CN104611921A - 锦纶纺丝用油剂组合物的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种锦纶纺丝用油剂组合物的制备方法，该制备方法由以下步骤组成：步骤一，搅拌条件下，将平滑剂、稳定剂、抗静电剂、抱合剂和粘度改善剂加入反应釜，升温至20-80℃，使几种物质充分混合，保温10-50min，得到油剂A；步骤二,将油剂A降温至室温，然后将pH调节剂缓慢加入油剂A中，室温搅拌10-40min，得到油剂B，步骤三，将纳米添加剂加入油剂B中，加速搅拌该混合溶液，升温至20-60℃，使纳米添加剂均匀分散在油剂中，最后按照次序加入防菌剂防紫外剂和阻燃剂，继续搅拌20-40min，即得。

Description

锦纶纺丝用油剂组合物的制备方法

技术领域

本发明涉及合成纤维加工助剂技术领域，尤其涉及一种锦纶纺丝用油剂组合物的制备方法。

背景技术

锦纶是我国聚己内酰胺纤维的商品名称，国外商品名称为尼龙，1938年，德国施拉克研究成功了用单一己内酰胺为原料，加热聚合制成的聚己内酰胺，并申请了专利。早在1955年美国杜邦公司就申请了用5500米/分的速度纺制锦纶的专利，锦纶纤维性能优良，除了具有各合成纤维共有的耐腐蚀，耐霉烂，湿强度高，不怕虫蛀，吸湿率低外，其主要特点还是断裂强度高，除芳纶外，几乎是强力最高的一种纤维；耐磨性优异，是纺织纤维中耐磨性最好的一种纤维；自十二世纪三十年代中期，国外就开始了化纤油剂的研发，由于国外油剂的开发都是由大企业完成，加之其研究成果商业价值很好，所以公开的油剂配方很少，油剂的开发与生产以日本最为活跃，开发油剂的公司有松本，帝人，旭化成，花王，以及德国的汉高，美国的大祥美华等公司。

二十世纪五十年代，为适应锦纶长丝的普通纺丝工艺，开发了以矿物质油为主题，添加乳化剂与防静电剂的油剂。六十年代中期开始，化纤生产发展到以大卷装和以锭子式变形为主的的生产工艺，生产了以脂肪酸和PO/EO聚醚并用的油剂。八十年代到九十年代，化纤长丝发展到高速、超高速及多功能化。开发了改性的PO/EO聚醚以及具有低摩擦，超耐热，易润湿等特殊功能和添加剂的油剂。到了二十一世纪后，化纤生产向大型化，高速化，差别化，功能化发展，单线能力扩大，聚合物质量改善，对油剂也提出了新的要求。

经对现有技术的检索，中国发明专利201010284459.0(公开日2011年1月19日)披露了一种锦纶FDY油剂及制备方法，其中油剂由以下成分组成：硬脂酸异辛酯，精练剂，油酸，椰子油二乙醇胺，氢化蓖麻油聚氧乙烯醚，脂肪醇聚氧乙烯醚，油酸肌氨酸，次磷酸，氢氧化钾，湿润剂。这种油剂热稳定性好、挥发少、不结焦。但是由于加入了很多植物油以及矿物质油，在使用过程中，这些油脂很容易变质，产生细菌，会导致油剂腐败，影响油剂的使用性能。

中国发明专利201210237550.6(公开日：2012年11月14日)披露了一种非乳液型锦纶6长丝高速纺丝纯油剂，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，防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。这种油剂发烟小、不凝胶、不集结、不沉淀、热稳定性和化学性能好，但是此油剂只具有普通油剂的平滑性以及防静电性，并没有赋予化纤一些功能性质，组分比较单一。

中国发明专利201010278753.0(公开日:2012年04月04日)公开了一种锦纶油剂，该油剂由矿物油、十六烷基磷酸钾、十二烷基磷酸酯二乙醇铵盐、蓖麻油聚氧乙烯(40)酯、失水山梨醇单硬脂酸酯组成。本发明配方合理，使用效果好，生产成本低。但是该油剂配方相对简单，配方中只有平滑剂和抗静电剂以及乳化的常规功能，且矿物油的加入会引起挥发物质的增加，对环境造成很大的影响。

