CN107892754B

CN107892754B - 一种多功能氧化聚乙烯蜡乳液及其制备方法

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Publication number: CN107892754B
Application number: CN201711263291.3A
Authority: CN
Inventors: 吴倩; 李正雄
Original assignee: Argus Shanghai Textile Auxiliary Co ltd
Current assignee: Argus Shanghai Textile Auxiliary Co ltd
Priority date: 2017-12-04
Filing date: 2017-12-04
Publication date: 2020-05-19
Anticipated expiration: 2037-12-04
Also published as: CN107892754A

Abstract

本发明涉及一种多功能氧化聚乙烯蜡乳液及其制备方法，该多功能氧化聚乙烯蜡乳液组成包含：氧化聚乙烯蜡：15‑30wt％；乳化剂：2‑10wt％；任选的乳化助剂：0‑1wt％；任选的消泡剂：0‑0.5wt％；碱金属氢氧化物：0.01‑1wt％；和水：60‑85wt％；以该多功能氧化聚乙烯蜡乳液总重量为基准。该多功能氧化聚乙烯蜡乳液粒径为50‑120nm，分布均匀，可储存6个月以上，具有较好的离心稳定性、稀释稳定性、耐酸碱稳定性以及耐电解质稳定性。将该发明的氧化聚乙烯蜡乳液单独整理到棉针织物上，可以赋予织物良好的缝纫性能、柔软爽滑的手感以及较好的亲水性。

Description

一种多功能氧化聚乙烯蜡乳液及其制备方法

技术领域

本发明属于纺织助剂技术领域，特别涉及一种多功能氧化聚乙烯蜡乳液及其制备方法。

背景技术

棉针织物在缝制过程中，机针会轧断纱线，造成严重的破洞现象，影响织物的产品质量及美观。为了解决这一问题，可以在针织物上整理平滑剂。平滑剂可附着于纤维表面，降低纤维之间的动、静摩擦系数，减小纤维间、纤维与缝针之间滑动时所受的动、静摩擦力，进而避免缝纫时针洞的产生。

氧化聚乙烯蜡是聚乙烯蜡氧化改性的产物，具有熔点高、硬度大、手感爽滑、无毒性、无腐蚀性、热稳定性好特点。经乳化后的氧化聚乙烯蜡乳液是一种常见的提升针织物缝纫性能的平滑剂，氧化聚乙烯高熔点，可防止高速缝纫过程中因摩擦产热将纱线熔断；氧化聚乙烯蜡手感爽滑，可以起到平滑的作用，降低纤维的动、静摩擦系数，从而减少缝纫针洞的产生，但经其乳液整理后的织物手感偏硬。如“聚乙烯蜡超细微乳液的制备及其性能研究”(印染助剂，2012，Vol.29No.2)报道了聚乙烯蜡乳液整理后的织物手感为3级，与实际市场需求还有一定差距。专利CN101942152A公开的氧化聚乙烯蜡微乳液组合物，具有一定的缝纫平滑性，整理后的织物缝纫时针洞数依旧较多，防针洞性不能满足市场需求。

市场上往往在氧化聚乙烯蜡乳液中添加有机硅油或软膏来增加织物手感，同时提升蜡乳液的防针洞性能，但是织物的亲水性会下降，从而不利于织物的吸湿透气性。因此如何制备亲水性好，手感爽滑，缝纫性能优良的多功能氧化聚乙烯蜡乳液，以满足市场应用需求，需要进一步研究改进。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种多功能氧化聚乙烯蜡乳液及其制备方法：

