CN105064042B - 赋予聚氨酯弹性纤维退绕性能的纺丝油剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种赋予聚氨酯弹性纤维优异退绕性能的纺丝油剂及其制备方法，该纺丝油剂由组分A和组分B混合制得，其中以重量计：组分A包括如下组分：二甲基硅油80～98％改性硅油1～15％纳米二氧化硅0.5～5％组分B包括以下组分：

Description

赋予聚氨酯弹性纤维退绕性能的纺丝油剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种聚氨酯弹性纤维用纺丝油剂，本发明还涉及了该聚氨酯弹性纤维油剂的制备方法，属于纤维油剂制备领域。

背景技术

聚氨酯弹性纤维，亦称氨纶，由于其伸长率大、回弹性好，且具有优良好的染色性，被广泛应用于泳装、高档针织内衣及服装面料等。2014年我国氨纶产量已超过40万吨，并且还在增长。

聚氨酯弹性纤维由于分子结构中存在氨基甲酸酯极性基团，在赋予氨纶纤维弹性的同时，也使氨纶丝之间易发生粘连。因此在氨纶纺丝成型工序中，需要对氨纶丝进行上油，使氨纶丝在成型过程中具有良好的平滑性、集束性，在后期使用过程中易退绕、不塌边、底部断丝少，同时赋予氨纶丝良好的抗静电性能。

目前生产氨纶用油剂的公司，国外主要有日本的竹本油脂公司，松本油脂公司以及美国的高尔斯顿公司，国内的有北京中纺海天，宁波希科，山东大易等公司。虽然生产氨纶油剂的公司很多，油剂种类也较多，但是也存在一些问题，比如油剂的抗静电性能差，氨纶丝在后道使用过程中的退绕性差，易塌边、断丝，退绕速度过慢等。如专利US3717575所述的的氨纶油剂，是由矿物油、硅油及氨基改性硅油组成，此类油剂的特点是所纺的氨纶丝滑爽，手感好，但是抗静电性能差。专利CN1696395A中使用二价硬脂酸金属盐作为防粘连助剂添加到油剂中改善氨纶丝的退绕性能，虽然硬脂酸盐的确可以起到防粘，增滑的作用，但是将硬脂酸盐添加到油剂中需采用复杂的生产工艺，并且需添加分散剂才能保持油剂的稳定性，而且含有硬脂酸盐的油剂在后道使用过程中易出现掉粉现象，堵塞针孔，给后道使用带来不便，因此，发明一种不含硬脂酸盐的具有优异退热性能的氨纶油剂具有非常重要的现实意义。

发明内容

技术问题：本发明所要解决的技术问题是提供一种赋予聚氨酯弹性纤维退绕性能的纺丝油剂及其制备方法，该纺丝油剂采用疏水性的气相二氧化硅作为防粘连组分代替现有氨纶油剂中的硬脂酸盐。该纺丝油剂相比于添加硬脂酸盐的纺丝油剂，不仅具有更好的防粘连效果，而且制备工艺简单，上油过程和后道使用过程中也不会堵塞管道和设备，同时还具有良好的抗静电性能，适合多种干法氨纶纺丝工艺。

技术方案：本发明的一种赋予聚氨酯弹性纤维退绕性能的纺丝油剂由组分A和组分B混合制得，其中以重量计：

组分A包括如下组分：

二甲基硅油 80～98％

改性硅油 1～15％

纳米二氧化硅 0.5～5％

组分B包括以下组分：

组分A的百分含量之和为100％，组分B的百分含量之和为100％；以重量计，组分A与组分B的混合比例为1.5:1～0.5:1。

所述的纺丝油剂为无色透明液体，无可见固体颗粒和悬浮物，25℃下的运动粘度为8～20mPa.s。

所述组分A中的纳米二氧化硅为硅氧烷处理改性的疏水性气相二氧化硅，粒径在20～60nm之间。

所述组分A中的二甲基硅油在25℃下的运动粘度为10～50mPa.s。

所述组分A中的改性硅油是在25℃下运动粘度为50～1000mPa.s的双端羟基聚醚改性硅油。

所述组分B中的矿物油在40℃下的运动粘度为5～50mPa.s。

所述组分B中的格尔伯特醇为2-辛基十二醇、2-己基癸醇或2-庚基癸醇中的一种或几种。

所述组分B中的W/O型乳化剂为脂肪醇与环氧乙烷缩合物(AEO-3，AEO-4)、异构醇与环氧乙烷缩合物(E-1303)、烷基酚与环氧乙烷缩合物(OP-4)、脂肪酸聚氧乙烯酯(A-103)、蓖麻油与环氧乙烷缩合物(EL-10)或失水山梨醇脂肪酸酯(司盘80)中的一种或几种，其HLB值在4～9之间。

