CN109487560B

CN109487560B - 复合蜡微乳液组合物及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN109487560B
Application number: CN201811402702.7A
Authority: CN
Inventors: 孙丽静; 李正雄
Original assignee: Taicang Baoni Industrial Co ltd
Current assignee: TAICANG BAONI INDUSTRIAL Co.,Ltd.
Priority date: 2018-11-22
Filing date: 2018-11-22
Publication date: 2021-06-08
Anticipated expiration: 2038-11-22
Also published as: CN109487560A

Abstract

本发明公开了一种复合蜡微乳液组合物及其制备方法和应用。该复合蜡微乳液组合物含有：8‑28重量％的高熔点氧化聚乙烯蜡，4‑14重量％的低熔点蜡，1‑3重量％的超支化Gemini表面活性剂，0.5‑3重量％的超支化柔软剂，3‑13重量％的乳化剂，0.1‑1重量％的氢氧化钠或氢氧化钾，和50‑80重量％的水，以该复合蜡微乳液总重量为基准。该复合蜡微乳液可采用一步高温乳化法制备，工艺简单。所制备的复合蜡微乳液离心稳定性和稀释稳定性好。用其整理到纺织品上，可显著提高纺织品的平滑性能，降低纱线的动摩擦系数，提高针织物的缝纫性能和亲水性，并降低黄变。

Description

复合蜡微乳液组合物及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种纺织品高亲水平滑整理助剂及其制备方法和应用，特别涉及一种复合蜡微乳液组合物及其制备方法和应用。

背景技术

纱线在织造或络筒过程中，因为纱线表面毛羽多，导致其与导丝器、综眼、钢筘等机件之间的摩擦增大，在张力作用下，纱线极易断裂，影响生产效率和加工质量，所以要对纱线进行平滑整理。

目前所用的纱线平滑剂多为硅油类平滑剂，例如专利公开CN107747224A、CN10480561B中介绍的平滑剂，经整理后可以降低纱线的摩擦因数，使纱线获得爽滑的手感，有效降低断头率，提高生产效率和产品质量。但硅油类平滑剂整理后有产生硅斑的潜在风险，也会降低纱线之间的抱合力，而且亲水性较整理前下降，影响后道工序的应用。

乳化蜡具有成膜均匀，光泽度和平滑性好等优点，可以作为平滑剂整理到纱线上降低纱线在生产过程中与金属之间的动摩擦系数。但经乳化蜡整理后的纱线手感较硬，亲水性差。所以有些将柔软剂乳液与蜡乳液进行复配如专利公开CN102619090A制造手感柔软的纱线平滑剂；或在合成柔软剂时接入直链烷基生成硅蜡，再进行乳化制备硅蜡乳液，整理纺织品后可获得柔软手感，但整理后亲水性有所下降，影响纱线的后道处理，而且有些柔软剂的加入使得整理后易出现黄变。专利公开CN106012514A将石蜡与柔软剂共同乳化制得的乳液用于浆纱后上蜡剂，使断经数明显降低，但所用的乳化剂为目前禁用的APEO类乳化剂，环保性差。专利公开CN105625026A采用复合蜡制备纱线平滑剂，可有效降低纱线的动摩擦系数，但整理后亲水性下降的问题仍未解决。综上所述，在纺织品平滑剂应用方面，在获得较低动摩擦系数和较高强力保留率的情况下，确保其良好亲水性和低黄变是亟待解决的问题。因此研究制备亲水性好、手感爽滑的复合蜡微乳液具有重要的实用价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种具亲水性和爽滑性的复合蜡微乳液组合物及其制备方法和应用。

本发明的一个方面提供一种复合蜡微乳液组合物，它包括：8-28wt％的高熔点氧化聚乙烯蜡，4-14wt％的低熔点蜡，1-3wt％的超支化Gemini表面活性剂，0.5-3wt％的超支化柔软剂，3-13wt％的乳化剂，0.1-1wt％的氢氧化钠和/或氢氧化钾，和50-80wt％的水，以该复合蜡微乳液组合物的总重量为基准。

