CN104562664B - 环保型腈纶纺丝油剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环保型腈纶纤维油剂，包括组份A、B、C和D，且重量比为1：2～4：1～3：0.5～1.所述的组份A指具通式为[RN(R1)2(R2)3]2+X2‑的双子季銨盐；所述的组份B指通式为RCOO(CH2CH2O)nH或RCOO(CH2CH2O)nCOOR的多元醇脂肪酸酯；所述的组份C指化学式为R1R2O(CH2CH2O)mH的异构脂肪醇聚氧乙烯醚；所述的组份D指通式为化学式为R1(CH3)2Sｉ0[(CH3)2Sｉ0]ｍ[(R2)(CH3)Sｉ0]ｎSｉ(CH3)2R1的氨基硅油；其中R1是甲基或羟基，R2是带伯胺和仲胺的氨烃基。本发明具备较好的抗静电性、柔软性、平滑性和集束性，同时生物降解性好,有利于环保。
Description
技术领域
本发明涉及含有抗静电剂、润滑剂、柔软剂的腈纶油剂，特别涉及抗静电剂为双烷基季铵盐的腈纶纤维油剂。
背景技术
腈纶纤维是一种疏水性的化学纤维，在纺丝过程以及毛纺和织造等后加工过程中，纤维相互间的摩擦以及与机械设备的摩擦将产生静电，加之纤维间缺乏天然纤维具有的适度的粘合性(集束性)，从而易导致纤维绕辊、松散、飞花等，使纤维的加工无法顺利进行。因此在腈纶的纺丝工艺中，纤维的上油是必不可少的重要环节，它将使腈纶纤维在纺丝以及后加工生产过程中的摩擦特性、平滑性、集束性调整在合适的范围。腈纶纤维对油剂性能要求较高，一般要求油剂能赋予纤维优异的抗静电性能还要有一定的油膜强度，有良好的平滑性；纤维生产及后加工过程中无毛丝、断头；还要应有一定的耐热性，受热时不分解、少发挥，不使纤维着色；尽量减少白粉、析出物等。
近年来腈纶品种越来越多样化，生产工艺也更为复杂，特别是有些腈纶的生产工艺由多种方式组合而成，纤维的卷曲状态差异很大，导致纤维本身不易集束，这不仅要求油剂具备优良的平滑性，同时对集束性提出了更高的要求。现有的腈纶纺丝油剂使用后，存在纤维平滑性过大，饱和性不足等缺点，另外其生物降解能力差,不利于环保。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种环保型腈纶纤维油剂，同时具备较好的抗静电性、柔软性、平滑性和集束性，同时生物降解性好,有利于环保。
为解决上述技术问题，本发明的环保型腈纶纺丝油剂，包括组份A、B、C和D；按重量计，组份A：组份B：组份C：组份D＝1：2～4：1～3：0.5～1；
所述的组份A指具有下列通式的双子季銨盐：
化学式为[RN(R1)2(R2)3 ]2+X2-，组份A中，R为C12～C18的直链烷基，R1、R2为C1～C4的烷基或H，X为卤素Cl或Br元素；
所述的组份B指具有下列通式的多元醇脂肪酸酯：
化学式为RCOO(CH2CH2O)nH或RCOO(CH2CH2O)nCOOR, 组份B中：R为C12～C18的直链烷基，n＝5～20的整数；
所述的组份C指具有下列通式的异构脂肪醇聚氧乙烯醚：
化学式为R1R2O(CH2CH2O)mH，组份C中：R1、R2为C2～C8的直链烷基，且上述R1+R2的总C原子数<16；m＝6～20的整数；
所述的组份D指具有下列通式的氨基硅油：
化学式为R1(CH3)2Sｉ0[(CH3)2Sｉ0]ｍ[(R2)(CH3)Sｉ0]ｎSｉ(CH3)2R1；
组份D中R1是甲基或羟基，R2是带伯胺和仲胺的氨烃基。
