CN1292026C - 纯油整理组合物和用其处理的纤维纱线 - Google Patents

纯油整理组合物和用其处理的纤维纱线 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种纯油整理组合物,它包含(A)100重量份在25℃的温度下粘度为3-70mm2/s的聚二甲基硅氧烷油或液体烷属烃;和(B)0.5-100重量份有机聚硅氧烷树脂,其含有硅烷醇基和与硅键合的烷氧基,和其中全部硅氧烷单元的20mol%或更多是用分子式C3H7SiO3/2表示的硅氧烷单元。该组合物可用于处理纤维纱线。

Description

纯油整理组合物和用其处理的纤维纱线
[0001]本发明涉及用于处理纤维纱线的纯油整理组合物,其具有改进的储存稳定性和抗静电性能,和用该纯油整理组合物处理的纤维纱线。
[0002]各种聚硅氧烷在纯油类处理剂中具有广泛的应用,其得到它们的名字是因为它们不含任何水或溶剂。例如,提出使用聚戊基硅氧烷和聚二甲基硅氧烷的混合物作为斯潘德克斯或类似弹性长丝的润滑改进剂(参见日本专利公布(下文称为Kokoku)No.昭42-8438)。然而,这种油类处理剂利用昂贵的聚戊基硅氧烷。此外,可通过改变在该组合物内包含的硅烷醇基的用量,以及通过改变抗静电性能,来实现聚戊基硅氧烷的生产。通过结合二甲基硅氧烷油与MQ类有机硅树脂和DT类有机硅树脂的共聚产物而获得的纱线处理组合物(参见Kokoku No.昭63-12197)也是已知的。前述有机硅树脂的共聚产物的缺点是,难以控制有机硅树脂的共聚和所得油类处理剂的抗静电性能易于改变。
[0003]本发明的一个目的是提供纯油整理组合物,它具有优良的储存稳定性和抗静电性能。
[0004]本发明涉及纯油整理组合物,它包含:
(A)100重量份在25℃下的粘度为3-70mm2/s的聚二甲基硅氧烷油或液体烷属烃;
(B)0.5-100重量份有机聚硅氧烷树脂,其含有硅烷醇基和与硅键合的烷氧基,和全部硅氧烷单元的20mol%或更多用分子式C3H7SiO3/2表示。
这种纯油整理组合物尤其用于处理纤维纱线。
[0005]组分(A)是本发明组合物的主要组分。其功能是赋予纤维纱线光滑度。建议在该组分中使用的聚二甲基硅氧烷油或液体烷属烃在25℃下的粘度为3-70mm2/s,优选3-50mm2/s,和甚至更优选3-30mm2/s。这是因为,若粘度低于3mm2/s,则处理过的纱线的光滑度不足,和若粘度超过70mm2/s,则太多的处理剂将粘着到纤维长丝上。组分(A)的聚二甲基硅氧烷油的分子结构可以是直链、环状或部分支化的分子结构。在直链或部分支化的分子结构的情况下,建议用诸如三烷基甲硅烷氧基或羟基之类的基团使分子端基封端。可用于组分(A)的液体烷属烃应当具有高的纯度、无色,和没有味道与臭味。
[0006]组分(B)是本发明组合物的特征组分和包括与组分(A)相容的有机聚硅氧烷树脂。要求该有机聚硅氧烷树脂中所有硅氧烷单元的20mol%或更多用分子式C3H7SiO3/2表示,和前述树脂的每一分子含有一个或多个硅烷醇基和一个或多个与硅键合的烷氧基。建议该组分除了含有前述的硅氧烷单元以外,还含有分子式C3H7(HO)a(R′O)bSiO(3-a-b)/2的硅氧烷单元,其中每一R′独立地选自具有1-8个碳原子的烷基和具有1-8个碳原子的烷氧基亚烷基。可用作R′的烷基的实例包括甲基、乙基、丙基、丁基、己基和辛基。可用作R′的烷氧基亚烷基的实例包括甲氧基亚乙基和乙氧基亚乙基。从与组分(A)更好的相容性的角度考虑,最优选R′基独立地选自具有3-8个碳原子的烷基和具有3-8个碳原子的烷氧基亚烷基,其中甚至更优选具有3-8个碳原子的烷基。在上述分子式中,0<a≤2;0<b≤2;和0<(a+b)≤2。建议包含在组分(B)内的硅烷醇基的用量大于烷氧基的用量,以便a>b。分子式C3H7SiO3/2的硅氧烷单元优选占全部硅氧烷单元的20-95mol%,而分子式C3H7(HO)a(R′O)bSiO(3-a-b)/2的硅氧烷单元优选占全部硅氧烷单元的5-80mol%。这两种硅氧烷单元之和应当是全部硅氧烷单元的40mol%或更高,和优选应当占60-100mol%。