本发明的另一个方面提供该复合蜡微乳液组合物的制备方法，它包括如下步骤：

A)将超支化Gemini表面活性剂、超支化柔软剂、乳化剂及一部分水加热至50-80℃，搅拌混合均匀后倒入高压反应釜中；

B)将高熔点氧化聚乙烯蜡、低熔点蜡和余量的水加入反应釜中，密封，搅拌；

C)将高压反应釜升温至140-160℃，并搅拌乳化；

D)快速冷却至室温，出料、过滤，即得复合蜡微乳液组合物。

本发明的另一个方面提供该复合蜡微乳液组合物在纺织品亲水平滑整理上的应用。

高熔点氧化聚乙烯蜡具有硬度大、附着力强，亲水性和柔软性好等优点，与低熔点蜡复合乳化可制得亲水性较高且平滑性好的蜡乳液，本发明在复合蜡基础上采用的超支化Gemini表面活性剂和超支化柔软剂有助于提高乳液的平滑性，且超支化柔软剂具较高的亲水基含量、较低的氨基含量，应用于纺织品平滑整理，可以在优异亲水性和低黄变的前提下，降低其动摩擦系数，保证较高的强力保留率。

本发明在氧化聚乙烯蜡的基础上加入具有润滑性的超支化Gemini阳离子表面活性剂，可以提高蜡乳液在纤维上的吸附性能从而高效降低纱线的动摩擦系数。利用超支化季铵盐类柔软剂在提高纺织品手感的同时，大量的亲水基团可以保证纺织品良好的亲水性和超低黄变。本发明还采用了腰果酚类表面活性剂作为乳化剂，所用原料环保。经高温一步乳化法制备的复合蜡微乳液粒径小于200nm，离心稳定性好。将其应用于纺织品整理，可有效降低纱线的动摩擦系数，改善织物的缝纫性能，提供纺织品良好的爽滑手感、优异的亲水性和超低黄变，且制备方法简单，是一种性能优良的纺织品平滑剂。

附图说明

图1是实施例1的复合蜡微乳液组合物的粒径分布曲线。

图2是实施例2的复合蜡微乳液组合物的粒径分布曲线。

图3是实施例3的复合蜡微乳液组合物的粒径分布曲线。

具体实施方式

在一个优选的实施方式中，本发明的复合蜡微乳液组合物包括：

高熔点氧化聚乙烯蜡：10-22wt％，

低熔点蜡：4-14wt％，

超支化Gemini表面活性剂：1-2wt％，

超支化柔软剂：0.5-2wt％，

乳化剂：3-10wt％，

氢氧化钠和/或氢氧化钾：0.2-0.6wt％，和

水：50-75wt％，以该复合蜡微乳液组合物的总重量为基准。

在一个优选的实施方式中，所述的氧化聚乙烯蜡为熔点高于110℃,优选为120-160℃，更优选为130-150℃的白色粉体。它的摩尔质量优选为5000-15000g/mol，更优选为8000-12000g/mol、它的酸值优选为10-40mgKOH/g，更优选为15-30mgKOH/g。

在一个优选的实施方式中，所述低熔点蜡的熔点低于90℃，优选为50-90℃。所述低熔点蜡优选为蜂蜡、费托蜡、微晶蜡、米糠蜡、石蜡中的一种或多种。

在一个优选的实施方式中，所述的超支化Gemini表面活性剂为超支化Gemini季铵盐，其结构式如下：

式中：R为C_5-12饱和烷基，优选为C_5-10饱和直链烷基；n为10-25，优选为12-18的整数。

在一个优选的实施方式中，所述的超支化柔软剂为超支化季铵盐柔软剂，优选为熔点90-150℃，分子量1800-6000，更优选为熔点110-140℃，分子量2500-4500，其理想结构为：

其中：R为H或C_1-8饱和烷基，优选为H或C_2-5饱和直链烷基；R₁为C_10-18的饱和烷基，优选为C_12-15饱和直链烷基；R₂为C_1-5饱和直链烷基，优选为C_1-3饱和直链烷基。

所述的超支化季铵盐柔软剂的制备方法为：

A)将氯乙酰氯搅拌加热至60-90℃，通氮气，缓慢加入超支化聚酰胺(Hybrane S1200、Hybrane P/S80 1200等，购自上海西宝生物)，反应4-6小时；