上述组份A中的R最好为C16～C18的直链烷基；组份B中的R 最好为C12～C16的直链烷基, 为多元醇脂肪酸单/双酯混合物，通常它们通过酯化反应得到，由于酯化反应为可逆反应，得到的酯化产品实际即为单/双酯混合物；组份C中的R1+R2最好为C13～C17的支链烷基。组份D最好为N-（氨乙基）-2-氨丙基甲基二甲氧基硅烷。
优选的，本发明的环保型腈纶纤维油剂按重量计，组份A：组份B：组份C：组份D=1：3：2 ：0.5；所述的组份A为12-2-12型双子季铵盐，所述的组份B为聚乙二醇(400)月桂酸酯，组份C为6,7支链异构脂肪醇聚氧乙烯醚(8)，组份D为N-（氨乙基）-2-氨丙基甲基二甲氧基硅烷。
优选的，本发明的环保型腈纶纤维油剂按重量计，组份A：组份B：组份C：组份D=1：2.5：2 ：0.6；所述的为12-3-12型双子季铵盐，组份B为聚乙二醇(400)双月桂酸酯，组份C为6,7支链异构脂肪醇聚氧乙烯醚(10)，组份D为N-（氨乙基）-2-氨丙基甲基二甲氧基硅烷。
优选的，本发明的环保型腈纶纤维油剂按重量计，组份A：组份B：组份C：组份D=1：2.5：2.5 ：0.8；所述的组份A为12-4-12型双子季铵盐，组份B为聚乙二醇(600)月桂酸酯，组份C为7,8支链异构脂肪醇聚氧乙烯醚(8)，组份D为N-（氨乙基）-2-氨丙基甲基二甲氧基硅烷。
优选的，本发明的环保型腈纶纤维油剂按重量计，组份A：组份B：组份C：组份D=1：3：2 ：0.8；所述的组份A为14-4-14型双子季铵盐，组份B为聚乙二醇(400)油酸酯，组份C为7,8支链异构脂肪醇聚氧乙烯醚(10)，组份D为N-（氨乙基）-2-氨丙基甲基二甲氧基硅烷。
优选的，本发明的环保型腈纶纤维油剂按重量计，组份A：组份B：组份C：组份D=1：3：2 ：1.0；组份A为16-4-16型双子季铵盐，组份B为聚乙二醇(400)双油酸酯，组份C为8,9支链异构脂肪醇聚氧乙烯醚(8)，组份D为N-（氨乙基）-2-氨丙基甲基二甲氧基硅烷。
优选的，本发明的环保型腈纶纤维油剂按重量计，组份A：组份B：组份C：组份D=1：3：2.5：1.0；组份A为18-6-18型双子季铵盐，组份B为聚乙二醇(600)油酸酯，组份C为8,9支链异构脂肪醇聚氧乙烯醚(8)，组份D为N-（氨乙基）-2-氨丙基甲基二甲氧基硅烷。
组份A中，该阳离子抗静电剂分子对纤维吸附性极强，带正电荷的阳离子亲油基碳链紧附于纤维表面，带负电荷的阴离子亲水基朝向空气一侧，改善了纤维表面的导电性能，显示出优良的抗静电效果。而且在较低用量时就能达到优良的抗静电性能,而且其抗静电效果不受温湿度的影响，也更适宜使用阳离子颜料获得染色色泽与色度。另外，该阳离子抗静电剂对降低纤维表面的摩擦系数作用也较大，因而使纤维又具有较好的柔软性、耐洗性、平滑性，还有良好的杀菌性能。
组份B选用高分子量的多元醇脂肪酸酯为平滑柔软剂，具有良好的集束、抗静电、柔软、平滑性能，可使纤维的手感、平滑柔软性得到较大提高，油剂的耐热性也得到提高。
组份C选用异构脂肪醇聚氧乙烯醚表面活性剂的特点是耐热性好，使纤维的平滑性亦好，不发烟、不凝聚。高分子量的聚氧乙烯醚耐热性更好，油剂中加质量分10%即可明显提高油剂耐热效果。较高分子量聚氧乙烯醚还具有优良的平滑性和较高的油膜，可以满足润湿要求，减少结焦，调节平滑、提高耐磨和集束性。另外由于该乳化剂中不含苯环,生物降解性好,属于绿色环保产品.