[0007]可用下述平均组成分子式表示有机聚硅氧烷树脂:
(C3H7SiO3/2)x[C3H7(HO)a(R′O)bSiO(3-a-b)/2]y{RcSiO(4-c/2)}z
其中R′、a和b如上所定义;各R独立地选自苯基、具有1-10个碳原子的烷基、羟基或烷氧基。烷基的实例包括甲基、乙基、丁基、己基、辛基和癸基。从与组分(A)的相容性的角度考虑,最优选甲基。烷氧基可与前述的(R′O)基团相同;c介于0至3;x>0,y>0,z≥0,(x+y+z)=1,和x/(x+y+z)≥0.2。另外,建议(x+y)/(x+y+z)≥0.4,和更优选(x+y)/(x+y+z)≥0.6。组分(B)的重均分子量应当在800-20000范围内,优选1000-8000。组分(B)的实例包括下述有机聚硅氧烷树脂,其中a为1或2,和b为1或2:
(C3H7SiO3/2)0.5[C3H7(HO)aSiO(3-a)/2]0.3[C3H7(C2H5O)bSiO(3-b)/2]0.2
(C3H7SiO3/2)0.4[C3H7(HO)aSiO(3-a)/2]0.4[C3H7(C3H7O)bSiO(3-b)/2]0.2
(C3H7SiO3/2)0.4(CH3SiO3/2)0.2[C3H7(HO)aSiO(3-a)/2]0.32[C3H7(C3H7O)bSiO(3-b)/2]0.08
(C3H7SiO3/2)0.4((CH3)2SiO2/2)0.2[C3H7(HO)aSiO(3-a)/2]0.32[C3H7(C4H9O)bSiO(3-b)/2]0.08,和
(C3H7SiO3/2)0.4(C6H5SiO3/2)0.2[C3H7(HO)aSiO(3-a)/2]0.32[C3H7(C3H7O)bSiO(3-b)/2]0.08
[0008]通过水解一种有机烷氧基硅烷或多种有机烷氧基硅烷来获得组分(B)。例如,它可通过水解丙基三甲氧基硅烷、丙基三乙氧基硅烷、丙基三(正丙氧基)硅烷、丙基三(异丙氧基)硅烷,或者通过共水解前述丙基烷氧基硅烷和各种烷氧基硅烷来生产。这些烷氧基硅烷的实例包括甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、甲基三(异丙氧基)硅烷、二甲基二甲氧基硅烷和苯基三甲氧基硅烷。也可在醇存在下水解丙基三氯硅烷。在此情况下,可通过添加甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷、苯基三氯硅烷或类似的氯代硅烷和甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、甲基三(异丙氧基)硅烷或类似的甲基烷氧基硅烷,从而进行共水解。适用于这些目的的醇包括甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、丁醇、甲氧基乙醇、乙氧基乙醇或类似的醇。可同时使用的烃类溶剂的实例包括甲苯、二甲苯或类似的芳烃;己烷、庚烷、异辛烷或类似的直链或部分支化的饱和烃;和环己烷或类似的脂族烃。
[0009]对于每100重量份的组分(A)来说,应当以0.5-100重量份,优选10-70重量份的用量使用组分(B)。若以小于可允许的下限量使用它,将不能显示出其性能。然而,若以超过推荐的上限量使用它,则太多的组分(B)将粘着到处理产物上。
