CN105780467B - 一种涤纶短纤维油剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种涤纶短纤维油剂，按重量份，由下列组份复配而成，双月桂酸聚氧乙烯醚(EO数在3～6)，15～30份；十八胺聚氧乙烯醚(EO数在6～12)，10～20份；脂肪醇聚氧乙烯醚MOA4，5～10份；脂肪醇聚氧乙烯醚MOA9，3～8份；十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐，20～40份；十八烷基胺乙基二甲基‑β‑羟基胺的磷酸二氢盐，13～25份；三羟乙基甲基胺硫酸甲酯盐，10～30份。以多种非离子表面活性剂和阳离子抗静电剂为原料，采用目前最先进的拼配技术生产，解决了目前涤纶短纤维油剂用于3D以上的毛型涤纶短纤效果非常差，甚至纺丝不能顺利进行的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种涤纶短纤维油剂。
背景技术
短纤维油剂的主要作用是给予纤维的抗静电性，消除纺织加工中产生的静电，改进纤维的平滑性，保证纤维顺利加工.短纤维要经过清花、梳棉、并条；细纱等工序，在通过各种纺丝机器时，纤维/纤维，纤维/金属之间的摩擦特性对纺织加工影响极大，而短纤维油剂，就是根据各不同工序，给予短纤维不同的摩擦特性及集束性，从而使涤纶短纤维在纺丝、纺织，以及织造中顺利地进展。
化纤油剂主要由表面活性剂复配而成，用于防止静电、提高纤维抱合力、改善手感及使用性能等，是纤维生产和加工过程中不可缺少的助剂之一。其主要作用是调整涤纶短纤维的摩擦系数和提高涤纶短纤维的抗静电性，改进纤维的平滑性，消除或减少纤维生产加工过程中产生的静电，保证纤维生产加工顺进行。涤纶短纤维对油剂性能要求较高，而影响油剂性能的因素又较多。在配制油剂时，单靠一种表面活性剂很难适应各方面的要求，因此将几种不同类型和型号的表面活性剂复配在一起，发挥其协同效应，来满足涤纶短纤维的生产加工要求。
在市场上普遍使用的涤纶短纤维油剂的主要成分为烷基磷酸酯钾盐和脂肪醇聚氧乙烯醚或脂肪酸聚氧乙烯酯，烷基磷酸酯钾盐具有优良的平滑性和抗静电性，但其产品有单酯和双酯之分。在涤纶短纤生产中发现，单烷基磷酸酯钾盐易溶于水，其抗静电性、集束性好于双烷基磷酸酯钾盐。烷基磷酸酯的疏水基烷基链的长短对涤纶短纤维的性能也有影响，烷基链长的摩擦系数低，平滑性好，抗静电性较差；烷基链短的摩擦系数高，平滑性较差，抗静电性好。脂肪酸聚氧乙烯酯也有单酯、双酯之分，单酯性能好，且易溶于水。脂肪醇聚氧乙烯醚和脂肪酸聚氧乙烯酯中环氧乙烷数的多少与平滑性有关，含有环氧乙烷在6～10之间，在油剂中效果最好。此类油剂一般应用于3D以下的棉型涤纶短纤，特别是1.4D的纺纱棉型涤纶短纤效果更为理想，当将油剂用于3D以上的毛型涤纶短纤效果非常差，甚至纺丝不能顺利进行。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型环保涤纶短纤维油剂，以多种非离子表面活性剂和阳离子抗静电剂为原料，采用目前最先进的拼配技术生产，解决目前涤纶短纤维油剂用于3D以上的毛型涤纶短纤效果非常差，甚至纺丝不能顺利进行的问题。
本发明实现上述发明目的，所采用的技术方案具体如下：一种新型环保涤纶短纤维油剂，按重量份，由下列组份复配而成：
优选的，一种新型环保涤纶短纤维油剂，按重量份，由下列组份复配而成：