发明内容

在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

本发明提供一种锦纶纺丝用油剂组合物的制备方法，本发明解决了锦纶油剂功能较为单一的问题。

本发明是通过以下的技术方案实现的，本发明涉及一种锦纶纺丝用油剂组合物的制备方法，取各组分，按如下方法制备，所述方法由如下步骤组成：

步骤一，搅拌条件下，取平滑剂、稳定剂、抗静电剂、抱合剂和粘度改善剂加入反应釜，升温至20-80℃，充分混合上述助剂，保温10-50min，得油剂A；

步骤二,将上述油剂A降温至室温，将pH调节剂缓慢加入上述油剂A中，室温搅拌10-40min，得到油剂B；

步骤三，将纳米添加剂加入油剂B中，加速搅拌，升温至20-60℃，使纳米添加剂均匀分散，依次加入防菌剂、防紫外剂和阻燃剂，搅拌20-40min，即得所述油剂组合物。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：本发明解决了锦纶油剂功能较为单一的问题，本发明所述的油剂具有良好的耐热性，平滑性和防静电性，能够增加丝束的抱合力，降低摩擦系数，最重要的是通过添加防紫外剂，防菌剂，粘度改善剂等功能化助剂可以使增加油剂的防菌性，并可以调整油剂的粘度，大大提高其稳定性，并且使加工后的锦纶丝具有防紫外的特性。

具体实施方式

下面来说明本发明的实施例。在本发明的一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。

实施例1

本实施例涉及一种锦纶纺丝用油剂组合物的制备方法，具体制备方法包括如下步骤：

步骤一，搅拌条件下，按照重量份数加入10#矿物油25份，12#矿物油25份，十八醇磷酸酯钾盐3份，蓖麻油聚氧乙烯醚5份，月桂酸双酯2份，季戊四醇1份，聚异丁烯3份，加入反应釜，升温至40℃，使几种物质充分混合，保温20min，得到油剂A；

步骤二,将油剂A降温至室温，然后将三乙醇胺1份缓慢加入油剂A中，室温搅拌10min，得到油剂B，

步骤三，将氧化锌2份加入油剂B中，加速搅拌该混合溶液，升温至40℃，使纳米添加剂氧化锌2份均匀分散在油剂中，最后按照次序加入溴硝醇5份，2，4-二羟基二苯甲酮3份，亚磷酸酯2份，继续搅拌20min，即得。

实施例2

本实施例涉及一种锦纶纺丝用油剂组合物的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

步骤一，搅拌条件下，按照重量份数加入脂肪酸甘油酯70份，阳离子表面活性剂7份，月桂酸聚氧乙烯醚15份，丙二醇5份，山梨醇4份，聚乙烯基正丁基醚6份，二溴硝基乙醇15份，苯并三唑7份，磷酸酯5份，。加入反应釜，升温至40℃，使几种物质充分混合，保温30min，得到油剂A；

步骤二,将油剂A降温至室温，然后将三氢氧化钾4份缓慢加入油剂A中，室温搅拌10min，得到油剂B，

步骤三，将氧化镁4份加入油剂B中，加速搅拌该混合溶液，升温至45℃，，使氧化镁均匀分散在油剂中，最后按照次序加入二溴硝基乙醇15份，苯并三唑7份，磷酸酯5份，继续搅拌25min，即得。

实施例3

本实施例涉及一种锦纶纺丝用油剂组合物的制备方法，所述锦纶纺丝用油剂组合物包括如下重量份数的各组分：

步骤一，搅拌条件下，按照重量份数加入15#矿物油55份，十八醇磷酸酯钾盐4份，蓖麻油聚氧乙烯醚7份，月桂酸双酯2.5份，季戊四醇2份，聚乙烯基正丁基醚4份，加入反应釜，升温至50℃，使几种物质充分混合，保温30min，得到油剂A；