[0010]仅仅通过混合前述组分(A)和(B)来生产本发明的组合物。视需要,除了前述组分以外,本发明的组合物还可与各种添加剂配混。这种添加剂可包括对纤维纱线具有防粘特征的高级脂肪酸的金属盐,例如硬脂酸镁、硬脂酸锌、硬脂酸钙和硬脂酸钡。视需要,该组合物可与防腐剂和抗电荷剂结合。然而,该组合物不应当含有醚改性的聚有机硅氧烷,如用环氧乙烷改性的聚有机硅氧烷,或用环氧丙烷改性的聚有机硅氧烷。
[0011]可例如通过在本发明组合物的处理浴中浸渍,接着辊压(roll expression),或者通过使行进的纤维纱线与蘸料辊接触,从而用该组合物处理纤维纱线。对于本发明组合物来说,通常优选的添加量可以不同,这取决于纤维纱线的类型,但优选在0.05-9.0wt%范围内。可用本发明组合物处理的纤维纱线的类型包括,例如天然纤维,如羊毛、蚕丝、亚麻、棉花、安哥拉山羊毛和马海毛;再生纤维如人造丝(Rayon)和本伯格铜铵丝(Bemberg);半合成纤维如乙酸酯纤维;和合成纤维如聚酯、聚酰胺、聚丙烯腈、聚氯乙烯、维尼纶、聚乙烯、聚丙烯和聚氨酯(Spandex)。此处所使用的词汇“纱线”是指连续的长丝纱线、短纤纱或丝束。
[0012]以上所述的纯油处理剂的特征在于改进的抗静电性能,与其它组分的优良相容性和改进的储存稳定性。这是由于使用具有特定分子结构的组分(B)而实现的。此外,由于可相对低成本地合成组分(B),因此可在商业生产中有利地使用本发明的组合物。
[0013]现参考实践实施例描述本发明。在以下所述的实施例中,“份”是指“重量份”,“%”是指“wt%”,和粘度是在25℃下的数值。通过以下所述的方法测量储存稳定性和相容性。
[0014]相容性-在制备之后立即将20cc的纯油纤维处理组合物放置在玻璃瓶内,和目测它的外观。根据下述等级评定相容性:
○:表示均匀溶解和透明
△:表示略微白色的浊度
×:表示明显白色的浊度
[0015]储存稳定性-将纯油纤维处理组合物放置在玻璃瓶内并在25℃下储存1周,然后目测。根据下述等级评定储存稳定性:
○:表示均匀溶解和透明
△:表示略微分离和沉淀
×:表示明显分离和沉淀
[0016]合成实施例1
向配有冷却管、温度计和搅拌器的四颈烧瓶中装载722g正丙基三氯硅烷和488g甲苯。在搅拌组分的同时,逐滴添加137g水和317g异丙醇的混合物。一旦加完,加热混合物到70℃并搅拌30分钟。然后冷却混合物,和除去分离的水层。然后用水三次洗涤有机层。合并该产物与在其内溶解了10g氢氧化钠的1000g水,和混合各组分1小时,并用水洗涤三次。用分水管替换冷却管,加热产物,共沸除去水,通过汽提除去溶剂,结果获得高度粘稠的有机聚硅氧烷。使用13C-NMR、29Si-NMR和GPC分析表明,重均分子量为4800的所得有机聚硅氧烷树脂(TP-1)用下述组成分子式表示:
(n-C3H7SiO3/2)0.58[n-C3H7(HO)aSiO(3-a)/2]0.31[n-C3H7(i-C3H7O)bSiO(3-b)/2]0.11
其中a=1或2,和b=1或2。
[0017]合成实施例2
向配有冷却管、温度计和搅拌器的四颈烧瓶中装载722g正丙基三氯硅烷和488g甲苯。在搅拌组分的同时,逐滴添加137g水、18g甲基三异丙氧基硅烷和300g异丙醇的混合物。一旦加完,加热混合物到70℃并搅拌30分钟。然后冷却混合物,和除去分离的水层。然后用水三次洗涤有机层。合并该产物与在其内溶解了10g氢氧化钠的1000g水,和混合各组分1小时,并用水洗涤三次。用分水管替换冷却管,加热产物,共沸除去水,通过汽提除去溶剂,结果获得高度粘稠的有机聚硅氧烷。使用13C-NMR、29Si-NMR和GPC分析表明,重均分子量为4000的所得有机聚硅氧烷树脂(TP-2)用下述组成分子式表示:
