CN104631095A - 纳米添加剂的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种纳米添加剂的制备方法，由以下步骤组成，首先，将5-10份氧化锌，3-5份二氧化钛，1-3份分散剂加入球磨机，转速为400-450转/min,研磨5-10h，得到干粉A，随后将干粉A按照1g干粉加入5ml乙醇的比例混合，加入球磨机，继续研磨，调整转速为400-500转/min,球磨4-6小时，除去乙醇，真空干燥，得到干粉B，然后将2-6份蒙脱土和3-6份蛭石连同分散剂加入乙醇，将此混合物加入超声波场中进行超声分散剥分2-4h，分散后，去除乙醇，连同干粉B，一起加入球磨机中400-500转/min研磨2-4h即得复配纳米添加剂。

Description

纳米添加剂的制备方法

技术领域

本发明涉及合成纤维加工助剂技术领域，尤其涉及一种纳米添加剂的制备方法。

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。

本发明提供一种纳米添加剂的制备方法，所述纳米添加剂的制备方法如下所示：

步骤一，取5-10份氧化锌，3-5份二氧化钛，分散剂1-3份加入球磨机，调整转速,研磨一定时间，得到干粉A；

步骤二，按照1g干粉加入5ml乙醇的比例，取上述干粉A和乙醇，加入到球磨机中，继续研磨，调整转速,球磨一定时间，除去乙醇，真空干燥，得到干粉B；

步骤三，取2-6份蒙脱土和3-6份蛭石连同分散剂加入乙醇中，得到混合物，上述混合物中分散剂与无机矿物盐含量在40-60％，将上述混合物加入超声波场中进行超声分散剥分2-4h，去除乙醇，连同步骤二中所述干粉B，一起加入球磨机中，研磨一定时间，即得纳米添加剂。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：本发明提供了一种简单方便的方法，可以制备纺丝油剂用纳米添加剂，使用此方法制备的纳米添加剂加入油剂后，可以与油剂中防紫外剂，防菌剂，阻燃剂这几种功能化助剂复配使用，增加了油剂的防菌性，防紫外，阻燃性能。

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

本实施例提供一种纳米添加剂的制备方法.所述纳米添加剂的制备步骤如下：

步骤一：首先，将5份氧化锌，3份二氧化钛，0.5份分散剂加入球磨机，转速为350转/min,研磨8h，得到干粉A

步骤二：将干粉A按照1g干粉加入5ml乙醇的比例混合，加入球磨机，继续研磨，调整转速为480转/min,球磨5小时，除去无水乙醇，真空干燥，得到纳米干粉B

步骤三：将2份蒙脱土和3份蛭石连同0.5份分散剂加入无水乙醇，此混合物中无机矿物盐含量在40-60％，将此混合物加入超声波场中进行超声分散剥分3h，分散后，去除乙醇，连同干粉B，一起继续加入球磨机中600转/min研磨3h即得复配纳米添加剂。

实施例2

本实施例提供一种纳米添加剂的制备方法.所述纳米添加剂的制备步骤如下：

步骤一：首先，将10份氧化锌，5份二氧化钛，1.5份分散剂加入球磨机，转速为350转/min,研磨7h，得到干粉A

步骤二：将干粉A按照1g干粉加入5ml乙醇的比例混合，加入球磨机，继续研磨，调整转速为480转/min,球磨5小时，除去无水乙醇，真空干燥，得到纳米干粉B

步骤三：将6份蒙脱土和6份蛭石连同1.5份分散剂加入无水乙醇，此混合物中无机矿物盐含量在40-60％，将此混合物加入超声波场中进行超声分散剥分2.5h，分散后，去除乙醇，连同干粉B，一起继续加入球磨机中600转/min研磨2.5h即得复配纳米添加剂。