更加优选的，一种新型环保涤纶短纤维油剂，按重量份，由下列组份复配而成：
本发明是一种新型环保涤纶短纤通用油剂，采用目前最先进的拼配技术生产。优选出平滑柔软剂、乳化剂、抗静电剂成份，平滑柔软剂及乳化剂优选非离子表面活性剂，如脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯醚、脂肪胺聚氧乙烯醚等，抗静电剂成份优选阳离子型表面活性剂，如十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐、十八烷基胺乙基二甲基-β-羟基胺的磷酸二氢盐和三羟乙基甲基胺硫酸甲酯盐。使得制造出的涤纶短纤油剂适用于所有的非硅整理聚酯纤维制品，在涤纶短纤前后纺加工中油剂匹配性强，以及棉型和毛型涤纶短纤通用，可改善制品的集束性、抗静电性、平滑柔软性及可纺性，在涤纶短纤加工中使用性能更佳。
抗静电剂选择
阳离子表面活性剂带有正电荷，而大多数纤维表面带有负电荷，由于相反电荷中和，抗静电效果比阴离子型和非离子型好，此外，它还能在纤维表面形成憎水性油膜，降低纤维的摩擦系数，显示出柔软平滑效果。季胺盐是由亲水基团和疏水基团所组成的，其疏水基结构与阴离子表面活性剂相似，疏水基和亲水基的连接方式也很类同，即除亲水基直接连在疏水链上外，往往还通过酯、醚、酰胺等形式来连接，但溶于水时，其亲水基呈现正电荷(其亲水基团主要为碱性氮原子，也有磷、硫、碘等)。由于其极强的吸附能力，容易在基体表面上形成亲油性膜及产生阳电性，故广泛用作纺织品的柔软剂及抗静电剂等，由于亲油性膜的形成而使纺织品有憎水的作用以及能显著地降低纤维表面的静摩擦系数，从而使纤维具有良好的平滑性。对于通常带有负电荷的纺织品来讲，它的吸附能力比阴离子和非离子强。正是这种特殊性质决定了阳离子表面活性剂在抗静电领域的特殊价值。
从结构上看，季铵盐型阳离子表面活性剂是铵盐的4个氢原子被有机基团取代而形成的，通常是用叔胺与烷基化剂进行反应制得。所用的烷基化剂有：氯甲烷、苄基氯等卤代烷；硫酸二甲酯等硫酸二烷酯；环氧乙烷等环氧化物；对甲苯磺酸甲酯等磺酸酯。分别用这些烷基化剂与叔胺反应可获得相对应的季铵盐型表面活性剂。季铵盐阳离子表面活性剂的碱性较强，在碱性溶液中不产生游离胺，性质稳定。季铵盐型阳离子表面活性剂有许多优良性能，可用作纤维的抗静电剂、柔软剂、缓染剂、固色剂等。为了使涤纶短纤油剂具有更优越的性能，在油剂中加入阳离子抗静电剂时，必须考虑与油剂中的其他组分如表面活性剂(脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯醚、脂肪胺聚氧乙烯醚等)的相溶性能要求，同时，还具有良好的耐热性，乳化性及抗静电效果，可以使纤维的静摩擦系数降低，同时也具备了较好的抱合集束性。经过大量的筛选试验表明，优选使用十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐、十八烷基胺乙基二甲基-β-羟基胺的磷酸二氢盐、三羟乙基甲基胺硫酸甲酯盐作为涤纶主要抗静电剂成分，效果要比任何单一成分好。
平滑柔软剂选择
涤纶纤维是由线形高分子构成的比表面很大的物质，形状十分细长，分子链的柔顺性也较好。当整理液中加入平滑柔软剂(表面活性剂)后，由于表面活性剂在纤维与整理液界面上易发生定向吸附，从而降低了纤维的界面张力，扩大表面积所需的功减少，使纤维变得容易扩展表面，伸展其长度。结果是织物变得蓬松、丰满，产生了柔软手感。