所述组分B中的抗静电剂是脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯钾、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯二乙醇胺盐或异构十三醇醚磷酸酯钾中的一种或几种，为带有聚醚基团的阴离子型抗静电剂。

本发明的赋予聚氨酯弹性纤维退绕性能的纺丝油剂的制备方法为：

1)将重量比为80～98％︰1～15％︰0.5～5％的二甲基硅油、改性硅油、纳米二氧化硅依次加入到高速机械搅拌分散装置中搅拌0.5～2h，得到无色透明的组分A；

2)将重量比为70～90％︰2～10％︰5～20％︰1～5％的矿物油、格尔伯特醇、W/O型乳化剂、抗静电剂依次加入到反应釜内，于50～80℃的温度下以50～200r/min的转速搅拌0.5～2h得到无色透明的组分B；

3)将组分A慢慢加入到组分B中，在60～90℃的温度下以100～400r/min的转速搅拌1～2h，即得无色透明液体的纺丝油剂。

有益效果：

1.本发明采用疏水性气相二氧化硅代替硬脂酸盐作为防粘连组分，不仅可赋予氨纶丝优异的退绕性，而且在二甲基硅油中具有良好的分散稳定性，无需添加任何分散剂即可溶于二甲基硅油中。

2.本发明采用的双端羟基聚醚改性硅油，不仅有改善退绕的作用，而且赋予氨纶丝柔和的手感，同时还可使油剂中各组分相容性更好。

3.本发明采用油包水乳化剂增容抗静电剂，可以在油剂配方中溶解较多的抗静电剂，从而使油剂具有良好的抗静电性能。

4.本发明采用格尔伯特醇作为相容剂和稳定剂，可以使油剂保持长久的稳定性，油剂可以在0℃的条件下稳定储存半年以上。

具体实施方式

本发明的一种赋予聚氨酯弹性纤维优异退绕性能的干法纺丝油剂，是由组分A和组分B以一定的比例混合而成的，其中组分A包括如下组分：

二甲基硅油 80～98％

改性硅油 1～15％

纳米二氧化硅 0.5～5％

组分B包括以下组分：

组分A的百分含量之和为100％，以重量计；组分B的百分含量之和为100％，以重量计。

所述的纺丝油剂为无色透明液体，无可见固体颗粒和悬浮物，25℃下的运动粘度为8～20mPa.s。

其中，所述的组分A和组分B的混合比例在1.5:1～0.5:1之间。

其中，所述组分A中的纳米二氧化硅为硅氧烷处理改性的疏水性气相二氧化硅，粒径在20～60nm之间。二氧化硅在本发明的纺丝油剂中作为防粘连组分，改善氨纶丝在后道使用过程中的退绕性。

其中，所述组分A中的二甲基硅油在25℃下的运动粘度为10～50mPa.s，二甲基硅油在本发明的纺丝油剂中作为平滑剂。

其中，所述组分A中的改性硅油是在25℃下运动粘度为50～1000mPa.s的双端羟基聚醚改性硅油。双端羟基聚醚改性硅油在本发明的纺丝油剂中作为功能性助剂，与其它组分相容性好，可改善退绕，同时还可改善氨纶丝的手感。

其中，所述组分B中的矿物油在40℃下的运动粘度为5～50mPa.s。矿物油在本发明的纺丝油剂中也作为一种平滑剂，与硅油配合可以调节油剂的涩滑平衡性，同时对抗静电剂的溶解性也好于硅油。

其中，所述组分B中的格尔伯特醇为2-辛基十二醇、2-己基癸醇、2-庚基癸醇中的一种或几种。格尔伯特醇在本发明的纺丝油剂中作为稳定剂和相容剂，它可以使油剂中的各组分相容性更佳，长期保持无色透明状态。

