CN114561801A - 一种高效环保的涤纶fdy油剂极其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于涤纶长丝加工领域，具体涉及一种涤纶纺丝用FDY油剂。本发明一种高效环保的涤纶FDY油剂，包括55‑65份耐热高效复合平滑剂，10‑20份复合乳化剂，5‑10份复合抗静电剂，6‑10份复合集束剂，2‑5份快速润湿渗透剂，2‑5份平衡调节剂，1‑2份增稠剂，0.2‑0.5份高效油品抗氧剂，防腐剂和水；所述耐热高效复合平滑剂包括白油，环烷油，所述耐热高效复合平滑剂还包括脂肪醇油酸酯或多元醇油酸酯中的一种或两种。本发明旨在提供一种涤纶FDY纺丝油剂，具有高效的平滑性、润湿性和抗静电性能，可纺性好、耐热性高等综合优异性能，符合环保要求的高端油剂。

Description

一种高效环保的涤纶FDY油剂极其制备方法
技术领域
本发明属于涤纶长丝加工领域，具体涉及一种涤纶纺丝用FDY油剂。
背景技术
涤纶是产量最大的化学纤维，涤纶的FDY，也即全拉伸丝，其生产工序包括熔体挤出、纺丝牵伸、冷却固化、热辊拉伸、热辊定型、集束卷绕等工序。纺丝油剂在保障合成纤维纺丝过程中纤维的表面平滑、条干均一、不断丝和丝条的集束性以及卷绕匀整等发挥着不可或缺作用。相对应的油剂组分包含了水、平滑剂、乳化剂、润湿剂、抗静电剂、集束剂、热稳定剂、抗氧剂、防腐剂等众多组分。油剂一般配成水乳液施加到纤维上，要求油剂和配制成的乳液均一稳定。目前的FDY油剂依然是进口油剂性能要优于国产油剂，高端FDY油剂依然依靠进口。对比以日本竹本油脂为代表的进口油剂，国产油剂的不足体现在：一、国产油剂还存在纺丝毛丝率和断头率高，油剂效率较低，往往需要较大的油剂投量才能保证纺丝的顺利进行；二、国产油剂还存在热稳定性不佳的问题。纺丝过程的热辊温度通常在130℃以上，第二热辊的温度有时可达190 ℃，油剂的功能组分多且相互发生作用。一种功能组分的热稳定性差就有可能导致油剂整体热性能的弱化，导致诸多纺丝问题的产生，尤其是平滑性能下降导致毛丝和断头的发生，因为施加到纤维表面上的油剂水乳液在蒸干水后粘度受温度和浓度影响，而平滑性能与粘度直接相关。三、国产油剂还存在着发烟和结焦以及结焦难清洗等问题。FDY纤维在纺丝之后将直接用于染色和织造整理等，在此之前，残余的油剂需要彻底的清除，而结焦会严重影响纺丝后期纤维的平滑性和条干均匀性。
发明内容
本发明旨在提供一种涤纶FDY纺丝油剂，具有高效的平滑性、润湿性和抗静电性能，可纺性好、耐热性高等综合优异性能，符合环保要求的油剂。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种高效环保的涤纶FDY油剂，包括55-65份耐热高效复合平滑剂，10-20份复合乳化剂，5-10份复合抗静电剂，6-10份复合集束剂，2-5份快速润湿渗透剂，2-5份平衡调节剂，1-2份增稠剂，0.2-0.5份高效油品抗氧剂，防腐剂和水；所述耐热高效复合平滑剂包括白油，环烷油，所述耐热高效复合平滑剂还包括脂肪醇油酸酯或多元醇油酸酯中的一种或两种。
所述复合乳化剂为月桂醇3-5EO醚，鲸蜡醇9-15EO醚，腰果酚聚氧乙烯醚，月桂醇醚硫酸酯钠等一种或多种的混合。
所述复合乳化剂为腰果酚聚氧乙烯醚。复合乳化剂使用天然来源的腰果酚聚氧乙烯醚替代APEO，可以同时提高油剂的渗透性能，增强润湿和抗静电能力，且易生物降解，符合环保要求。
所述复合集束剂采用月桂酰二乙醇胺，椰子油酸二乙醇酰胺，油酸三乙醇胺、聚乙二醇油酸酯、聚乙二醇月桂酸酯等一种或多种。