B)在A)中加入C₁₀-C₁₈饱和烷基叔胺，以乙酸乙酯为溶剂，60-70℃反应10～12h后，用乙酸乙酯与乙醇的混合溶剂重结晶3次，得超支化季铵盐柔软剂。

在一个优选的实施方式中，所述的乳化剂为脂肪醇聚氧乙烯醚(EO数3-20)、脂肪胺聚氧乙烯醚(EO数4-10)、腰果酚类表面活性剂，且脂肪醇聚氧乙烯醚：脂肪胺聚氧乙烯醚：腰果酚类表面活性剂用量为1.5-4:1-3:1-3,优选为1.8-3:1.2-2.5:0.4-1。

在一个更优选的实施方式中，所述的腰果酚类表面活性剂为腰果酚基非离子或阳离子季铵盐类表面活性剂，其结构如下：

其中：n为2-20，优选为5-16整数；R₁、R₂、R₃各自独立地为甲基、乙基、丙基；X为F、Cl、Br中的一种。

本发明的复合蜡微乳液组合物可按如下步骤方法制备：

A)将超支化Gemini表面活性剂、超支化柔软剂、乳化剂及占总水量20-50％的水加热至50-80℃，搅拌混合均匀后倒入高压反应釜中；

C)将高压反应釜升温至140-160℃，保温20-60分钟，在转速400-600转/分钟下搅拌乳化；

在一个更优选的实施方式中，步骤A)和B)可合并为一步进行。压力一般为0.2-1.2MPa，优选为0.4-0.8MPa。

本发明制备的复合蜡微乳液组合物粒径为50-200nm，分布均匀，稳定性好。将其应用于纺织品平滑整理，在保证优异亲水性和超低黄变的前提下，可有效降低纱线与金属的动摩擦系数，改善针织物的缝纫性能。

实施例

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用于限制本发明。此外应理解，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，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本发明复合蜡微乳液的应用性能通过如下实验验证。

1实验内容

1.1纺织品：全棉纱线、全棉针织物

1.2蜡乳液：国内产品S、国外产品P、本发明蜡乳液

1.3应用工艺：

全棉纱线：

2％owf工作液，醋酸调节pH值5.0，40℃浸渍30min→脱水→烘干，恒温恒湿(20±1℃，65±2％RH)平衡24h测试。

全棉针织物：

10g/L蜡乳液，0.3g/L柠檬酸调节pH值，一浸一轧(带液率90％)→170℃×90s烘干，恒温恒湿(20±1℃，65±2％RH)平衡24h测试。

2性能测试

2.1乳液粒径

配制0.2wt％的复合蜡微乳液，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。

2.2乳液离心稳定性

将复合蜡微乳液用医用离心机(TDZ5-WS)于3000rpm的转速下离心30min，观察是否分层、漂油。

2.3亲水性

参考GB/T 21655.1-2008中所述滴水扩散时间的测试方法。

2.4纱线动摩擦系数

利用PPA型丝线成型分析仪测试整理后的纱线在预张力30cN时与陶瓷的动摩擦系数(抽线速率100m/min，测试1min)，动摩擦系数越低，纱线平滑性越好。

2.5断裂强力

参考GB/T 3916-2013方法，将纱线在温度20±1℃，相对湿度65±2％条件下平衡放置24h，采用INSTRON电子万能材料试验机测试纱线的断裂强力，测试50次取平均值。

2.6白度

用Datacolor 650测试整理前后纺织品CIE白度，白度降低越少，黄变越低。

2.7缝纫性能

仿M&S方法，采用全棉单面汗布，用14#针试验。破洞数越少，缝纫性能越好。

2.8手感

手摸法评价。综合5人的手感评定结果(1-5分，1分最差，5分最好)。

制备实施例1－超支化季铵盐柔软剂1：

A)将22g氯乙酰氯搅拌加热至75℃左右，通氮气，缓慢加入28g超支化聚酰胺(Hybrane S 1200，购自上海西宝生物科技有限公司)，反应5h左右；

B)在A)中加入21g十五烷基二甲基胺，以250mL乙酸乙酯为溶剂，70℃左右反应12h左右后，用乙酸乙酯与乙醇的混合溶剂重结晶3次，制得40g超支化季铵盐柔软剂1。测量产物熔点为122～124℃，分子量约为3900。

