CN115216015B - 一种纤维润滑剂及其制备方法以及纤维润滑剂乳液 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及皮革和纺织加工技术领域，提供了一种纤维润滑剂及其制备方法以及纤维润滑剂乳液。本发明将聚醚改性硅油与脂肪酸、脂肪醇共同进行酯化反应，脂肪酸的羧基与脂肪醇以及聚醚改性硅油的羟基进行反应，从而通过化学反应将聚醚改性硅油和脂肪酸酯结合，大大提高聚醚改性硅油和脂肪酸酯的相容性，所得产品质量稳定，不易发生沉淀分离，且对皮革等纤维基材润滑加脂效果好。本发明的纤维润滑剂可以加水后直接使用，也可以与乳化剂、助溶剂混合后使用，加入乳化剂和助溶剂后乳液的稳定性更好。采用本发明的纤维润滑剂乳液处理皮革，能够获得较好的柔软度、表面手感和粒面平细度，并且处理后皮革的面积增加率大，得革率高。

Description

一种纤维润滑剂及其制备方法以及纤维润滑剂乳液
技术领域
本发明涉及皮革和纺织工业技术领域，尤其涉及一种纤维润滑剂及其制备方法以及纤维润滑剂乳液。
背景技术
为了避免皮革腐烂，保证鞣制过程鞣剂能进入到皮革中进行反应，制革时需要先通过浸灰工序把生皮浸泡在石灰溶液中处理，使纤维膨胀，将皮中的纤维间质和脂肪通过皂化的方式除去，使皮革胶原纤维得以充分疏松。为了使皮革恢复原来的柔软性和弹性，需要通过对坯革进行合理适当的加脂，让其吸收适量的加脂材料，使皮革胶原纤维得以润滑。其他纤维制品如纺织，造纸等工业的制品，也常常需要相似的操作。
脂肪酸酯是一类性能良好的润滑剂和表面活性剂，常用于纤维和橡胶制品的润滑处理，在皮革中可以使皮革胶原纤维疏松，避免纤维缠绕，改善纤维的分散性和浸润性，填充纤维间隙，增加皮革的厚度、丰满度和表面油润感。聚醚聚醚改性硅油对脂肪酸酯舒展润滑皮革的胶原纤维有良好的协同作用，可以进一步提高皮革的柔软度，现有技术中通常直接将聚醚聚醚改性硅油对脂肪酸酯复配使用，但硅油类产品与油脂的相容性不理想，容易从产品中沉淀分离，造成产品质量不稳定，通常需要加入噁唑烷等提高其相容性，但噁唑烷的鞣性较强，容易增加皮革的收敛性，在一定程度上削弱了产品的加脂润滑作用，降低得革率。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种纤维润滑剂及其制备方法以及纤维润滑剂乳液。本发明通过化学反应将聚醚改性硅油与脂肪酸酯结构，从而提高相容性，得到稳定性好的纤维润滑剂，并且该纤维润滑剂加脂润滑作用好，得革率高。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
一种纤维润滑剂的制备方法，包括以下步骤：
将脂肪酸、脂肪醇、聚醚改性硅油和酸性催化剂混合进行酯化反应，得到所述纤维润滑剂；所述脂肪醇和脂肪酸的摩尔比为1:(1～2)；所述聚醚改性硅油的质量为所述脂肪醇质量的10％～50％。
优选的，所述酯化反应的温度为120～180℃，反应时间为3～6h；所述酯化反应在脱水条件下进行。
优选的，所述脂肪酸为油酸、妥尔油脂肪酸和二聚酸的一种或多种；所述脂肪醇为聚酯多元醇和聚醚多元醇中的一种或多种。
优选的，所述聚酯多元醇为脂肪族聚酯多元醇、己内酯聚酯多元醇和混酸系聚酯多元醇中的一种或多种；所述聚醚多元醇为聚乙二醇和聚丙二醇中的一种或两种。
优选的，所述聚醚改性硅油为含氢硅油和环氧乙烷经加成反应得到的水溶性硅油。
优选的，所述酸性催化剂为浓硫酸、对甲苯磺酸或固体酸催化剂；所述酸性催化剂的质量为脂肪酸和脂肪醇总质量的1％～2％。
本发明还提供了上述方案所述制备方法制备得到的纤维润滑剂。
本发明还提供了一种纤维润滑剂乳液，以质量份计，包括上述方案所述的纤维润滑剂30～75份，乳化剂0～10份，助溶剂0～10份，水30～75份。
优选的，所述乳化剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚琥珀酸单酯磺酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯、烷基马来酸单酯盐、异辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯、脂肪酸甲酯聚氧乙烯醚、脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸盐、辛癸基葡糖苷和月桂基葡糖苷中的一种或多种。