(n-C3H7SiO3/2)0.54(CH3SiO3/2)0.1[n-C3H7(HO)aSiO(3-a)/2]0.27[n-C3H7(i-C3H7O)bSiO(3-b)/2]0.09
其中a=1或2,和b=1或2。
[0018]合成实施例3
向配有冷却管、温度计和搅拌器的四颈烧瓶中装载722g正丙基三氯硅烷和488g甲苯。在搅拌组分的同时,逐滴添加137g水。一旦加完,加热混合物到70℃并搅拌30分钟。然后冷却混合物,和除去分离的水层。然后用水三次洗涤有机层。合并该产物与在其内溶解了10g氢氧化钠的1000g水,和混合各组分1小时,并用水洗涤三次。用分水管替换冷却管,加热产物,共沸除去水,通过汽提除去溶剂,结果获得高度粘稠的有机聚硅氧烷。使用13C-NMR、29Si-NMR和GPC分析表明,重均分子量为5000的所得有机聚硅氧烷(TP-3)用下述组成分子式表示:
(n-C3H7SiO3/2)0.64[n-C3H7(HO)aSiO(3-a)/2]0.36
其中a=1或2。
[0019]实践实施例1
通过均匀混合30g合成实施例1中获得的有机聚硅氧烷树脂(TP-1)和70g粘度为12mm2/s的液体烷属烃,从而制备纯油纤维处理组合物。所得纯油纤维处理组合物构成粘度为24mm2/s、比重为0.87和折射指数为1.453的透明溶液。测量所得纯油纤维处理组合物的相容性与储存稳定性。借助JIS C2101所规定的测量体积电阻系数(250V/I min)的方法,使用Hewlett Packard Co.的体积电阻测量仪,测量体积电阻系数。表1示出了所有测量和评价结果。
[0020]实践实施例2
通过均匀混合30g合成实施例1中获得的有机聚硅氧烷树脂(TP-1)和70g粘度为17mm2/s的液体烷属烃,从而制备纯油纤维处理组合物。所得纯油纤维处理组合物构成粘度为30mm2/s、比重为0.91和折射指数为1.456的透明溶液。测量所得纯油纤维处理组合物的相容性与储存稳定性。以与实践实施例1相同的方法测量体积电阻系数。表1示出了所有测量和评价结果。
[0021]实践实施例3
通过均匀混合10g合成实施例1中获得的有机聚硅氧烷树脂(TP-1)和90g粘度为12mm2/s的液体烷属烃,从而制备纯油纤维处理组合物。测量所得纯油纤维处理组合物的相容性与储存稳定性。以与实际实施例1相同的方法测量体积电阻系数。表1示出了所有测量和评价结果。
[0022]实践实施例4
通过均匀混合20g合成实施例1中获得的有机聚硅氧烷树脂(TP-1)和80g粘度为12mm2/s的液体烷属烃,从而制备纯油纤维处理组合物。测量所得纯油纤维处理组合物的相容性与储存稳定性。以与实践实施例1相同的方法测量体积电阻系数。表1示出了所有测量和评价结果。
[0023]实践实施例5
通过均匀混合30g合成实施例2中获得的有机聚硅氧烷树脂(TP-2)和70g粘度为12mm2/s的液体烷属烃,从而制备纯油纤维处理组合物。所得纯油纤维处理组合物透明。测量所得纯油纤维处理组合物的相容性与储存稳定性。以与实践实施例1相同的方法测量体积电阻系数。表1示出了所有测量和评价结果。
[0024]实践实施例6
通过均匀混合30g合成实施例1中获得的有机聚硅氧烷树脂(TP-1)和70g分子两端用三甲基甲硅烷氧基封端且粘度为10mm2/s的聚二甲基硅氧烷油,从而制备纯油纤维处理组合物。测量所得纯油纤维处理组合物的相容性与储存稳定性。以与实践实施例1相同的方法测量体积电阻系数。表1示出了所有测量和评价结果。
[0025]对比例1
通过均匀混合30g合成实施例3中获得的有机聚硅氧烷树脂(TP-3)和70g粘度为12mm2/s的液体烷属烃,从而制备纯油纤维处理组合物。所得纯油纤维处理组合物构成具有明显沉淀的半透明溶液。测量所得纯油纤维处理组合物的相容性与储存稳定性。以与实践实施例1相同的方法测量体积电阻系数。表1示出了所有测量和评价结果。
