CN1304680C - 熔纺氨纶油剂 - Google Patents

Abstract

一种熔纺氨纶油剂，其特征在于：活性成分中含有用下列通式(I)表示的化合物，该化合物的含量为1～15%重量：式中，R是碳原子数6以上的碳化氢基或置换碳化氢基，k是2或3，i、m和n是1—4的整数，M表示是碱金属。本发明使纤维具有良好的平滑性、渗透性、抗静电性、退绕性、从而降低了纤维与纤维、金属、陶瓷的摩擦，使纤维集束性能提高，从而降低卷绕时的张力，增强了耐热性稳定，上油均匀，油膜强度高，不堵塞管线，且无白粉现象产生。

Description

熔纺氨纶油剂

技术领域

本发明涉及合成纤维纺丝加工中使用的一种油剂，具体涉及一种熔纺氨纶油剂。

背景技术

随着熔纺氨纶高速纺丝的发展，其加工条件相对较苛刻，对熔纺氨纶高速纺丝油剂的要求越来越高，欲获得物理机械性能好、品质优良的熔纺氨纶纺丝品，其熔纺氨纶油剂的作用十分重要。过去的氨纶纤维一般是采用在未拉伸丝上给予平滑剂后，一边加捻，一边拉伸成为复合长丝。为获得物理机械性能好的熔纺氨纶高速纺丝品，往往使用进口油剂。但是采用进口油剂不仅需要大量外汇，而且价格昂贵，另外，在实践中发现，进口油剂存在上油量大，结焦物多等缺陷。因此，为了满足熔纺高速纺丝生产需要，提高熔纺氨纶高速纺丝品质量，节约大量外汇，研制开发熔纺氨纶高速纺丝油剂，无论从提高国内油剂技术水平，还是提高经济效益都有重要意义。

发明内容

本发明提出了一种能够兼顾平滑性和集束性的熔纺氨纶油剂，其目的是提高熔纺氨纶油剂的性能，以适应高速纺丝的要求。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种熔纺氨纶油剂，其特征在于：活性成分中含有用下列通式(I)表示的化合物，该化合物的含量为1～15％重量：

式中，R是碳原子数6以上的碳化氢基或置换碳化氢基，k是2或3，i、m和n是1-4的整数，M表示是碱金属。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1、在本发明使用的通式(I)所表示的化合物中，R在碳原子数6以上，最好是8～22的碳化氢基或置换化氢基。这种碳化氢基或置换碳化氢基中，包括了从含羧基的化合物中除去羧基后的剩余基团。

作为组成上述残余基团的含羧基化合物有直连或分枝链的脂肪族的单羧基，例如己酸，(正)癸酸，2-乙基己基羧酸，月硅酸，十八酸、异十八酸，二十八碳酸，油酸，亚油酸，芥酸，椰子脂肪酸，棕榈油酸，牛脂脂肪酸及脂环式单羧酸，例如环己酮羧酸，还有芳香族单羧，例如安息香酸等。

将上述含羧基的化合物和羟乙基，乙烯二胺或羟丙基乙烯二胺反应，就可以很容易地得到1-羟乙基(或1-羟丙基)-2-烷基-2-咪唑啉。

在该1-羟乙基(或1-羟丙基)-2-烷基-2-咪唑啉在碱存在下添加单氯醋酸碱就可以很容易得到(I)式的化合物。

或者在1-羟乙基(或1-羟丙基)-2-烷基-2-咪唑啉添加丙烯酸甲酯，用碱进行碱化后，添加单氯醋酸碱也可很容易地得到(I)式的化合物。式中的i、m、n是1-4的整数，尤其是i、m以1为好，n以1-2为好，M是碱金属，尤以Na(钠)或K(钾)为最理想。

本发明的复配油剂是使用(I)式所示的化合物平滑成分，例如：异丁基十八酸酯、二油酸己油酸脂(盐)，或配合二甲基硅油等加热使用。

2、上述方案中，和化合物通式(I)一并使用的可以显示出特佳效果的平滑成分有一价醇和一氯性脂肪酸或二氯性脂肪酸的脂以及多元醇和一氯性脂肪酸的酯组成的酯类中选出的一种或二种以上物质的混合物。