本发明的一个方面提供一种多功能氧化聚乙烯蜡乳液，它包括以下组分：

1)氧化聚乙烯蜡：15-30wt％；

2)乳化剂：2-10wt％；

3)任选的乳化助剂：0-1wt％；

4)任选的消泡剂：0-0.5wt％；

5)碱金属氢氧化物：0.01-1wt％；和

6)水：60-85wt％；

以该多功能氧化聚乙烯蜡乳液总重量为基准。

本发明的一个方面提供该多功能氧化聚乙烯蜡乳液的制备方法，具体步骤包括：

(a)将上述的氧化聚乙烯蜡、乳化剂、乳化助剂、消泡剂、碱金属氢氧化物和水加入高温高压反应釜中，密封，200-400rpm转速搅拌；

(b)升温至140-160℃，保温乳化30min-90min；

(c)将所得的乳化产物快速冷却至50-60℃，开反应釜，过滤，用醋酸调节pH至6.5-7.5，得氧化聚乙烯蜡乳液。

本发明的多功能氧化聚乙烯蜡乳液在整理到棉针织物时，在不加有机硅油、软膏等的情况下具有良好的缝纫性能和柔软爽滑手感，并且具有较好的亲水性。

附图说明

图1是实施例1得到的多功能氧化聚乙烯蜡乳液的粒径分布曲线。

图2是实施例2得到的多功能氧化聚乙烯蜡乳液的粒径分布曲线。

图3是实施例3得到的多功能氧化聚乙烯蜡乳液的粒径分布曲线。

具体实施方法

在一个优选的实施方式中，本发明的一种多功能氧化聚乙烯蜡乳液，包括以下组成：

1)氧化聚乙烯蜡：18-28wt％；

2)乳化剂：4-8wt％；

3)乳化助剂：0.2-0.8wt％；

4)消泡剂：0.1-0.3wt％；

5)碱金属氢氧化物：0.1～0.4wt％；和

6)水：65-75wt％；。

以该多功能氧化聚乙烯蜡乳液总重量为基准。

在一个优选的实施方式中，上述氧化聚乙烯蜡的分子量为2000-8000，熔点为125-140℃，酸值为20-30mgKOH/g。市售的氧化聚乙烯蜡例如包括BASF的OA3，Honeywell的A-C330，上海必腾化工代理的PlluB RL625等。

在一个优选的实施方式中，所述的乳化剂是包含重量比为2.5-4.5:0.9-1.1:0.9-1.1，优选为3-4:1:1的脂肪醇聚氧乙烯醚、聚乙二醇脂肪酸酯以及烷基氧化胺的混合物。

在一个更优选的实施方式中，所述脂肪醇聚氧乙烯醚的重均分子量范围500-1200，例如是C_10-18脂肪醇聚氧乙烯醚。

在一个更优选的实施方式中，所述聚乙二醇脂肪酸酯的重均分子量范围9200-27000。所述聚乙二醇脂肪酸酯例如包括聚乙二醇(200-600)单C_12-18脂肪酸酯、聚乙二醇(200-600)二C_12-18脂肪酸酯。