所述复合抗静电剂为月桂醇聚氧乙烯醚磷酸酯钾，仲烷基磺酸钠，月桂醇聚氧乙烯醚等的一种或多种；所述快速润湿渗透剂为辛癸醇磷酸酯，癸醇聚氧乙烯醚，快T的一种或两种。
所述增稠剂为PEG2000；所述平衡调节剂为油酸、十二醇或辛醇中的一种或多种。
所述防腐剂为N, N’-亚甲基双吗啉、N-辛基异噻唑啉酮其中一种或两种；所述高效油品抗氧剂为酚型抗氧剂（如受阻酚、含硫醚结构的受阻酚酯、多环受阻酚或烷基硫代受阻酚中的一种或两种）。高效油品抗氧剂改善热稳定性，同时选用高耐热的化合物，避免耐热性差的蓖麻油聚氧乙烯醚，棕榈油酸酯类、脂肪胺聚氧乙烯醚类，脂肪醇（醚）羧酸钠类的使用，有效改善发烟和结焦问题，减少对环境的烟气污染。
一种高效环保的涤纶FDY油剂的制备方法，包括如下步骤：
（1）先在30℃的去离子水中边搅拌边以细流方式缓慢加入复合乳化剂、耐热高效复合平滑剂和复合抗静电剂，加入后继续搅拌20-30分钟；
（2）在搅拌后的溶液里加入复合集束剂和快速润湿渗透剂，升温至50℃，继续搅拌20分钟；
（3）接着向溶液中加入平衡调节剂、增稠剂、防腐剂和高效油品抗氧剂，搅拌60分钟；
（4）搅拌结束后，对混合液进行冷却，过滤即得油剂。
本发明的耐热高效复合平滑剂选用有较高油膜强度和粘温性能且有良好配伍性的多元醇油酸酯类和环烷基油与白油和脂肪酸油酸酯复合组成，可以解决白油和一元醇脂肪酸酯作为平滑剂油膜强度较差、高温平滑性不够、不能满足高速纺丝牵伸罗拉的平滑要求的问题，从而高效的改善可纺性能。耐热高效复合平滑剂选用有较高油膜强度和粘温性能且有良好配伍性的多元醇油酸酯类和环烷基油与白油和脂肪醇油酸酯复合组成，可以使复合平滑剂在纺丝牵伸热辊的高温作用下依然能在丝束表面保持高的油膜强度和适当的粘度，从而解决白油和一元醇脂肪酸酯作为平滑剂油膜强度较差、高温平滑性不够、不能满足高速纺丝牵伸罗拉的平滑要求的问题，高效的改善可纺性能；即本发明的耐热高效复合平滑剂是根据纺丝油剂的特征，所特别改进的。
同时本发明油剂配成水乳液的形式以一定速度喷涂到涤纶纤维上，涤纶纤维表面是疏水的，并且处于高速的运行状态，水乳液需要有较好的快速润湿性能才能很好的亲附在纤维上，国产油剂润湿渗透性不足，需要使用较大的油剂量才能满足油剂上油率和平滑性的要求。本发明通过使用快速润湿剂，如快T，辛癸醇磷酸酯，配合增稠剂改善油剂乳液在纤维表面的亲附，降低上油过程的损失，大大提高油剂的利用率。
本发明的有益效果是：环烷油和脂肪醇油酸酯与白油复合相比白油具有更高效的平滑性能和油膜强度，三羟甲基丙基三油酸酯，季戊四醇油酸酯和月桂酰二乙醇胺都具有良好的耐热性和粘浓特性，很好提高油剂的高温平滑性能；腰果酚聚氧乙烯醚可以很好的提高油剂的渗透性能，增强润湿和抗静电能力；以高级脂肪酸三乙醇胺盐和聚氧乙烯醚脂肪酸酯作为复合集束剂可以很好的提升油剂的集束性能；该油剂在各种湿度下都具有良好的抗静电效果，可纺性好，没有异常的断头，同时油剂中添加防腐剂，油剂的稳定性好，配置好的乳液能进行长时间的使用，无腐败的现象。本发明提供的涤纶FDY油剂不仅克服了现有FDY油剂用油嘴上油时飞溅的问题，减少了油剂的损耗，还大大改善了油剂纺丝时的发烟问题，且可纺性好，原料来源易得，成分对环境无害。
具体实施方式
实施例1
油剂各组分及重量百分含量如下：
耐热高效复合平滑剂57份：其中26#白油32份，月桂醇油酸酯13份，KN40环烷油8份，三羟甲基丙基三油酸酯4份；
复合乳化剂13份：其中腰果酚聚氧乙烯醚（8EO) 4份，聚氧乙烯醚400双月桂酸酯3份和6份AEO5，