[0026]对比例2
测量仅仅包括100g粘度为12mm2/s的液体烷属烃的纯油纤维处理组合物的储存稳定性。以与实践实施例1相同的方法测量体积电阻系数。表1示出了所有测量和评价结果。
表1
  (A)   (B)   相容性   储存稳定性   体积电阻系数  评价
  类型   含量%   类型   含量%
 实践实施例1   A-1   70   TP-1   30   ○   ○   2×1013  良好
 实践实施例2   A-2   70   TP-1   30   ○   ○   2×1013  良好
 实践实施例3   A-1   90   TP-1   10   ○   ○   4×1013  良好
 实践实施例4   A-1   80   TP-1   20   ○   ○   3×1013  良好
 实践实施例5   A-1   70   TP-2   30   ○   ○   3×1013  良好
 实践实施例6   A-3   70   TP-1   30   ○   ○   3×1013  良好
 对比例1   A-1   70   TP-3   30   △   △ -  不满意(相容性与储存稳定性不足)
 对比例2   A-1   100   -   ○   -   ○   4×1014  不满意(抗静电性能不足)
*组分(A)的类型:
A-1:粘度为12mm2/s的液体烷属烃
A-2:粘度为17mm2/s的液体烷属烃
A-3:粘度为10mm2/s的聚二甲基硅氧烷油
[0027]具有前述主要组分(A)和(B)的本发明的纯油处理组合物的特征在于优良的组分相容性、储存稳定性和抗静电性能。

Claims (8)

1.一种纯油整理组合物,它包含:
(A)100重量份在25℃下的粘度为3-70mm2/s的聚二甲基硅氧烷油或液体烷属烃;
(B)0.5-100重量份有机聚硅氧烷树脂,其含有硅烷醇基和与硅键合的烷氧基,其中全部硅氧烷单元的20mol%或更多用分子式C3H7SiO3/2表示。
2.权利要求1的纯油整理组合物,其中在组分(B)内,硅烷醇基的含量大于与硅键合的烷氧基的含量。
3.权利要求1或2的纯油整理组合物,其中组分(B)中的所述烷氧基是具有3-8个碳原子的烷氧基。
4.权利要求1或2的纯油整理组合物,其中所述组分(A)是液体烷属烃。
5.权利要求3的纯油整理组合物,其中所述组分(A)是液体烷属烃。
6.权利要求1的纯油整理组合物,其中所述组分(B)含有分子式C3H7SiO3/2和C3H7(HO)a(R′O)bSiO(3-a-b)/2表示的两种硅氧烷单元,其中全部硅氧烷单元的20-95mol%是分子式C3H7SiO3/2表示的硅氧烷单元,和全部硅氧烷单元的5-80mol%是分子式C3H7(HO)a(R′O)bSiO(3-a-b)/2表示的硅氧烷单元,其中R′独立地选自具有1-8个碳原子的烷基和具有1-8个碳原子的烷氧基亚烷基,0<a≤2,0<b≤2,和0<(a+b)≤2。
7.权利要求1的纯油整理组合物,其中所述组分(B)用下述平均组成分子式表示:
(C3H7SiO3/2)x[C3H7(HO)a(R′O)bSiO(3-a-b)/2]y{RcSiO(4-c/2)}z
其中各R′独立地选自具有1-8个碳原子的烷基和具有1-8个碳原子的烷氧基亚烷基,各R独立地选自苯基、具有1-10个碳原子的烷基、羟基和烷氧基,0<a≤2,0<b≤2,0<(a+b)≤2,c为0至3,x>0,y>0,z≥0,(x+y+z)=1,和x/(x+y+z)≥0.2。
8.用权利要求1-7任何一项的纯油整理组合物处理的纤维纱线。
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