在一个更优选的实施方式中，上述烷基氧化胺优选是C_8－18烷基氧化胺，例如包括：

烷基二羟乙基氧化胺，其结构式为：

R₁＝C_8～18直链烷基，更优选为C12～18直链烷基，例如可以商品名OAE-12、OAE-14、OAE-16、OAE-18市售；

烷基二甲基氧化胺，其结构式为：

R₂＝C_8～18直链烷基，更优选为C_12～18直链烷基，例如可以商品名OA-12、OA-14、OA-16、OA-18市售；

烷基酰胺丙基二羟乙基氧化胺，其结构式为：

R₃＝C_8～18直链烷基，更优选为C_12～18直链烷基，如月桂酰胺丙基氧化胺LOA-30、椰油酰胺丙基氧化胺COA-3等；

在一个优选的实施方式中，所述乳化剂的HLB值为12-14，更优选为12.5～13.5。

在一个优选的实施方式中，所述的消泡剂为醚酯醇类消泡剂，具体为中联邦消泡剂的B-147。

在一个优选的实施方式中，所述乳化助剂为二羟C_1－4烷基胺，如二乙醇胺。所述的碱金属氢氧化物为氢氧化钾、氢氧化钠或它们的混合物。所述的水优选为蒸馏水。

在一个优选的实施方式中，本发明的一种多功能氧化聚乙烯蜡乳液的制备方法包括以下步骤：

(a)将熔点为125-140℃的氧化聚乙烯蜡、乳化剂、乳化助剂、消泡剂、氢氧化钾和蒸馏水加入高温高压反应釜中，密封，200-400rpm转速搅拌；

(b)升温至140-160℃，保温乳化30min-90min；

(c)将所述的乳化产物快速冷却至50-60℃，开反应釜，过滤，用醋酸

调节pH至6.5-7.5，得氧化聚乙烯蜡乳液。

虽然不想受任何理论的束缚，但据认为：本发明以烷基氧化胺作为乳化剂与其他表面活性剂共同对氧化聚乙烯蜡进行乳化。烷基氧化胺是一种极性较强的多功能表面活性剂，本身还具有良好的手感和柔软性能，可以提高氧化聚乙烯蜡乳液成膜后的柔软手感；烷基氧化胺分子中存在极性N→O键，能与水中的氢结合，使其极易溶于水，使得氧化聚乙烯蜡膜的亲水性提升。另外，烷基氧化胺还具有微弱的氧化性，作用于纺织品，可以起到抗泛黄的作用，并且具有较好的抗静电性、杀菌性等性能。

该发明利用高温密闭乳化法制备亲水性氧化聚乙烯蜡乳液缝纫柔软平滑剂，粒径在50-120nm，分布均匀，具有较好的离心稳定性、稀释稳定性、耐酸碱稳定性、耐电解质稳定性，可稳定储存6个月以上。乳液中不含APEO，是绿色环保的产品。

实施例

下面具体实施方式只是对本发明的技术方案进行详细解释。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

以下各实施例中的原料、织物均为市售。以下各实施例中实验数据根据如下方法测定：

1)粒径测定：配制1.0wt％的多功能氧化聚乙烯蜡乳液，用ZetasizerNano S90(Malvern公司)纳米粒度仪测定其平均粒径和多分散指数PDI。

2)离心稳定性测定：使用医用离心机(TDZ5-WS)在将多功能氧化聚乙烯蜡乳液在3000rpm的转速下离心30min，观察是否分层。

3)稀释稳定性：将制备的多功能氧化聚乙烯蜡乳液用去离子水稀释至浓度为50g/L，4h后观察是否有小颗粒析出。

4)耐酸碱稳定性：将制备的多功能氧化聚乙烯蜡乳液稀释至浓度为30g/L，用醋酸和液碱调节pH至3、5、7、9、11，观察是否有小颗粒析出。

5)储存稳定性：将所制备的多功能氧化聚乙烯蜡乳液静置，6个月后观察其是否分层。

6)耐电解质稳定性：将制备的多功能氧化聚乙烯蜡乳液稀释至浓度为30g/L，观察CaCl₂浓度为1g/L、3g/L、5g/L时是否有小颗粒析出。

7)织物亲水性：参考GB/T 21655.1-2008中所述滴水扩散时间的测试方法，往平衡后的试样表面滴水，记录水滴接触试样表面直至完全扩散所需时间，扩散时间越短，试样亲水性越好。

8)织物手感：综合三人以上的手感评定结果(1-5分，1分最差，5分最好)。

9)缝纫性能测试：仿M&S方法，采用全棉单面汗布，用14#针进行试验。其中，破洞率＝(织物上的破洞数/缝纫针数)×100％

实施例1

将200g氧化聚乙烯蜡OA3(BASF，熔点126-133℃)、20g脂肪醇聚氧乙烯醚(15EO)(OS-15，江苏海安石油化工厂)、10g异构十三醇聚氧乙烯醚(10EO)(TO-10，BASF)、10g十二烷基二羟乙基氧化胺(OAE-12，广州道盛化学品有限公司)、10g聚乙二醇(600)二油酸酯(PEG600DO，江苏海安石油化工厂)、5g二乙醇胺、1.6g醚酯醇类消泡剂(B-147，中联邦消泡剂)、2g KOH、509.4g去离子水加入到1L高压反应釜中，然后密封，400rpm的转速搅拌，升温至150℃，在此温度下保温40min，迅速降温至55℃，开釜、过滤，用醋酸调节pH至6.5-7.5，得淡黄色半透明氧化聚乙烯蜡乳液。