表面活性剂在纤维表面吸附有薄薄的一层，而且疏水基向外整齐地排列着。这样，摩擦就发生在互相滑动的疏水基之间，疏水基越长越易于滑动，减少了纤维的摩擦系数。降低纤维之间或纤维与机械之间的摩擦阻力，获得柔软的手感。适当的降低摩擦系数还能使织物在受到外力时纱线便于滑动，从而使应力分散，撕裂强度得到提高，或者在加工过程中受到张力的纤维容易回复到松弛状态，织物变得蓬松。在平滑柔软整理中要求μs、μd都降低，但平滑柔软感和降低静摩擦系数的关系更大。要求μs低些，但也不是越低越好，因μs太低全体纤维抱合力减小，纱线强力会下降，最好是μs＜μd，这样涤纶短纤在纺纱过程中，才能确保纱线质量。
鉴于以上原因，涤纶短纤统一油剂选择平滑柔软剂时，要考虑到适当的平滑柔软性能，不能一味追求平滑柔软，而影响纤维的集束性、抱合性和可纺性。脂肪酸聚氧乙烯醚及脂肪胺聚氧乙烯醚具有适合的平滑柔软性，又兼具抗静电性、集束性、抱合性和可纺性。经过大量的筛选试验表明，优选使用双月桂酸聚氧乙烯醚(EO数在3～6)及十八胺聚氧乙烯醚(EO数在6～12)。
乳化剂选择
油剂的稳定是靠一定浓度的乳化剂及一定的工艺方法实现的。虽然，乳液中的油状物质有巨大的比表面，从热力学上讲，是不稳定的体系，但由于有足够量的乳化剂的存在，乳液本身相对来说是较稳定的。但是，如果用水合工作液稀释，这时油剂稳定存在的环境被破坏了，在新的环境中，油剂就很容易破乳、漂油。一般的工作液合被消泡体系中，都含有盐、醇、酸、碱等有机物合无机物，这些物质一般都有破乳的作用，油剂以很少的量加入没有乳化剂的水介质中，油剂完全处于一个全新的不同的环境中。如果油剂技术水平低下，使用的是一些普通的或不适合的乳化剂那么，这样的油剂就很容易破乳漂油，造成纤维粘缠、开纤不好等一系列问题。
乳化剂是乳状液赖以稳定存在的关键，大多为各种类型的表面活性剂，但并非表面活性剂都适合做乳化剂，所以在制备乳状液时如何选择乳化剂就成为一个关键问题。实际生产中对乳化剂的选择有多种方法和原则，其中使用HLB值选择乳化剂有直观方便的优点，几十年来一直被许多部门作为选择乳化剂的重要依据和手段。
每种乳化剂都有特定的HLB值，单一乳化剂往往很难满足由多组分组成的体系的乳化要求。通常将多种具有不同HLB值的乳化剂混合使用，构成混合乳化剂，既可以满足复杂体系的要求，又可以大大增进乳化效果。在维持所选定乳化体系所需HLB值的前提下，多选几对乳化剂混合，使各混合乳化剂之HLB值皆为相同值，用这些乳化剂乳化油剂组合物体系，测其稳定性，比较其乳化效率，直到找到效率最高的一对乳化剂为止。值得注意的是，这里未提及乳化剂的浓度，但这并不影响这种选配方法，因为制备一稳定乳状液所要求的HLB值与乳化剂浓度关系不大。在乳状液不稳定区域内，当乳化剂浓度很低或内相浓度过高时，才会有影响。采用HLB方法选择乳化剂时，不仅要考虑最佳HLB值，同时还应注意乳化剂与平滑柔软剂和抗静电剂的亲和性。一个理想的乳化剂，不仅要与油相亲和力强，而且也要与水相有较强的亲和力。把HLB值小的乳化剂与HLB值大的乳化剂混合使用，形成的混合膜与油相和水相都有强的亲和力，可以同时兼顾这两方面的要求。所以，使用混合乳化剂比使用单一乳化剂效果更好。综上所述，决定油剂体系乳化所需乳化剂配方的方法是：任意选择一对乳化剂，在一定范围内改变其混合比例，求得效率最高之HLB值后，改变复配乳化剂的种类和比例，但仍需保持此所需HLB值，直至寻得效率最高的复配乳化剂。