其中，所述组分B中的W/O型乳化剂的HLB值在4～9之间，优选的是脂肪醇与环氧乙烷缩合物(AEO-3，AEO-4)、异构醇与环氧乙烷缩合物(E-1303)、烷基酚与环氧乙烷缩合物(OP-4)、脂肪酸聚氧乙烯酯(A-103)、蓖麻油与环氧乙烷缩合物(EL-10)、失水山梨醇脂肪酸酯(司盘80)中的一种或几种。W/O型乳化剂在本发明的纺丝油剂中作为抗静电剂的增溶剂，可以使一定量抗静电剂溶于矿物油中。

其中，所述组分B中的抗静电剂为带有聚醚基团的阴离子型抗静电剂，优选的是脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯钾、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯二乙醇胺盐、异构十三醇醚磷酸酯钾中的一种或几种。

本发明还提供了所述纺丝油剂的制备方法，包括如下步骤：(1)将重量比为80～98％︰1～15％︰0.5～5％的二甲基硅油，改性硅油，纳米二氧化硅依次加入到高速机械搅拌分散装置中搅拌0.5～2h，得到无色透明的组分A；(2)将重量比为70～90％︰2～10％︰5～20％︰1～5％的矿物油，格尔伯特醇，O/W型乳化剂，抗静电剂依次加入到反应釜内，于50～80℃的温度下以50～200r/min的转速搅拌0.5～2h得到无色透明的组分B；(3)将一定比例的组分A慢慢加入到组分B中，在60～90℃的温度下以100～400r/min的转速搅拌1～2h，即得无色透明液体的纺丝油剂。

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不限制本发明的范围。

实施例1

将90％重量的二甲基硅油(25摄氏度时的运动粘度为10mPa.s)，8％重量份的双端羟基聚醚改性硅油，2％重量份的气相二氧化硅依次加入到高速机械搅拌分散装置中搅拌1h，得到无色透明的组分A；将85％重量份的矿物油(40摄氏度时的运动粘度为10mPa.s)，6％重量份的2-辛基十二醇，6％重量份的AEO-3，3％重量份的脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯钾加入到反应釜内，于50℃的温度下以100r/min的转速搅拌0.5h得到无色透明的组分B；将1份的组分A慢慢加入到1份的组分B中，在70℃的温度下以300r/min的转速搅拌2h，即得氨纶干法纺丝油剂。

油剂的主要性能：

外观：无色透明

粘度：10.5mPa.s

密度：0.8904mg/cm³

PH值：6-7

挥发分：0.30％(100℃，1h)

实施例2

将86％重量的二甲基硅油(25摄氏度时的运动粘度为10mPa.s)，10％重量份的双端羟基聚醚改性硅油，4％重量份的气相二氧化硅依次加入到高速机械搅拌分散装置中搅拌1h，得到无色透明的组分A；将88％重量份的矿物油(40摄氏度时的运动粘度为15mPa.s)，4％重量份的2-庚基癸醇，5％重量份的EL-10，3％重量份的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵加入到反应釜内，于50℃的温度下以100r/min的转速搅拌0.5h得到无色透明的组分B；将1份的组分A慢慢加入到1份的组分B中，在70℃的温度下以300r/min的转速搅拌2h，即得氨纶干法纺丝油剂。

油剂的主要性能：

外观：无色透明

粘度：13.2mPa.s

密度：0.8991mg/cm³

PH值：6-7

挥发分：0.35％(100℃，1h)

实施例3

将82％重量的二甲基硅油(25摄氏度时的运动粘度为20mPa.s)，13％重量份的双端羟基聚醚改性硅油，5％重量份的气相二氧化硅依次加入到高速机械搅拌分散装置中搅拌1h，得到无色透明的组分A；将90％重量份的矿物油(40摄氏度时的运动粘度为10mPa.s)，2％重量份的2-己基癸醇，6％重量份的OP-4，2％重量份的脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯二乙醇胺盐加入到反应釜内，于50℃的温度下以100r/min的转速搅拌0.5h得到无色透明的组分B；将1份的组分A慢慢加入到1份的组分B中，在70℃的温度下以300r/min的转速搅拌2h，即得氨纶干法纺丝油剂。

油剂的主要性能：

外观：无色透明

粘度：12.6mPa.s

密度：0.8943mg/cm³

PH值：6-7

挥发分：0.42％(100℃，1h)