用Zetasizer Nano S90(Malvern公司)纳米粒度仪测定所得氧化聚乙烯蜡乳液的粒径进行测试，如图1所示，其平均粒径为108.10nm和多分散指数PDI为0.185，粒径分布均匀。

实施例2

将160g氧化聚乙烯蜡A-C 330(Honeywell，熔点约137℃)、16g脂肪醇聚氧乙烯醚(15EO)(OS-15，江苏海安石油化工厂)、16g异构十三醇聚氧乙烯醚(7EO)(TO-7，BASF)、8g十四烷基二甲基氧化胺(OA-14，苏州源泰润化工有限公司)、8g聚乙二醇(400)单硬脂酸酯(PEG400MS，江苏海安石油化工厂)、4g二乙醇胺、1.6g醚酯醇类消泡剂(B-147，中联邦消泡剂)、2g KOH、562.4g去离子水加入到1L高压反应釜中，然后密封，400rpm的转速搅拌，升温至150℃，在此温度下保温40min，迅速降温至55℃，开釜、过滤，用醋酸调节pH至6.5-7.5，得淡黄色半透明氧化聚乙烯蜡乳液。

用Zetasizer Nano S90(Malvern公司)纳米粒度仪测定所得氧化聚乙烯蜡乳液的粒径进行测试，如图2所示，其平均粒径为77.01nm和多分散指数PDI为0.157，粒径分布均匀。

实施例3

将180g氧化聚乙烯蜡(上海必腾化工代理的PlluB RL625，熔点约135℃)、18g脂肪醇聚氧乙烯醚(9EO)(AEO-09，江苏海安石油化工厂)、12g异构十三醇聚氧乙烯醚(12EO)(TO-12，BASF)、9g椰油酰胺丙基氧化胺(COA-30，苏州源泰润化工有限公司)、9g聚乙二醇(200)单油酸酯(PEG200MO，江苏海安石油化工厂)、4g二乙醇胺、1.6g醚酯醇类消泡剂(B-147中联邦消泡剂)、2g KOH、537.4g去离子水加入到1L高压反应釜中，然后密封，400rpm的转速搅拌，升温至145℃，在此温度下保温40min，迅速降温至55℃，开釜、过滤，用醋酸调节pH至6.5-7.5，得淡黄色半透明氧化聚乙烯蜡乳液。

用Zetasizer Nano S90(Malvern公司)纳米粒度仪测定所得氧化聚乙烯蜡乳液的粒径进行测试，如图3所示，其平均粒径为82.60nm和多分散指数PDI为0.179，粒径分布均匀。

实施例4

用氧化聚乙烯蜡乳液整理大红色棉针织布，测试织物的亲水性、缝纫性能(以防针洞性表示)，并与专利CN103865186A制备的氧化聚乙烯蜡乳液、市场产品S性能进行对比。

织物：纯棉针织布

试验机器：高速平缝机

缝纫针数：6000针

整理工艺：二浸二轧(带液率85％)→烘干(170℃*90s)