步骤二,将油剂A降温至室温，然后将三乙醇胺2份缓慢加入油剂A中，室温搅拌30min，得到油剂B。

步骤三，将二氧化钛2.5份加入油剂B中，加速搅拌该混合溶液，升温至50℃，使纳米添加剂均匀分散在油剂中，最后按照次序加入溴硝醇8份，六甲基磷酰三胺4份，亚磷酸酯2.5份继续搅拌30min，即得。

实施例4

本实施例涉及一种锦纶纺丝用油剂组合物的制备方法，所述锦纶纺丝用油剂组合物包括如下重量份数的各组分：

步骤一，搅拌条件下，按照重量份数加入聚醚65份，十八醇磷酸酯钾盐6份，蓖麻油聚氧乙烯醚12份，月桂酸双酯4份，季戊四醇3份，聚乙烯基正丁基醚5份，加入反应釜，升温至30℃，使几种物质充分混合，保温20min，得到油剂A；

步骤二,将油剂A降温至室温，然后将氢氧化钾3份缓慢加入油剂A中，室温搅拌10min，得到油剂B；

步骤三，将氧化钙3.5份加入油剂B中，加速搅拌该混合溶液，升温至20℃，使纳米添加剂均匀分散在油剂中，最后按照次序加入二溴氰基丙酰胺12份，苯并三唑4份，磷酸酯3.5份继续搅拌40min，即得。

实施例5

本实施例涉及一种锦纶纺丝用油剂组合物的制备方法，所述锦纶纺丝用油剂组合物包括如下重量份数的各组分：

步骤一，搅拌条件下，按照重量份数加入脂肪醇磷酸酯55份，十八醇磷酸酯钾盐4份，蓖麻油聚氧乙烯醚7份，聚乙二醇月桂酸双酯2.5份，季戊四醇2份，聚乙烯基正丁基醚4份，加入反应釜，升温至60℃，使几种物质充分混合，保温20min，得到油剂A；

步骤二,将油剂A降温至室温，然后将三乙醇胺2份缓慢加入油剂A中，室温搅拌20min，得到油剂B，

步骤三，将二氧化钛2.5份加入油剂B中，加速搅拌该混合溶液，升温至40℃，使二氧化钛均匀分散在油剂中，最后按照次序加入溴硝醇8份，苯并三唑4.5份，四羟甲基氯化磷3份继续搅拌45min，即得。

对比例1

常规技术中，锦纶高速纺丝用油剂是采用如下的方法制备而得：搅拌条件下(1000转/分)，取硬脂酸异辛酯70份、精练剂6份、油酸15份、椰子油二乙醇胺3份、次磷酸2份、油酸肌氨酸2份、氢氧化钾1份、润湿剂1份进行混合，搅拌30分钟，即得。

为验证本制备方法对锦纶油剂的制备效果，将实施例1-5以及对比例1进行如下测试

表1 对比例与实施例测试结果

如表1所示，申请人发现各实施例制备的锦纶高速纺丝用油剂效果均优于对比例，具体而言：

乳液常温稳定性，由表1可知，对比例1制备的油剂在25度下，7天后就会呈现牛奶状，有挂壁现象出现，稳定性较差，影响其使用与保存；而实施例1-5制备的油剂均呈现半透明状，无任何挂壁现象出现，具有非常好的稳定性；尤其是实施例5，申请人发现，再放置更长的时间，也不会出现挂壁现象，而其他实施例则会出现少许挂壁现象，故，实施例5制备的油剂具有最佳的实施效果；

从表1中可以看出，对比例1在高温稳定性测试中有少量破乳的产生，证明该体系乳化效果并不理想，而从实施例1-5可知，加入纳米添加剂以及功能性助剂后，纺丝油剂的高温稳定性能较好，80℃，8h并未发生破乳现象。

油剂发烟点是重要的指标之一，从表1中可以看出，对比例1的发烟点为135℃，而实施例1-5的发烟点均大于140℃，甚至实施例5的发烟点可达157℃，溶液耐高温性能显著提高，这可能是因为纳米助剂以及阻燃剂的加入，可以在油剂中形成纳米胶束，将平滑剂以及乳化剂包覆在胶束体系中，从而提高油剂的发烟温度。