制备实施例2－超支化季铵盐柔软剂2：

A)将20g氯乙酰氯搅拌加热至90℃左右，通氮气，缓慢加入25g超支化聚酰胺(Hybrane P/S80 1200，购自上海西宝生物科技有限公司)，反应6h；

B)在A)中加入18g十二烷基二乙基胺，以250mL乙酸乙酯为溶剂，60℃反应12h后，用乙酸乙酯与乙醇的混合溶剂重结晶3次，制得45g超支化季铵盐柔软剂2。测量产物熔点为115～117℃，分子量约为3100。

制备实施例3－超支化季铵盐柔软剂3：

A)将16g氯乙酰氯搅拌加热至70℃左右，通氮气，缓慢加入20g超支化聚酰胺(Hybrane S 1200，购自上海西宝生物科技有限公司)，反应4h；

B)在A)中加入22g十四烷基甲基丙基胺，以280mL乙酸乙酯为溶剂，70℃左右反应10h后，用乙酸乙酯与乙醇的混合溶剂重结晶3次，制得42g超支化季铵盐柔软剂3。测量产物熔点为125～126℃，分子量约为4200。

实施例1

将10g腰果酚类表面活性剂(YG-7，购自云川化工)、20g脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO-9)、12g十八胺聚氧乙烯醚(AC-1810)、8g超支化Gemini季铵盐(DC-101，购自道纯化工)、4g超支化季铵盐柔软剂1、138g水加热至50℃使固体溶解，搅拌均匀后倒入反应釜中；另将120g高熔点蜡(BASF Luwax OA6，熔点130～133℃)、40g费托蜡(购自蜂花蜡业)、4g氢氧化钠和444g水加入反应釜中，密封，以600r/min转速搅拌升温至140℃，保温60min。随后冷却水降温至室温，出料、过滤，得白色半透明乳液。

将制备的复合蜡微乳液用去离子水配置成0.2wt％的溶液，用Zetasizer NanoS90纳米粒度仪测定所得复合蜡微乳液的粒径为90.32nm，多分散指数PDI为0.347，粒径分布图如图1所示。在3000r×30min离心测试下，乳液无漂油、无分层，去离子水任意稀释无颗粒析出。该复合蜡微乳液的应用性能见表1、2。

实施例2

将15g腰果酚类表面活性剂(YG-3，购自云川化工)、25g脂肪醇聚氧乙烯醚(平平加OS-15)、15g十二胺聚氧乙烯醚(AC-1210)、10g超支化Gemini季铵盐(DC-103，购自道纯化工)、8g超支化季铵盐柔软剂2、150g水加热至60℃使其溶解，搅拌使其混合均匀后倒入釜中；另将110g高熔点蜡(PLLUB OP-9，熔点133～135℃，购自必腾化工))、80g 75#微晶蜡(购自蜂花蜡业)、2g氢氧化钾和385g水加入反应釜中，密封，以500r/min转速搅拌升温至150℃，保温30min。随后冷却水降温至室温，出料、过滤，得淡黄色至白色半透明乳液。

将制备的复合蜡微乳液用去离子水配置成0.2wt％的溶液，用Zetasizer NanoS90纳米粒度仪测定所得复合蜡微乳液的粒径为113.70nm，多分散指数PDI为0.253，粒径分布图如图2所示。在3000r×30min离心测试下，乳液无漂油、无分层，去离子水任意稀释无颗粒析出。该复合蜡微乳液的应用性能见表1、2。

实施例3

将144g高熔点蜡(PLLUB RL625，熔点～137℃，购自必腾化工)、96g白蜂蜡(购自蜂花蜡业)、20g腰果酚类表面活性剂(YG-7，购自云川化工)、30g异构十三醇聚氧乙烯醚(1308)、20g油胺聚氧乙烯醚(EO数5)、12g超支化Gemini季铵盐(31616，购自道纯化工)、16g超支化季铵盐柔软剂3、4.8g氢氧化钾和459g水加入反应釜中，密封，以400r/min转速搅拌升温至160℃，保温20min。随后冷却水降温至室温，出料、过滤，得淡黄色至白色半透明乳液。