复合抗静电剂8份：其中月桂醇聚氧乙烯醚（3EO）磷酸酯钾5份，仲十二烷基磺酸钠3份；
复合集束剂8份：其中油酸三乙醇酰胺（1:1）3份，聚氧乙烯醚600油酸酯5份；
快速润湿渗透剂：2份快T，
其他添加剂：2份PEG2000，1份植物油酸，0.2份防腐剂，0.2份高效油品抗氧剂，0.5份辛醇；8.1份水。
上述高效环保的涤纶FDY油剂的制备方法，包括如下步骤：
（1）先在30℃的去离子水中边搅拌边以细流方式缓慢加入复合乳化剂、耐热高效复合平滑剂和复合抗静电剂，加入后继续搅拌20-30分钟；
（2）在搅拌后的溶液里加入复合集束剂和快速润湿渗透剂，升温至50℃，继续搅拌20分钟；
（3）接着向溶液中加入平衡调节剂、增稠剂、防腐剂和高效油品抗氧剂，搅拌60分钟；
（4）搅拌结束后，对混合液进行冷却，过滤即得油剂。
实施例2
油剂各组分及重量百分含量如下：
耐热高效复合平滑剂57份：其中26#白油35份，月桂醇油酸酯10份，KN40环烷油8份，三羟甲基丙基三油酸酯4份；
复合乳化剂13份：其中腰果酚聚氧乙烯醚（8EO) 4份，聚氧乙烯醚400双月桂酸酯3份，以及6份AEO5；
复合抗静电剂8份：其中月桂醇聚氧乙烯醚（3EO）磷酸酯钾5份，仲十二烷基磺酸钠3份；
复合集束剂9份：其中油酸三乙醇酰胺（1:1）3份，聚氧乙烯醚600油酸酯6份；
快速润湿渗透剂：2份快T；
添加剂：2份PEG2000，1份植物油酸，0.2份防腐剂，0.2份高效油品抗氧剂，0.2份十二醇；7.4份水。
制备方法同实施例1。
实施例3
油剂各组分及重量百分含量如下：
耐热高效复合平滑剂59份：其中26#白油35份，月桂醇油酸酯12份，KN40环烷油8份，季戊四醇油酸酯4份；
复合乳化剂13份：其中腰果酚聚氧乙烯醚（8EO) 4份，聚氧乙烯醚400双月桂酸酯3份，以及6份AEO5；
复合抗静电剂7份：其中月桂醇聚氧乙烯醚（3EO）磷酸酯钾5份，仲十二烷基磺酸钠3份；
复合集束剂8份：其中油酸三乙醇酰胺（1:1）3份，聚氧乙烯醚600油酸酯6份；
快速润湿渗透剂：2份辛癸醇磷酸酯；
添加剂：2份PEG2000，1份植物油酸，0.2份防腐剂，0.2份高效油品抗氧剂，0.5份十二醇；7.1份水。
制备方法同实施例1。
实施例4
油剂各组分及重量百分含量如下：
耐热高效复合平滑剂62份：其中26#白油37份，月桂醇油酸酯13份，KN40环烷油8份，季戊四醇油酸酯4份；
复合乳化剂12份：其中腰果酚聚氧乙烯醚（8EO) 5份，聚氧乙烯醚400双月桂酸酯3份，以及4份AEO7；
复合抗静电剂6份：其中月桂醇聚氧乙烯醚（3EO）磷酸酯钾2份，仲十二烷基磺酸钠4份；
复合集束剂6份：其中油酸三乙醇酰胺（1:1）4份，聚氧乙烯醚600油酸酯2份；
快速润湿渗透剂：2份辛癸醇磷酸酯；
添加剂：2份PEG2000，1份植物油酸，0.2份防腐剂，0.2份高效油品抗氧剂，0.5份十二醇；8.1份水。
制备方法同实施例1。
指标和性能测试方法：
1、润湿性能：采用最大泡压法测动态表面张力来表征；以气泡陈化时间10 ms的表面张力值作为快速润湿性能的评价。
2、断裂强度、断裂伸长率：按GB 9997-88《化学纤维单纤维断裂强力和断裂伸长的测定》进行测定。
3、发烟测试：采用目测法，将1.0 mL油剂样品加入到耐热玻璃管中，敞口阶梯升温到130 ℃，140 ℃，150 ℃，分别恒温5 min后观察烟雾生成情况。
4、结焦性能测试：将1.0 ml油剂样品滴到钢试片上，放入烘箱中180摄氏度恒温20min，然后冷却至室温，观察焦油生成量。