化纤纺丝油剂中一般会加入多种矿物油，以表面活性剂，这会给提供给细菌一个较好的生长环境，从表1中可以看出，加入抗菌剂后，通过细菌培养的测试结果来看，大大提高了油剂的对大肠杆菌的抗菌性，其中最优工艺实施例5的抗菌率达到了97％。这对油剂的保存以及使用来说较为有用，可防止油剂的腐败变质，影响纤维的上油性能。

从以上数据可以看出，添加纳米助剂以及功能助剂后，两种添加剂可以进行很好的协同作用，在增加抗静电性以及平滑性的额基础上，赋予油剂更好的抗菌性，阻燃性和防紫外性能。以及油剂的功能性。

为验证本发明对上油后纤维之实施效果，进行如下指标的测试：

阻燃整理性：阻燃整理性:45℃倾斜法，仪器规定试样以45℃倾斜放置，测量锦纶长丝点燃后燃烧的剧烈程度，剧烈程度越小越好，速度越慢越好。

防紫外线性：紫外辐射防护指数(UPF)是紫外辐射使皮肤达到出现红斑的临界剂量所需时间值和不用防护品时达到同样伤害程度的时间值之比，值越大，防护效果越好。将锦纶长丝整齐缠绕在纸板上，测试排列平面的紫外防护功能。

平滑性：动摩擦系数μK是油剂平滑性的重要指标，μK越小，平滑性越小。

抗静电性：体积比电阻ρV是油剂抗静电性的指标，ρV越小，抗静电性越好。

集束性：湿抱合力表示湿态上油浆丝的抱合性，其值越大，代表上油浆集束性越好，落浆性能越好。

表2显示了添加各功能助剂后对上油后纤维的影响结果。

表2 上油后纤维性能测试结果

从表2中申请人发现，加入纳米添加剂以及抗菌剂，阻燃剂，紫外线功能化助剂后，相应的指标均有所增加，其中上油后纤维的阻燃性，提高明显，实施例1-5的燃烧测试表明，加入阻燃剂后可明显降低锦纶丝的燃烧性能，其中实施例5加入了四羟基氯化磷阻燃剂，其获得了最高的阻燃效果，其阻燃性能提高了30％,抗紫外性中，实施例5比对比例2提高了15个点。

上油纤维的平滑性是比较重要的指标，从表2中申请人发现，加入纳米助剂和三种功能化助剂后，并不会对织物的平滑性产生影响，这是因为在制备油剂过程中，申请人将各种功能助剂进行了充分的搅拌及分散，使其均匀的分布在油剂中。

申请人还进一步发现，实施例1-5的纤维抗静电性可以有所提升，这是由于纳米助剂与抗静电剂可以具有协同抗静电效果，因为纳米助剂的加入会在纤维表面形成一种纳米薄膜，可以减少锦纶与抗静电剂的排斥力，使阳离子表面活性剂更容易附着在锦纶表面，增加锦纶的抗静电性。

为了进一步提高油剂的功能性，申请人对纳米添加剂的配方进行了优化设计，申请人意外发现，纳米助剂之间的复配可以增加油剂的抗静电性以及抗菌性，效果最好的纳米添加剂为二氧化钛和氧化锌，最佳的复配比例为二氧化钛：氧化锌重量比为2:1时可以有效的提升油剂的抗静电性以及抗菌性。结果见表3，从表3中可以看出，在其他条件均一致的情况下，当纳米添加剂的添加比例为2:1时，上油纤维的抗菌性和防静电性均最高。这是因为，纳米二氧化钛与氧化锌属于光触媒，但两者对不同波长的光具有活性，所以将二者进行复配后，可以最大化的增加可见光的响应范围，在很大的范围内进行杀菌作用。其杀菌机理为，在有可见光存在下，其可以释放出具有强氧化性质的自由基，将溶液中的菌种进行氧化杀灭，从而可以进一步的提高油剂的抗菌性。