优选的，所述助溶剂为乙醇、异丙醇、乙二醇、1,2-丙二醇、1,3丙二醇、2-甲基-2,4-戊二醇、异己二醇、聚乙二醇、乙二醇丁醚和乙二醇甲醚中的一种或多种。
本发明提供了一种纤维润滑剂的制备方法，包括以下步骤：将脂肪酸、脂肪醇、聚醚改性硅油和酸性催化剂混合进行酯化反应，得到所述纤维润滑剂；所述脂肪醇和脂肪酸的摩尔比为1:(1～2)；所述聚醚改性硅油的质量为所述脂肪醇质量的10％～50％。本发明将聚醚改性硅油与脂肪酸、脂肪醇共同进行酯化反应，脂肪酸的羧基与脂肪醇以及聚醚改性硅油的羟基进行反应，从而通过化学反应将聚醚改性硅油和脂肪酸酯结合，大大提高聚醚改性硅油和脂肪酸酯的相容性，所得产品质量稳定，不易发生沉淀分离，且对皮革等纤维基材润滑加脂效果好。此外，本发明在制备过程中无需添加有机溶剂溶解物料，不产生三废，对环境友好。
本发明还提供了一种纤维润滑剂乳液，包括上述方案所述的纤维润滑剂30～60份，乳化剂0～10份，助溶剂0～10份，水30～60份。本发明的纤维润滑剂可以加水后直接使用，也可以与乳化剂、助溶剂混合后使用，加入乳化剂和助溶剂后乳液的稳定性更好。实施例结果表明，采用本发明的纤维润滑剂乳液处理皮革，能够获得较好的柔软度、表面手感和粒面平细度，并且处理后皮革的面积增加率大，得革率高。
具体实施方式
本发明提供了一种纤维润滑剂的制备方法，包括以下步骤：
将脂肪酸、脂肪醇、聚醚改性硅油和酸性催化剂混合进行酯化反应，得到所述纤维润滑剂；所述脂肪醇和脂肪酸的摩尔比为1:(1～2)；所述聚醚改性硅油的质量为所述脂肪醇质量的10％～50％。
在本发明中，所述脂肪酸优选为油酸、妥尔油脂肪酸和二聚酸的一种或多种；所述油酸可以为动物油酸或植物油酸，本发明不做具体限定；所述脂肪醇优选为聚酯多元醇和聚醚多元醇中的一种或多种；聚酯多元醇优选为脂肪族聚酯多元醇、己内酯聚酯多元醇和混酸系聚酯多元醇中的一种或多种；所述脂肪族聚酯多元醇可以为饱和脂肪族聚酯多元醇或不饱和脂肪族聚酯多元醇，本发明不做具体限定，所述混酸系聚酯多元醇优选为聚乙二酸乙二醇酯二醇，所述聚乙二酸乙二醇酯二醇的平均分子量优选为500～1500，更优选为900～1100；所述聚醚多元醇优选为聚乙二醇和聚丙二醇中的一种或两种；所述聚乙二醇平均分子量优选为200～600，在本发明的具体实施例中，优选采用聚乙二醇400。
在本发明中，所述聚醚改性硅油优选为含氢硅油和环氧乙烷经加成反应得到的水溶性硅油；具体优选为嘉兴银城精细化工有限公司的YC204，道康宁公司的DC-190，山东大易化工有限公司DY-ET200和DY-ET203中的一种或几种。
在本发明中，所述脂肪醇和脂肪酸的摩尔比为1:(1～2)，优选为1:(1.3～1.5)；所述聚醚改性硅油的质量优选为所述脂肪醇质量的10％～50％，优选为15％～50％，进一步优选为20％～50％。
在本发明中，所述酸性催化剂为浓硫酸、对甲苯磺酸或固体酸催化剂；所述浓硫酸为市售浓度为98wt％的硫酸；本发明对所述固体酸催化剂的种类没有特殊要求，采用本领域技术人员熟知的能够催化酯化反应进行的固体酸催化剂均可。在本发明的具体实施例中，所述固体酸催化剂优选为市售的固体酸催化剂SQ-1-Z(购买自曲阜市圣泉催化应用科技有限公司)或对甲苯磺酸；所述酸性催化剂的质量优选为脂肪酸和脂肪醇总质量的1％～2％，优选为1.2％～1.8％；在本发明的具体实施例中，当采用固体酸催化剂时，优选在反应完毕后将固体酸催化剂过滤分离，洗涤后可重复使用；当采用对甲苯磺酸和浓硫酸为催化剂时，则催化剂溶解在产品中。
在本发明中，所述酯化反应的温度优选为120～180℃，更优选为120～170℃，反应时间优选为3～6h，更优选为4～5h；所述酯化反应优选在脱水条件下进行。在本发明的具体实施例中，优选先将脂肪酸加入反应设备中，升温至50℃后加入脂肪醇和聚醚改性硅油，然后升温至120～180℃进行酯化反应，反应过程中打开排气管将生成的水分以水蒸气形式排出，反应完毕后，降温至50～60℃，即得到所述纤维润滑剂。在所述酯化反应过程中，脂肪酸的羧基与脂肪醇和聚醚改性硅油的羟基发生反应，所得产物为脂肪酸和脂肪醇以及聚醚改性硅油酯化后的产物，为混合物。
本发明还提供了上述方案所述制备方法制备得到的纤维润滑剂。本发明通过化学反应将聚醚改性硅油和脂肪酸酯结合，所得纤维润滑剂稳定性好，加脂效果好。