5.油膜强度测试：采用四球摩擦试验机测试最大无咬合力为油膜强度。
本发明各项物理化学指标与进口竹本油剂和国产某油剂的比较见表1。
表1
Figure 319897DEST_PATH_IMAGE001
从表1可以看到本发明的四个实施例的各种物理化学指标都接近甚至超过进口油剂，优于试验的国产油剂。
本发明的油剂应用性能与进口竹本油剂和国产某油剂的比较见表2。
表2
Figure 174720DEST_PATH_IMAGE002
从表2可以看到本发明的四个实施例的应用性能指标都优于进口竹本油剂。
表3.纺丝试验
Figure 954458DEST_PATH_IMAGE003
注：纺丝油剂在同样条件的16个纺位上使用了15天时间，纺丝速度为4500 m/min，纤维规格为150D/96f，GR2温度为133℃。
从表3的纺丝情况来看，本发明的油剂四个实施例均可以在较低上油率时使纺丝过程顺利进行，纤维质量达到甚至好于进口竹本油剂的水平，同时发烟和结焦情况要明显好于竹本和国产油剂。
上述实施例仅用于解释说明本发明的发明构思，而非对本发明权利保护的限定，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种高效环保的涤纶FDY油剂，其特征在于：包括55-65份耐热高效复合平滑剂，10-20份复合乳化剂，5-10份复合抗静电剂，6-10份复合集束剂，2-5份快速润湿渗透剂，2-5份平衡调节剂，1-2份增稠剂，0.2-0.5份高效油品抗氧剂，防腐剂和水；所述耐热高效复合平滑剂包括白油，环烷油，所述耐热高效复合平滑剂还包括脂肪醇油酸酯或多元醇油酸酯中的一种或两种。
2.如权利要求1所述的一种高效环保的涤纶FDY油剂，其特征在于：所述复合乳化剂为月桂醇3-5EO醚，鲸蜡醇9-15EO醚，腰果酚聚氧乙烯醚，月桂醇醚硫酸酯钠等一种或多种的混合。
3.如权利要求1所述的一种高效环保的涤纶FDY油剂，其特征在于：所述复合乳化剂为腰果酚聚氧乙烯醚。
4.如权利要求1所述的一种高效环保的涤纶FDY油剂，其特征在于：所述复合集束剂采用月桂酰二乙醇胺，椰子油酸二乙醇酰胺，油酸三乙醇胺、聚乙二醇油酸酯、聚乙二醇月桂酸酯等一种或多种。
5.如权利要求1所述的一种高效环保的涤纶FDY油剂，其特征在于：所述复合抗静电剂为月桂醇聚氧乙烯醚磷酸酯钾，仲烷基磺酸钠，月桂醇聚氧乙烯醚等的一种或多种；所述快速润湿渗透剂为辛癸醇磷酸酯，癸醇聚氧乙烯醚，快T的一种或两种。
6.如权利要求1所述的一种高效环保的涤纶FDY油剂，其特征在于：所述增稠剂为PEG2000；所述平衡调节剂为油酸、十二醇或辛醇中的一种或多种。
7.如权利要求1所述的一种高效环保的涤纶FDY油剂，其特征在于：所述防腐剂为N,N’-亚甲基双吗啉、N-辛基异噻唑啉酮其中一种或两种；所述高效油品抗氧剂为酚型抗氧剂。
8.一种如权利要求1所述的高效环保的涤纶FDY油剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）先在30℃的去离子水中边搅拌边以细流方式缓慢加入复合乳化剂、耐热高效复合平滑剂和复合抗静电剂，加入后继续搅拌20-30分钟；
（2）在搅拌后的溶液里加入复合集束剂和快速润湿渗透剂，升温至50℃，继续搅拌20分钟；
（3）接着向溶液中加入平衡调节剂、增稠剂、防腐剂和高效油品抗氧剂，搅拌60分钟；
（4）搅拌结束后，对混合液进行冷却，过滤即得油剂。
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