综上所述，本发明解决了锦纶油剂功能较为单一的问题，本发明所述的油剂具有良好的耐热性，平滑性和防静电性，能够增加丝束的抱合力，降低摩擦系数，最重要的是通过添加防紫外剂，防菌剂，粘度改善剂等功能化助剂可以使增加油剂的防菌性，并可以调整油剂的粘度，大大提高其稳定性，并且使加工后的锦纶丝具有防紫外的特性。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (13)

1.一种锦纶纺丝用油剂组合物的制备方法，其特征在于，所述油剂组合物的制备方法分为以下步骤：

步骤一，搅拌条件下，取平滑剂、稳定剂、抗静电剂、抱合剂和粘度改善剂加入反应釜，升温至20-80℃，充分混合上述助剂，保温10-50min，得油剂A；

步骤二,将上述油剂A降温至室温，将pH调节剂缓慢加入上述油剂A中，室温搅拌10-40min，得到油剂B；

步骤三，将纳米添加剂加入油剂B中，加速搅拌，升温至20-60℃，使纳米添加剂均匀分散，依次加入防菌剂、防紫外剂和阻燃剂，搅拌20-40min，即得所述油剂组合物。

2.根据权利要求1所述的锦纶纺丝用油剂组合物的制备方法，其特征在于，所述油剂组合物按照重量份数具体为：

平滑剂 50-70，

防静电剂 3-7，

乳化剂 2-6，

抱合剂 2-5，

稳定剂 1-4，

pH调节剂 1-4，

粘度改善剂 3-6，

防紫外剂 2-4，

阻燃剂 1-4，

防菌剂 5-15，

纳米添加剂 2-5。

3.根据权利要求2所述的锦纶纺丝用油剂组合物的制备方法，其特征在于，所述平滑剂为矿物油，合成油脂，聚醚，或磷酸酯。

4.根据权利要求2所述的锦纶纺丝用油剂组合物的制备方法，其特征在于，所述防静电剂为阳离子表面活性剂，十八醇磷酸酯钾盐中的一种或多种。

5.根据权利要求2所述的锦纶纺丝用油剂组合物的制备方法，其特征在于，所述乳化剂为烷基酚型表面活性剂，月桂酸聚氧乙烯醚，蓖麻油聚氧乙烯醚中的一种或多种。

6.根据权利要求2所述的锦纶纺丝用油剂组合物的制备方法，其特征在于，抱合剂为聚乙二醇月桂酸双酯，丙二醇，橡胶裂解油中的一种或多种。

7.根据权利要求2所述的锦纶纺丝用油剂组合物的制备方法，其特征在于，所述稳定剂为木糖醇，山梨醇，季戊四醇中的一种或多种。

8.根据权利要求2所述的锦纶纺丝用油剂组合物的制备方法，其特征在于，所述pH调节剂为三乙醇胺，氢氧化钾，柠檬酸中的一种或多种。

9.根据权利要求2所述的锦纶纺丝用油剂组合物的制备方法，其特征在于，所述粘度改善剂为聚乙烯基正丁基醚，聚甲基丙烯酸酯，聚异丁烯中的一种或多种。

10.根据权利要求2所述的锦纶纺丝用油剂组合物的制备方法，其特征在于，所述防紫外剂为苯并三唑,2，4-二羟基二苯甲酮，六甲基磷酰三胺中的一种或多种。

11.根据权利要求2所述的锦纶纺丝用油剂组合物的制备方法，其特征在于，所述阻燃剂为四羟甲基氯化磷，亚磷酸酯，磷酸酯中的一种或多种。

12.根据权利要求2所述的锦纶纺丝用油剂组合物的制备方法，其特征在于，所述防菌剂为二溴硝基乙醇，溴硝醇或二溴氰基丙酰胺中的一种或多种。

13.根据权利要求2所述的锦纶纺丝用油剂组合物的制备方法，其特征在于，所述纳米添加剂为氧化锌，二氧化钛，氧化镁，氧化铜，氧化钙，硅藻土，高岭土，蒙脱土中的一种或多种。