组份D中，由于氨基硅油分子上的强极陛基团——氨基极易与纤维分子上的羟基、羧基等极性基团相互作用，使氨基硅油牢固地吸附在纤维表面；加之氨基硅油分子之间极性基团的相互作用，产生氨基硅油分子间交联，在纤维表面形成膜层。由于氨基硅油分子特有的黍陛链结构，故此赋予纤维很好的柔软性。
与现有技术相比，本发明提供的腈纶纤维油剂为阳离子型,不仅能够赋予纤维优良的抗静电性和柔软性,同时能赋予纤维较好的平滑性和集束性，适合用于湿法工艺的腈纶生产。由于配方中没有磷酸酯盐和烷基酚类聚醚等,生物降解性好,属于环保型产品。
本发明采用四组分复配，充分发挥协同作用，使油剂具有优良的润滑性能、集束性能、抗静电性能；在低上油率情况下，即可满足良好的可纺性，降低使用成本；该油剂粘度低，具有特别优良的渗透性能，能够快速润湿纤维表面，上油均匀，减少断头、毛丝，满筒率高；耐热性好，发烟少，结焦碳化少；充分考虑提高粘接界面的粘接剂和油剂的相互作用，可满足高粘接性。
在环境保护日益重要的今天，油剂对环境的污染性正在引起人们更多的关注。在大多数机械装置中油剂是以烟雾状和热挥发的形式散发出去的，这些情况在纤维生产或纺织加工中多存在。随使用速度和温度的增加，将有更多的油剂变成烟雾进入大气，并且散发热量．纺织厂在染色前通常要洗去油剂，所以油剂必须满足对环境无污染、无毒性的要求。IS01400系列标准从不同角度对有害于人类生存环境的污染进行有效的控制。其中，问题最多的是助剂的安全性，因此产生了"绿色助剂"，即符合环保和生态要求的助剂，它必须具有工艺上应有的功能，还需经加工后、有害物在规定的限度以内，对水和空气的污染减少到最低程度，废水对水生生物无毒。本发明的油剂中主要成分很容易地进行生物降解，满足现代生物降解和水生动植物毒性标准，属于绿色环保型产品。
具体实施方式
【实施例1～6】
将组份A、B、C和D按比例配制为有效成分，再将上述有效成分用60℃的温水配制成乳化液，上油槽乳化液浓度控制在2-3 wt％，补加液乳化液浓度控制在10～15wt％。
实施例1～2用于 3.33dtex×105mm腈纶纤维的纺丝上油，实施例3～4用于6.66dtex ×113mm腈纶纤维的纺丝上油，实施例5～6用于3.33dtex的长丝束纺丝上油，丝束通过多区拉断机制造毛条。实施例中，纤维上油率控制在0.30±0.01％，纤维在纺丝过程以及后加工过程均表现了良好的可纺性以及加工性能，制得的纤维柔软滑爽，手感良好。
各实施例组份A、B、C、D具体组成见表1，组份A、B、C、D的重量比见表2, 各实施例的性能测试见表3。
以下对各实施例做进一步说明。
实施例1中：
重量比，组份A：组份B：组份C：组份D=1：3：2 ：0.5。
组份A为12-2-12型 Gemini（双子）季铵盐，也称为12-2-12型 Gemini季铵盐或12-2-12型双子季铵盐；组份B为聚乙二醇(400)月桂酸酯，组份C为6,7支链异构脂肪醇聚氧乙烯醚(8)，组份D为N-（氨乙基）-2-氨丙基甲基二甲氧基硅烷，以上产品均为已知产品。
本实施例中，
组份A的化学式：[(C12H25)2N2(CH3)4(C2H4) ]2+2Br-
组份B的化学式：C12H25COO(CH2CH2O)6H
组份C的化学式：(C6H13)(C7H15)O(CH2CH2O)8H
组份D的化学式：CH3(CH30)2Sｉ(CH2)3NH(CH2)2NH2
上述实施例尤其适用于3.33dtex×105mm腈纶纤维的纺丝上油,使用时，上油槽乳化液浓度控制在2-3％。