配方①：氧化聚乙烯蜡乳液，10g/L；

渗透剂LFD-30，2g/L；

柠檬酸，0.3g/L。

配方②：氧化聚乙烯蜡乳液，10g/L；

硅油，5g/L；

渗透剂LFD-30，2g/L；

柠檬酸，0.3g/L。

整理后织物的亲水性、手感、缝纫性能如下表1所示：

表1

注：手感1-5分，1分最差，5分最好。编号1-5为配方①，编号6为配方②。

由上表知，本发明制备的一种多功能氧化聚乙烯蜡乳液单独整理到棉针织物上，可以赋予织物良好的缝纫性能、柔软爽滑的手感，并且不影响织物的亲水性，性能要优于市场产品S和专利CN01942152A报道的氧化聚乙烯蜡乳液。另外本发明制备的一种多功能氧化聚乙烯蜡乳液单独整理到棉针织物上，能够达到市场产品S与硅油一起整理到织物上的缝纫性能和手感，而后者亲水性下降。

实施例5

对实施例1、2、3制得的亲水性氧化聚乙烯蜡缝纫柔软平滑剂的稳定性进行测试，测试结果见表2。

表2

实施例	离心稳定性	稀释稳定性	耐酸碱稳定性	储存稳定性	耐电解质稳定性
						实施例1	未分层	无颗粒析出	无颗粒析出	无分层或沉淀	无颗粒析出
实施例2	未分层	无颗粒析出	无颗粒析出	无分层或沉淀	无颗粒析出
						实施例3	未分层	无颗粒析出	无颗粒析出	无分层或沉淀	无颗粒析出

由上表知，本发明制备的水溶性高熔点氧化聚乙烯蜡乳液具有较好的离心稳定性、稀释稳定性、耐酸碱稳定性、储存稳定性以及耐电解质稳定性。

Claims

1.一种氧化聚乙烯蜡乳液，它包括以下组分：

1)氧化聚乙烯蜡：15-30wt％；

2)乳化剂：2-10wt％；

3)任选的乳化助剂：0-1wt％；

4)任选的消泡剂：0-0.5wt％；

5)碱金属氢氧化物：0.01-1wt％；和

6)水：60-85wt％；

以该氧化聚乙烯蜡乳液总重量为基准，所述的乳化剂是包含重量比为2.5-4.5:0.9-1.1:0.9-1.1的脂肪醇聚氧乙烯醚、聚乙二醇脂肪酸酯以及烷基氧化胺的混合物，所述脂肪醇聚氧乙烯醚的重均分子量范围500-2000，所述聚乙二醇脂肪酸酯的重均分子量范围9000-30000，所述的烷基氧化胺是：

烷基二羟乙基氧化胺，其结构式为：

R₁＝C_8～18直链烷基；

烷基二甲基氧化胺，其结构式为：

R₂＝_C8～18直链烷基；或者

烷基酰胺丙基二羟乙基氧化胺，其结构式为：

R₃＝-C₁₈H₃₇、月硅基、或椰油基。

2.根据权利要求1所述的氧化聚乙烯蜡乳液，其特征在于，所述的氧化聚乙烯蜡的分子量为2000-8000，熔点为120-140℃，酸值为20-40mgKOH/g。

3.根据权利要求1所述的氧化聚乙烯蜡乳液，其特征在于，所述乳化剂的HLB值为12-14。

4.根据权利要求1所述的氧化聚乙烯蜡乳液，其特征在于，所述的消泡剂的含量为0.1-0.3wt％，所述的消泡剂为醚酯醇类消泡剂。

5.根据权利要求1所述的氧化聚乙烯蜡乳液，其特征在于，所述乳化助剂的含量为0.2-0.8wt％，所述乳化助剂为二羟C_1－4烷基胺，所述的碱金属氢氧化物为氢氧化钾、氢氧化钠或它们的混合物。

6.根据权利要求1所述氧化聚乙烯蜡乳液的制备方法，它包括以下步骤：

(a)将所述的氧化聚乙烯蜡、乳化剂、乳化助剂、消泡剂和碱金属氢氧化物和水加入高温高压反应釜中，密封，200-400rpm转速搅拌；

(b)升温至140-160℃，保温乳化30min-90min；

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的水是蒸馏水。