本发明还提供了一种纤维润滑剂乳液，以质量份计，包括上述方案所述的纤维润滑剂30～75份，乳化剂0～10份，助溶剂0～10份，水30～75份。
以质量份计，本发明提供的纤维润滑剂乳液包括纤维润滑剂30～75份，优选为40～60份；所述纤维润滑剂为上述方案所述的纤维润滑剂，在此不再赘述。
以纤维润滑剂的质量份计，本发明提供的纤维润滑剂乳液包括乳化剂0～10份，优选为1～6份。在本发明中，所述乳化剂优选为脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚琥珀酸单酯磺酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯、烷基马来酸单酯盐、异辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯、脂肪酸甲酯聚氧乙烯醚、脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸盐、辛癸基葡糖苷和月桂基葡糖苷中的一种或多种。
以纤维润滑剂的质量份计，本发明提供的纤维润滑剂乳液包括乳化剂助溶剂0～10份，优选为2～6份。在本发明中，所述助溶剂优选为乙醇、异丙醇、乙二醇、1,2-丙二醇、1,3丙二醇、2-甲基-2,4-戊二醇、异己二醇、聚乙二醇、乙二醇丁醚和乙二醇甲醚中的一种或多种。
以纤维润滑剂的质量份计，本发明提供的纤维润滑剂乳液包括水30～75份，更优选为40～60份。在本发明中，所述水优选为蒸馏水，本发明通过控制蒸馏水的用量调节所得纤维润滑剂乳液的质量分数，具体优选将所得纤维润滑剂乳液的质量分数调节至50％。
在本发明中，所述乳化剂和助溶剂的添加量均可以为0，此时所述纤维润滑剂乳液仅由纤维润滑剂和蒸馏水组成，本发明制备的纤维润滑剂具有自乳化性，分散于水中后可以形成乳液，该乳液可以直接使用，添加乳化剂和助溶剂后，可以进一步提高所述纤维润滑剂乳液的稳定性。
本发明对所述纤维润滑剂乳液的制备方法没有特殊要求，将上述组分混合均匀即可。在本发明的具体实施例中，在制备得到纤维润滑剂后，直接向所述纤维润滑剂中加入乳化剂、助溶剂和水即可。
本发明提供的纤维润滑剂乳液加脂效果好，可用于纤维基材的加脂中，所述纤维基材优选为皮革、纺织布料、纸张、无纺布或超纤；本发明对所述应用的具体方法没有特殊要求，采用本领域技术人员熟知的应用方法即可。所述纤维润滑剂乳液可以单独作为加脂剂使用，也可以与其他常见加脂剂复配后使用，本发明不做限定。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
将油酸280g加入到反应设备中，升温到50℃，加入聚乙二醇400280g，聚醚改性硅油YC204(来自嘉兴银城精细化工有限公司)140g，加入固体酸催化剂SQ-1-Z(来自曲阜市圣泉催化应用科技有限公司)5.6g，升温到180℃反应4h，期间打开排气管将生成的水分以水蒸气形式排出，降温到50-60℃，即得到纤维润滑剂，向所得纤维润滑剂中加入脂肪醇聚氧乙烯醚35g、异丙醇15g，蒸馏水750g，调整为50wt％的含量。
实施例2
将二聚酸560g加入到反应设备中，升温到50℃，加入聚己二酸乙二醇酯二醇(分子量约为1000)500g，聚醚改性硅油DC-190(来自道康宁公司)150g，加入对甲苯磺酸20g，升温到120℃反应6h，期间打开排气管将生成的水分以水蒸气形式排出，降温到50～60℃，即得到纤维润滑剂，加入脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸盐100g、2-甲基-2,4-戊二醇90g，蒸馏水1400g，调整为50wt％的含量。
将实施例1～2制备的纤维润滑剂(未加水、乳化剂和助溶剂)在50℃下保温30天，结果表明，所得纤维润滑剂没有出现沉淀分离现象。将实施例1～2制备的纤维润滑剂乳液在室温下放置1年，结果表明，所得纤维润滑剂乳液没有出现沉淀分层现象，以上结果表明，本发明制备的纤维润滑剂以及乳液稳定性好。
对比例1
将脂肪酸酯和聚醚改性硅油复配使用，具体步骤如下：
加入油酸70kg和催化剂0.5kg，升温至90℃，在1h内加入聚乙二醇PEG400105kg，然后升温至180℃，反应3h，酸值不再变化，水溶性合格，降温至40℃以下过滤催化剂放料，得到红棕色透明油状液体的合成鲸蜡油。