经过大量的筛选试验表明，辛基酚聚氧乙烯醚(OP)及壬基酚聚氧乙烯醚(TX)具有良好的乳化性能，在合纤短纤维混纺纱浆料中做柔软剂，可提高浆膜的平滑性和弹性，配制乳液稳定；月桂酸聚氧乙烯酯(LAE)作纤维纺织油剂组分之一，具有良好的集束、抱合、柔软、平滑、抗静电性能；脂肪醇聚氧乙烯醚(MOA)具有优良的乳化、净洗、润湿性能，在毛纺工业中作羊毛净洗剂及脱脂剂、织物的精练剂、净洗剂；可作为液体洗涤剂的重要组成部分；在化妆品和软膏生产中作乳化剂；对矿物油和动、植物油脂均有极好的乳化、分散、润湿性能；还可作为为纤维抽丝油剂的乳化剂。各系列混合乳化剂在油剂在离心稳定性试验(3000转/分，离心20分钟)参数见下表：
以上试验结果表明，除月桂酸聚氧乙烯酯混合乳化剂在油剂体系中稳定性比较差外，其他组合物混合乳化剂均比较稳定。但辛基酚和壬基酚聚氧乙烯醚类乳化剂由于是欧盟禁止使用致癌类化合物，不符合环保要求。因此，优选使用脂肪醇聚氧乙烯醚MOA4和脂肪醇聚氧乙烯醚MOA9作为油剂的复合乳化剂。
抗静电剂添加量
抗静电剂的效果首先取决于它作为表面活性剂的基本特性——表面活性。表面活性与分子中亲水基种类、憎水基种类、分子的形状、分子量大小等有关。当抗静电剂分子在相界面作定向吸附时，就会降低相界面的自由能及水和纤维之间的临界接触角。这种吸附作用，仅与基体的性质有关，而且还与表面活性剂的性质有关。根据极性相似规则，表面活性剂分子的碳氢链部分倾向与高分子链段接触，极性基团部分倾向与空气中的水接触，涤纶作为疏水材料，抗静电剂在其表面的主要作用就是形成规则的面向空气中的水的亲水吸附层。在空气湿度相同的情况下，亲水性好的抗静电剂会结合更多的水，使得聚合物表面吸附更多的水，离子电离的条件更充分，从而改善抗静电效果。添加型抗静电剂效果决定于添加剂向涤纶制品表面的迁移速率。当涤纶制品表面被一层连续的导电层覆盖时，电荷的衰减才达到最佳。抗静电剂的分子量太高，不利于它向高聚物表面迁移；分子量太低，耐洗涤性和表面耐摩擦性不佳。通常抗静电剂的分子量比高聚物分子量小得多。加入低分子量物质可能会使涤纶的物理机械性能恶化。为了减少这种不良影响，抗静电剂的一般添加量为50％～80％(对油剂质量)。
平滑柔软剂添加量
纤维在加工过程中产生的摩擦会影响纤维之间的抱合力，使丝束松散、起毛，产生断裂、静电等现象。吸附一层平滑柔软剂后，可使摩擦发生在互相滑动的憎水基之间，因此会获得柔软效果。憎水基越长，越容易滑动，摩擦就越小，脂肪酸聚氧乙烯醚及脂肪胺聚氧乙烯醚具有适合的平滑柔软性，又兼具抗静电性、集束性、抱合性和可纺性，平滑剂一般使用量为20％～45％(对油剂质量)。
乳化剂添加量
化纤油剂中有些成分不溶于水，上油操作不方便需要加入一些乳化剂，配成乳状液，以降低两界面之间的张力，促使溶液稳定，便于纤维上油。因此，乳化剂HLB值要求在7～18，乳化剂添加量为5％～10％(对油剂质量)左右。
1、提供大量实验筛选出十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐、十八烷基胺乙基二甲基-β-羟基胺的磷酸二氢盐、三羟乙基甲基胺硫酸甲酯盐混合阳离子表面活性剂作为油剂的抗静电剂成分，效果要比任何单一成分好。
2、具有适合的平滑柔软性，又兼具抗静电性、集束性、抱合性和可纺性的脂肪酸聚氧乙烯醚及脂肪胺聚氧乙烯醚作为油剂的平滑柔软剂成分，经过大量的筛选试验表明，优选使用双月桂酸聚氧乙烯醚(EO数在3～6)及十八胺聚氧乙烯醚(EO数在6～12)。
