辛酯,12千克PEG800油酸双酯,8千克油醇聚氧乙烯醚(4EO),2千克琥珀酸烷基酯磺酸钠,0.8千克植物油酸,0.6千克化纤油剂杀菌防腐剂,0.4千克高效油品抗氧剂,0.2千克十二烷基醇混合均匀,升温搅拌制的FDY涤纶长丝油剂组合物。
实施例5
将4千克棕榈油酸单异丙醇酰胺聚氧乙烯(3EO)聚氧丙烯(2PO)醚磷酸酯钾盐,6千克月桂醇聚氧乙烯醚(6EO)硫酸酯铵盐,6千克异构十三醇聚氧乙烯醚(5EO),3千克椰子油酸二乙醇酰胺(1:2),25千克10#白油,8千克葵花籽油,25千克C10-C12脂肪醇月桂酸酯、10千克PEG800月桂酸双酯,2千克琥珀酸烷基酯磺酸钠,3千克蓖麻油聚氧乙烯醚(40EO),5.5千克C12—C14烷基醇聚氧乙烯醚(5EO),1.2千克植物油酸,0.7千克化纤油剂杀菌防腐剂,0.3千克高效油品抗氧剂,0.3千克十二烷基醇混合均匀,升温搅拌制的FDY涤纶长丝油剂组合物。
实施例6
将5千克油酸单异丙醇酰胺聚氧乙烯(3EO)聚氧丙烯(4PO)醚磷酸酯钾盐5千克异构C13烷基聚氧乙烯醚(4EO)磷酸酯钾盐,4千克蓖麻油油酸酯,5千克棕榈油酸单乙醇酰胺,25千克26#白油,25千克三羟基丙烷油酸酯,10千克丁醇聚氧乙烯醚(20)月桂酸酯,12千克PEG400油酸双酯,6.5千克C12—C14烷基醇聚氧乙烯醚(6EO),1千克植物油酸,0.4千克化纤油剂杀菌防腐剂,0.6千克高效油品抗氧剂,0.5千克十二烷基醇混合均匀,升温搅拌制的FDY涤纶长丝油剂组合物。
实施例7
将3千克油酸单异丙醇酰胺聚氧乙烯(6EO)聚氧丙烯(4PO)醚磷酸酯钾盐,7千克仲C14-C16烷基磺酸钠,3千克椰子油酸聚氧乙烯醚(16EO),5千克棕榈油酸单异丙醇酰胺,30千克26#白油,15千克丁醇聚氧乙烯醚(25)油酸酯,15千克季戊四醇庚酸酯,8千克PEG600油酸双酯,6.5千克C12—C14烷基醇聚氧乙烯醚(6EO),5千克琥珀酸烷基酯磺酸钠,1千克植物油酸,0.3千克化纤油剂杀菌防腐剂,0.7千克高效油品抗氧剂,0.5千克十二烷基醇混合均匀,升温搅拌制的FDY涤纶长丝油剂组合物。
性能测试
采用以下方法对油剂进行耐热性评价:
1、发烟试验 :称取样品10.0克与50ml烧杯中,将此烧杯置于电热套中加热,观察梁连续冒烟时的温度与发烟量大小。
2、焦油化试验:量取样品1.0ml滴于45号钢试片上,将此试片置于烘箱中,在180摄氏度下恒温3分钟,然后冷却至30℃, 观察油剂的结焦性能。
3、挥发量试验:取样品20克于250ml烧杯中,将此烧杯放置于烘箱中在200℃下恒温2小时,然后冷却至室温,称重并计算油剂的挥发量。
油剂的耐热性试验结果见表1,油剂组合物的使用效果见表2。由表1、表2的数据可知,实施例1-7制得油剂的发烟量少,毛丝断头量少,相比国产油剂耐热性优良,在热棍上无结焦。工业试验结果表明,本发明油剂在较低的上油率时具有优良的可纺性。纺丝时的抗静电性能良好, 断丝次数,废丝率等都较低,原丝强力较高。
表1
注:▲—几乎没有 ○—有一些 △—微量 ╳—许多
表2
注:使用的FDY涤纶长丝的品种为150D/144f。
通过使用本发明得到的一种FDY涤纶长丝油剂组合物及其制备方法,与现有的技术相比,因其含有一种烷基醇酰胺聚氧乙烯聚氧丙烯磷酸酯钾盐,使其具有高效抗静电性和润湿性,能达到高效抗静电和能迅速渗透至FDY涤纶长丝丝内,减少油剂的吨位损耗。该组分抗静电剂组合物与其他抗静电剂有协同作用,使其具有更优良的抗静电性,因此使用本发明所提供的油剂的效果是:FDY涤纶长丝的纺丝过程抗静电性能良好,上油均匀,可纺性优良,耐热性能良好,焦油化程度低,在棍上残留量少,上油率低且所纺丝束性能好。通过使用本发明得到的FDY涤纶长丝油剂组合物,使用平氏粘度计测定50℃时的运动粘度通常是10~80m2/s,因运动粘度在这个范围内附着性变良好,优选15~50m2/s。FDY涤纶长丝油剂组合物对纤维的附着量通常是相对于纤维的重量百分比为0.2~5 %,优选的是0.5~2.5 %。
上述实施例仅用于解释说明本发明的发明构思,而非对本发明权利保护的限定,凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动,均应落入本发明的保护范围。