向所得合成鲸蜡油中加入16kg的噁唑烷、3.5kg的聚醚改性硅油和12kg的亚硫酸化鱼油，然后加入去离子水161kg调整至50wt％的含量，得到红棕色透明的合成鲸蜡油复合加脂剂367.5kg。
将对比例1合成的加脂剂在室温下放置30天，结果表明，第11天时出现沉淀分层现象。
应用例
取牛皮蓝湿革相同部位三块，回软，铬复鞣，中和复鞣按常规工艺操作，排水后进入加脂工序，分别加入实施例1、实施例2所述的纤维润滑剂、对比例1的加脂剂，添加量均占蓝湿皮重的15％，在转鼓中处理1.5小时，温度50℃，然后加入蓝湿皮重1.2％的甲酸进行固定，用三倍水稀释后，分三次加入，每次间隔10分钟，最后水洗后取出进行真空干燥，测试皮革性能，结果如表1所示：
表1实施例1～2和对比例1的加脂效果
加脂剂 柔软度 表面手感 粒面平细度 面积变化
实施例1 2.603 滑爽 平细 1.05
实施例2 2.617 滑爽 平细 1.04
对比例1 2.422 油润 紧实 1.01
其中，柔软度采用皮革柔软度测试仪DY-4023进行测试，表面手感粒面平细度由制革工程师主观评价，面积变化是指蓝湿皮加脂后与加脂前面积的比值。
由表1可以看出，采用本发明提供的纤维润滑剂处理皮革，能够获得较好的柔软度、表面手感和粒面平细度，采用对比例1中的润滑剂处理后，皮革的柔软度低于实施例1～2，并且粒面平细度较差；此外，采用本发明的润滑剂加脂后，皮革的面积增加方面比对比例1的加脂剂要好，说明本发明的润滑剂处理皮革的得革率更高。对于其他纤维基材，如纺织布料，纸张，无纺布，超纤等，有理由相信，本发明所提供的纤维基材润滑剂微乳液也可以起到良好的润滑作用。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种纤维润滑剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将脂肪酸、脂肪醇、聚醚改性硅油和酸性催化剂混合进行酯化反应，得到所述纤维润滑剂；所述脂肪醇和脂肪酸的摩尔比为1:(1～2)；所述聚醚改性硅油的质量为所述脂肪醇质量的10％～50％；
所述脂肪酸为油酸、妥尔油脂肪酸和二聚酸的一种或多种；所述脂肪醇为聚酯多元醇和聚醚多元醇中的一种或多种；所述聚酯多元醇为脂肪族聚酯多元醇、己内酯聚酯多元醇和混酸系聚酯多元醇中的一种或多种；所述聚醚多元醇为聚乙二醇和聚丙二醇中的一种或两种。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述酯化反应的温度为120～180℃，反应时间为3～6h；所述酯化反应在脱水条件下进行。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚醚改性硅油为含氢硅油和环氧乙烷经加成反应得到的水溶性硅油。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述酸性催化剂为浓硫酸、对甲苯磺酸或固体酸催化剂；所述酸性催化剂的质量为脂肪酸和脂肪醇总质量的1％～2％。
5.权利要求1～4任意一项所述制备方法制备得到的纤维润滑剂。
6.一种纤维润滑剂乳液，其特征在于，以质量份计，包括权利要求5所述的纤维润滑剂30～75份，乳化剂1～10份，助溶剂0～10份，水30～75份。
7.根据权利要求6所述的纤维润滑剂乳液，其特征在于，所述乳化剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚琥珀酸单酯磺酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯、烷基马来酸单酯盐、异辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯、脂肪酸甲酯聚氧乙烯醚、脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸盐、辛癸基葡糖苷和月桂基葡糖苷中的一种或多种。
8.根据权利要求6所述的纤维润滑剂乳液，其特征在于，所述助溶剂为乙醇、异丙醇、乙二醇、1,2-丙二醇、1,3丙二醇、2-甲基-2,4-戊二醇、异己二醇、聚乙二醇、乙二醇丁醚和乙二醇甲醚中的一种或多种。
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