实施例２中：
重量比，组份A：组份B：组份C：组份D=1：2.5：2 ：0.6。
组份A为12-3-12型 Gemini（双子）季铵盐，也称为12-3-12型 Gemini季铵盐或12-3-12型双子季铵盐，具体指C12-3- C12 ▪2Br-；组份B为聚乙二醇(400)双月桂酸酯，组份C为6,7支链异构脂肪醇聚氧乙烯醚(10)，组份D为N-（氨乙基）-2-氨丙基甲基二甲氧基硅烷，以上产品均为已知产品。
本实施例中，
组份A的化学式：[(C12H25)2N2(CH3)4(C3H6) ]2+2Br-
组份B的化学式：C12H25COO(CH2CH2O)6H
组份C的化学式：(C6H13)(C7H15)O(CH2CH2O)10H
组份D的化学式：CH3(CH30)2Sｉ(CH2)3NH(CH2)2NH2
实施例2尤其适用于3.33dtex×105mm腈纶纤维的纺丝上油。
实施例3中：
重量比，组份A：组份B：组份C：组份D=1：2.5：2.5 ：0.8。
组份A为12-4-12型 Gemini（双子）季铵盐，也称为12-4-12型 Gemini季铵盐或12-4-12型双子季铵盐，具体指C12-4- C12 ▪2Br-；组份B为聚乙二醇(600)月桂酸酯，组份C为7,8支链异构脂肪醇聚氧乙烯醚(8)，组份D为N-（氨乙基）-2-氨丙基甲基二甲氧基硅烷，以上产品均为已知产品。
本实施例中，
组份A的化学式：[(C12H25)2N2(CH3)4(C4H8) ]2+2Br-
组份B的化学式：C12H25COO(CH2CH2O)6H
组份C的化学式：(C6H13)(C7H15)O(CH2CH2O)9H
组份D的化学式：CH3(CH30)2Sｉ(CH2)3NH(CH2)2NH2
实施例4中：
重量比，组份A：组份B：组份C：组份D=1：3：2 ：0.8。
组份A为14-4-14型 Gemini（双子）季铵盐，也称为14-4-14型 Gemini季铵盐或14-4-14型双子季铵盐，具体指C14-4- C14 ▪2Br-；组份B为聚乙二醇(400)油酸酯，组份C为7,8支链异构脂肪醇聚氧乙烯醚(10)，组份D为N-（氨乙基）-2-氨丙基甲基二甲氧基硅烷，以上产品均为已知产品。
本实施例中，
组份A的化学式：[(C14H29)2N2(CH3)4(C4H8) ]2+2Br-
组份B的化学式：C12H25COO(CH2CH2O)6H
组份C的化学式：(C7H15)(C8H17)O(CH2CH2O)10H
组份D的化学式：CH3(CH30)2Sｉ(CH2)3NH(CH2)2NH2
参见表3，实施例3～4尤其适用于6.66dtex ×113mm腈纶纤维的纺丝上油。
实施例5中：
重量比，组份A：组份B：组份C：组份D=1：3：2 ：1.0。
组份A为16-4-16型 Gemini（双子）季铵盐，也称为16-4-16型 Gemini季铵盐或16-4-16型双子季铵盐，具体指C16-4- C16 ▪2Br-；组份B为聚乙二醇(400)双油酸酯，组份C为8,9支链异构脂肪醇聚氧乙烯醚(8)，组份D为环己基氨基丙基甲基二甲氧基硅烷，以上产品均为已知产品。
本实施例中，
组份A的化学式：[(C16H33)2N2(CH3)4(C4H8) ]2+2Br-
组份B的化学式：C12H25COO(CH2CH2O)6H
组份C的化学式：(C8H17)(C9H19)O(CH2CH2O)8H
组份D的化学式：CH3(CH30)2Sｉ(CH2)3NH(CH2)2NH2