3、优选出脂肪醇聚氧乙烯醚MOA4和脂肪醇聚氧乙烯醚MOA9作为油剂的复合乳化剂，在油剂稀释使用时，具有优良的稳定性。避免了由于油剂破乳漂油，造成纤维粘缠、开纤不好等一系列问题。
4、不存在APEO/NPEO任基酚和辛基酚聚氧乙烯醚类乳化剂，符合欧盟关于禁止使用APEO/NPEO等致癌类化合物的硬性规定，可以顺利出口欧盟。
本发明的有益效果是：以多种非离子表面活性剂和阳离子抗静电剂为原料，采用目前最先进的拼配技术生产，解决了目前涤纶短纤维油剂用于3D以上的毛型涤纶短纤效果非常差，甚至纺丝不能顺利进行的问题。
具体实施方式
实施例1、一种新型环保涤纶短纤维油剂
由下列组份复配而成：
实施例2、一种新型环保涤纶短纤维油剂
实施例3、一种新型环保涤纶短纤维油剂
由下列组份复配而成：
实施例4、本发明涤纶短纤维油剂与同类产品的比较
表1产品技术性能参数对比表
| 生产商 | 产品 | 外观 | 含固量(％) | PH值 |
| 日本竹本 | E-256 | 淡黄色液体 | 25±2 | 5～8 |
| 德国瓦克 | AE 89 | 黄色液体 | 30±2 | 5～7 |
| 美国高尔斯顿 | SF-626 | 黄色液体 | 30±2 | 6～9 |
| 黄山强力 | 实施例1 | 淡黄色液体 | 29±2 | 5～8 |
| 黄山强力 | 实施例2 | 淡黄色液体 | 29±2 | 5～8 |
| 黄山强力 | 实施例3 | 淡黄色液体 | 29±2 | 5～8 |
表2 产品应用性能参数比较
| 生产商 | 产品 | 摩擦系数 | 回复率(％) | 电阻率(Ω) |
| 日本竹本 | E-256 | 0.213 | 76.56 | 1.8×10<sup>7</sup> |
| 德国瓦克 | AE 89 | 0.216 | 76.12 | 2.9×10<sup>8</sup> |
| 美国高尔斯顿 | SF-626 | 0.226 | 76.31 | 5.5×10<sup>7</sup> |
| 黄山强力 | 实施例1 | 0.218 | 76.45 | 6.7×10<sup>6</sup> |
| 黄山强力 | 实施例2 | 0.216 | 76.45 | 6.7×10<sup>6</sup> |
| 黄山强力 | 实施例3 | 0.213 | 76.45 | 6.7×10<sup>6</sup> |
备注：
(1)、样品：6D涤纶短纤，抗静电剂上油率0.4％。
(2)、摩擦系数测量：采用Y151纤维摩擦系数测定仪测定，2米/分的速度，预张力为5克。
(3)、回复率测试：按FZ/T 50009.4-1998三维卷曲涤纶短纤维膨松性、压缩弹性试验方法进行。
(4)、电阻率测试方法：按GB/T14342-1993合成短纤维比电阻试验方法进行。
从以上指标上可以看出，目前QL-228涤纶短纤油剂处理的6D涤纶短纤的摩擦系数、回复率与国外厂商性能相当，说明处理后的纤维平滑柔软性、膨松性各厂商相当；在电阻率测试中，QL-228高性能涤纶抗静电剂系列处理的6D涤纶短纤电阻率达到了106级数，是所有对照厂商中抗静电效果最好的油剂。
Claims (3)
1.一种涤纶短纤维油剂，其特征在于：按重量份，由下列组份复配而成：
2.如权利要求1所述的涤纶短纤维油剂，其特征在于：按重量份，由下列组份复配而成：
3.如权利要求1所述的涤纶短纤维油剂，其特征在于：按重量份，由下列组份复配而成：
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