将制备的复合蜡微乳液用去离子水配置成0.2wt％的溶液，用Zetasizer NanoS90纳米粒度仪测定所得氧化聚乙烯蜡乳液的粒径为56.46nm，多分散指数PDI为0.235，粒径分布图如图3所示。在3000r×30min离心测试下，乳液无漂油、无分层，去离子水任意稀释无颗粒析出。该复合蜡微乳液的应用性能见表1、2。

表1复合蜡微乳液与市场产品对纱线整理应用性能对比

乳液	亲水性(s)	动摩擦系数	断裂强力(cN)	白度
					空白样	<1	0.431	636	75.62
实施例1	<1	0.245	603	75.01
					实施例2	<1	0.237	587	74.82
实施例3	<1	0.212	593	74.16
					国内市场产品S	8	0.342	561	69.30
国外市场产品P	23	0.322	557	70.28

由表1可知，本发明制备的复合蜡微乳液整理到棉纱线上，在保证高亲水性和低黄变的前提下，可显著降低纱线的动摩擦系数，且断裂强力下降较少，整体应用效果较市场产品S、P有明显提高。

表2复合蜡微乳液与市场产品对针织物整理应用性能对比

由表2数据可知，本发明的复合蜡微乳液在不影响织物亲水性的前提下，可显著降低针织物缝纫过程产生的针洞，获得爽滑的手感，改善针织物的缝纫性能。

Claims

1.一种复合蜡微乳液组合物，它包括以下组份：

熔点高于130℃的高熔点氧化聚乙烯蜡：8-28wt％，

熔点低于90℃的低熔点蜡：4-14wt％，

超支化Gemini季铵盐表面活性剂：1-3wt％，

超支化季铵盐类柔软剂：0.5-3wt％，

乳化剂：3-13wt％，

氢氧化钠和/或氢氧化钾：0.1-1wt％，和

水：50-80wt％，以该蜡微乳液组合物总重量为基准，

所述超支化季铵盐类柔软剂的结构为：

其中：

R为H或C₁-C₈的饱和烷基；

R₁为C₁₀-C₁₈的饱和烷基；

R₂为C₁-C₅的饱和烷基。

2.根据权利要求1所述的复合蜡微乳液组合物，其特征在于，所述的高熔点氧化聚乙烯蜡为摩尔质量8000-12000g/mol，酸值15-30mgKOH/g的白色粉体。

3.根据权利要求1所述的复合蜡微乳液组合物，其特征在于，所述的低熔点蜡为蜂蜡、费托蜡、微晶蜡、米糠蜡、石蜡中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的蜡微乳液组合物，其特征在于，所述的超支化Gemini季铵盐表面活性剂的结构式如下：

式中：

R为C₅-C₁₂饱和烷基；

n为12-18的整数。

5.根据权利要求1所述的复合蜡微乳液组合物，其特征在于，所述的乳化剂为EO数3-20的脂肪醇聚氧乙烯醚、EO数4-10的脂肪胺聚氧乙烯醚、腰果酚类表面活性剂的混合物，且脂肪醇聚氧乙烯醚：脂肪胺聚氧乙烯醚：腰果酚类表面活性剂用量为1.8-3:1.2-2.5:0.4-1。

6.根据权利要求5所述的复合蜡微乳液组合物，其特征在于，所述的腰果酚类表面活性剂为腰果酚基非离子或阳离子季铵盐类表面活性剂，其结构如下：

其中：

n为5-16整数；

R₁、R₂、R₃各自独立地为甲基、乙基、或丙基；

X为F、Cl、Br中的一种。

7.根据权利要求1所述的复合蜡微乳液组合物的制备方法，它包括如下步骤：

A)将超支化Gemini季铵盐表面活性剂、超支化季铵盐类柔软剂、乳化剂及一部分水加热至50-80℃，搅拌混合均匀后倒入高压反应釜中；

C)将高压反应釜升温至140-160℃，并搅拌乳化；

8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤A)和步骤B)合并为一步进行。

9.根据权利要求1所述的复合蜡微乳液组合物在纺织品亲水平滑整理上的应用。