实施例6中：
重量比，组份A：组份B：组份C：组份D=1：3：2.5：1.0。
组份A为18-6-18型 Gemini（双子）季铵盐，也称为18-6-18型 Gemini季铵盐或18-6-18型双子季铵盐，具体指C18-6- C18 ▪2Br-；组份B为聚乙二醇(600)油酸酯，组份C为8,9支链异构脂肪醇聚氧乙烯醚(8)，组份D为N-（氨乙基）-2-氨丙基甲基二甲氧基硅烷，以上产品均为已知产品。
组份A的化学式：[(C18H37)2N2(CH3)4(C6H12) ]2+2Br-
组份B的化学式：C12H25COO(CH2CH2O)6H
组份C的化学式：(C8H17)(C9H19)O(CH2CH2O)8H
组份D的化学式：CH3(CH30)2Sｉ(CH2)3NH(CH2)2NH2
参见表3，实施例5～6用于3.33dtex的长丝束纺丝上油，具备较好的技术效果。
Claims (6)
1.一种环保型腈纶纺丝油剂，由组份A、B、C和D组成，其特征在于：按重量计，组份A：组份B：组份C：组份D=1：3：2 ：0.5；所述的组份A为12-2-12型双子季铵盐，组份B为聚乙二醇(400)月桂酸酯，组份C为6,7支链异构脂肪醇聚氧乙烯醚(8)，组份D为N-（氨乙基）-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷。
2.一种环保型腈纶纺丝油剂，由组份A、B、C和D组成，其特征在于：按重量计，组份A：组份B：组份C：组份D=1：2.5：2 ：0.6；所述的组份A为12-3-12型双子季铵盐，组份B为聚乙二醇(400)双月桂酸酯，组份C为6,7支链异构脂肪醇聚氧乙烯醚(10)，组份D为N-（氨乙基）-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷。
3.一种环保型腈纶纺丝油剂，由组份A、B、C和D组成，其特征在于：按重量计，组份A：组份B：组份C：组份D=1：2.5：2.5 ：0.8；所述的组份A为12-4-12型双子季铵盐，组份B为聚乙二醇(600)月桂酸酯，组份C为7,8支链异构脂肪醇聚氧乙烯醚(8)，组份D为N-（氨乙基）-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷。
4.一种环保型腈纶纺丝油剂，由组份A、B、C和D组成，其特征在于：按重量计，组份A：组份B：组份C：组份D=1：3：2 ：0.8；所述的组份A为14-4-14型双子季铵盐，组份B为聚乙二醇(400)油酸酯，组份C为7,8支链异构脂肪醇聚氧乙烯醚(10)，组份D为环己基氨基丙基甲基二甲氧基硅烷。
5.一种环保型腈纶纺丝油剂，由组份A、B、C和D组成，其特征在于：按重量计，组份A：组份B：组份C：组份D=1：3：2 ：1.0；所述的组份A为16-4-16型双子季铵盐，组份B为聚乙二醇(400)双油酸酯，组份C为8,9支链异构脂肪醇聚氧乙烯醚(8)，组份D为环己基氨基丙基甲基二甲氧基硅烷。
6.一种环保型腈纶纺丝油剂，由组份A、B、C和D组成，其特征在于：按重量计，组份A：组份B：组份C：组份D=1：3：2.5：1.0；所述的组份A为18-6-18型双子季铵盐，组份B为聚乙二醇(600)油酸酯，组份C为8,9支链异构脂肪醇聚氧乙烯醚(8)，组份D为环己基氨基丙基甲基二甲氧基硅烷。
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