实施例4

将92％重量的二甲基硅油(25摄氏度时的运动粘度为10mPa.s)，5％重量份的双端羟基聚醚改性硅油，3％重量份的气相二氧化硅依次加入到高速机械搅拌分散装置中搅拌1h，得到无色透明的组分A；将83％重量份的矿物油(40摄氏度时的运动粘度为7mPa.s)，5％重量份的2-辛基十二醇，8％重量份的E-1303，4％重量份的异构十三醇醚磷酸酯钾加入到反应釜内，于50℃的温度下以100r/min的转速搅拌0.5h得到无色透明的组分B；将1份的组分A慢慢加入到1份的组分B中，在70℃的温度下以300r/min的转速搅拌2h，即得氨纶干法纺丝油剂。

油剂的主要性能：

外观：无色透明

粘度：9.8mPa.s

密度：0.8893mg/cm³

PH值：6-7

挥发分：0.27％(100℃，1h)

将本发明实施例2中制得的氨纶干法纺丝油剂与日本松本的含硬脂酸镁油剂RU-36及山东大易的含硬脂酸镁油剂DY-1033进行对比实验。对纺丝过程，丝饼的物性指标及丝饼的后道退绕性进行对比，对比结果见表1。

表1

其中，表1中退绕性的测试是利用电子恒定张力传送系统，在规定的输入速度下，记录氨纶丝与丝卷表面发生粘连时的输出速度，以输出速度/输入速度来表示氨纶丝的退绕性，该比值越小，表示氨纶丝的退绕性越佳。

由表1可知，实施例中所制备的油剂具有很好的防粘连效果，可媲美现在市场上防粘连效果较好的RU-36和DY-1033油剂，甚至更佳；而且抗静电效果也基本优于RU-36和DY-1033。

Claims (3)

1.一种赋予聚氨酯弹性纤维退绕性能的纺丝油剂，其特征在于该纺丝油剂由组分A和组分B混合制得，其中以重量计：

组分A包括如下组分：

二甲基硅油 80～98％

改性硅油 1～15％

纳米二氧化硅 0.5～5％

组分B包括以下组分：

组分A的百分含量之和为100％，组分B的百分含量之和为100％；以重量计，组分A与组分B的混合比例为1.5:1～0.5:1；

其中：

所述组分A中的纳米二氧化硅为硅氧烷处理改性的疏水性气相二氧化硅，粒径在20～60nm之间；

所述组分A中的二甲基硅油在25℃下的运动粘度为10～50mPa.s；

所述组分A中的改性硅油是在25℃下运动粘度为50～1000mPa.s的双端羟基聚醚改性硅油；

所述组分B中的矿物油在40℃下的运动粘度为5～50mPa.s；

所述组分B中的格尔伯特醇为2-辛基十二醇、2-己基癸醇或2-庚基癸醇中的一种或几种；

所述组分B中的W/O型乳化剂为脂肪醇与环氧乙烷缩合物AEO-3，AEO-4、异构醇与环氧乙烷缩合物E-1303、烷基酚与环氧乙烷缩合物OP-4、脂肪酸聚氧乙烯酯A-103、蓖麻油与环氧乙烷缩合物EL-10或失水山梨醇脂肪酸酯司盘80中的一种或几种，其HLB值在4～9之间；

所述组分B中的抗静电剂是脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯钾、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯二乙醇胺盐或异构十三醇醚磷酸酯钾中的一种或几种，为带有聚醚基团的阴离子型抗静电剂。

2.根据权利要求1所述的赋予聚氨酯弹性纤维退绕性能的纺丝油剂，其特征在于所述的纺丝油剂为无色透明液体，无可见固体颗粒和悬浮物，25℃下的运动粘度为8～20mPa.s。

3.一种如权利要求1所述的赋予聚氨酯弹性纤维退绕性能的纺丝油剂的制备方法，其特征在于，所述纺丝油剂的制备方法为：

1)将重量比为80～98％︰1～15％︰0.5～5％的二甲基硅油、改性硅油、纳米二氧化硅依次加入到高速机械搅拌分散装置中搅拌0.5～2h，得到无色透明的组分A；

2)将重量比为70～90％︰2～10％︰5～20％︰1～5％的矿物油、格尔伯特醇、W/O型乳化剂、抗静电剂依次加入到反应釜内，于50～80℃的温度下以50～200r/min的转速搅拌0.5～2h得到无色透明的组分B；

3)将组分A慢慢加入到组分B中，在60～90℃的温度下以100～400r/min的转速搅拌1～2h，即得无色透明液体的纺丝油剂。