实施例3

本实施例提供一种纳米添加剂的制备方法.所述纳米添加剂的制备步骤如下：

步骤一：首先，将7份氧化锌，4份二氧化钛，1.5份分散剂加入球磨机，转速为350转/min,研磨6h，得到干粉A

步骤二：将干粉A按照1g干粉加入5ml乙醇的比例混合，加入球磨机，继续研磨，调整转速为450转/min,球磨5.5小时，除去无水乙醇，真空干燥，得到纳米干粉B

步骤三：将4份蒙脱土和2份蛭石连同1.5份分散剂加入无水乙醇，此混合物中无机矿物盐含量在40-60％，将此混合物加入超声波场中进行超声分散剥分3h，分散后，去除乙醇，连同干粉B，一起继续加入球磨机中600转/min研磨4h即得复配纳米添加剂。

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。

实施效果

将本专利制备方法制备的纳米添加剂加入纺丝油剂中，测试油剂的各项性能。油剂的组成按照重量份数表述为：

脂肪醇磷酸酯55，

十八醇磷酸酯钾盐4，

蓖麻油聚氧乙烯醚7，

聚乙二醇月桂酸双酯4，

季戊四醇2，

三乙醇胺2，

聚乙烯基正丁基醚4，

溴硝醇5，

苯并三唑3，

四羟甲基氯化磷2，

将本发明的纳米添加剂加入上述油剂中，测试油剂的各项性能。

表1对比例与实施例测试结果

如表1所示，申请人发现按照实施例1-3的方法制备的纳米添加剂加入油剂中后效果均优于对比例，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1-3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；

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1-3可知，加入微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1-3的发烟点均大于140℃，溶液耐高温性能显著提高，这可能是因为微纳米助剂以及阻燃剂的加入，可以在油剂中形成微纳米胶束，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。

从以上数据可以看出，添加微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，使用本发明的制备方法制备的微纳米添加剂，使用时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1-3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。

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，加入微纳米助剂后，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1-3的纤维抗静电性可以有所提升，这是由于微纳米助剂与抗静电剂可以具有协同抗静电效果，因为微纳米助剂的加入会在纤维表面形成一种微纳米薄膜，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。

综上所述，本发明提供了一种简单方便的方法，可以制备纺丝油剂用纳米添加剂，使用此方法制备的纳米添加剂加入油剂后，可以与油剂中防紫外剂，防菌剂，阻燃剂这几种功能化助剂复配使用，增加了油剂的防菌性，防紫外，阻燃性能。

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 (8)

1.一种纳米添加剂的制备方法，其特征在于，所述纳米添加剂的制备方法由如下步骤组成：

步骤一，取5-10份氧化锌，3-5份二氧化钛，分散剂1-3份加入球磨机，调整转速,研磨，得到干粉A；

步骤二，按照1g干粉加入5ml乙醇的比例，取上述干粉A和乙醇，加入到球磨机中，继续研磨，调整转速,球磨，除去上述乙醇，真空干燥，得到干粉B；

步骤三，取2-6份蒙脱土和3-6份蛭石连同分散剂加入乙醇中，得到混合物，上述混合物中分散剂与无机矿物盐含量在40-60％，将上述混合物加入超声波场中进行超声分散剥分2-4h，去除乙醇，连同步骤二中所述干粉B，一起加入球磨机中，研磨，即得纳米添加剂。

2.根据权利要求1所述的纳米添加剂的制备方法，其特征在于，所述步骤一中球磨机的转速为300-400转/分钟。

3.根据权利要求1所述的纳米添加剂的制备方法，其特征在于，所述步骤一中球磨机的研磨时间为4-8小时。

4.根据权利要求1所述的纳米添加剂的制备方法，其特征在于，所述步骤二中球磨机的转速为400-500转/分钟。

5.根据权利要求1所述的纳米添加剂的制备方法，其特征在于，所述步骤二中球磨机的研磨时间为3-6小时。

6.根据权利要求1所述的纳米添加剂的制备方法，其特征在于，所述步骤三中球磨机的转速为500-600转/分钟。

7.根据权利要求1所述的纳米添加剂的制备方法，其特征在于，所述步骤三中球磨机的研磨时间为2-4小时。

8.根据权利要求1所述的纳米添加剂的制备方法，其特征在于，所述步骤三中超声分散时间为2-4小时。