作为脂肪酸的醇脂类最好是高级脂肪酸的脂类。作为脂肪酸脂的一元醇有丁基硬脂酸酯十二烷基油酸脂等。作为二氯性脂肪酸的酯有二辛基癸二酸脂、二油酸基己二酸酯，二月桂基壬二酸脂等，作为多元醇酯有甘油，三油酸脂、甘油三(十二烷基酯)新戍基二醇二(十二烷基酯)等，还有菜子油、椰子油、橄榄油等天然的混合脂肪酸甘油三酸酯等。

在本发明中还可加入通常的界面活性剂，最理想的是非离子界面活性剂。作为非离子界面活性剂，就聚氧化烯(聚乙二醇)来说有聚氧乙烯十二酸脂，聚氧乙烯壬基苯酚醚，聚氧乙烯蓖麻油醚，作为多元醇类来说有山梨糖醇甘油酸脂、山梨糖醇三油酸脂，甘油单十二烷基脂以及它们的乙烯氧化物附加物等。

在本发明中还可加入阴离子界面活性剂，作为阴离子界面活性剂使用通常使用的活性剂，有脂肪酸胺，二烷基磺基琥珀酸脂等。

3、上述方案中，作为适用于通式(I)的化合物有1-羧基甲烯聚氧乙烯醚-1羧基甲烯-2-十二烷基咪唑啉甜菜碱，1-羧基甲烯聚氧乙烯乙基醚-1-羧基甲烯-2-十八烷基咪唑啉甜菜碱，1-羧基乙烯聚氧乙烯乙基醚-1-羧基乙烯-2-油酸基咪唑啉甜菜碱以及1-羧基乙烯聚氧乙基醚-1-羧基乙烯-2-十二烷基咪唑啉甜菜碱等的Na或K盐较为理想。

作为平滑剂来说有异辛基十八烷基脂，二油酸基己二酸脂等的脂肪酸脂及菜子油、蓖麻油、棕榈油等较为理想，其中尤以配合10-30％重量的天然油脂为最好。

作为非离子界面活性剂有聚氧乙烯油酸醚或聚氧乙烯蓖麻油醚等较为理想。

作为阴离子界面活性剂，以油酸胺盐二辛基磺基棕榈酸脂较为理想。

本发明的复配油剂中，通式(I)所示的化合物配合1-15％重量，最好是含5-10％重量，平滑剂最好是10-70％重量，非离子界面活性剂最好是5-30％重量，阴离子界面活性剂最好是10-20％重量。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有以下特点和效果：本发明中使用的用通式(I)表示的化合物，其与平滑剂及乳化剂的相容性良好，具有适当的集束性，平滑性和防静电性，并且有高度的杀菌性，因而可以防止毛丝发生频度，又有提高柔软性等优点。

本发明的复配油剂必须含有通式(I)所示的化合物1-15％重量，在含有量不满1％重量时，很难出现上述效果。而在超过15％重量时，在配合平滑剂及非离子界面活性剂的场合，不仅稳定性差，而且柔软性、平滑性、集束性，防静电性、杀菌性等特性方面均较差，而且会产生起毛丝、断丝等问题，使氨纶品质明显下降。

本发明在高速纺丝工程中赋予其复配油剂的场合是使用10-13％重量的乳液。而赋予氨纶丝丝条的油剂量以2-4％重量的范围为最理想。如果超过该范围，则其柔软性、平滑性、集束性、防静电性及杀菌性方面均很差。

总之，本发明使纤维具有良好的平滑性、渗透性、抗静电性、退绕性、从而降低了纤维与纤维、金属、陶瓷的摩擦，使纤维集束性能提高，从而降低卷绕时的张力，增强了耐热性稳定，上油均匀，油膜强度高，不堵塞管线，且无白粉现象产生。采用本发明生产的产品特点如下：纤维上油率低，上油率在2.8％；油膜强度：N≥320；摩擦系数：M/M≤0.052；耐热稳定性、耐热等级≥400℃；采用NOPATA905-M的PO/EO比(环氧乙烷与环氧丙烷比)；采用添加TG-28A型高效渗透剂，渗透力≥135S；特殊添加剂(二甲基硅油)，增加其抗静电性(≤105Ω)。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述：

实施例一：一种熔纺氨纶油剂(TG-2199A型)，其复配组分和各组分的重量百分含量如下：

1、异辛基十八烷基酯22％

2、二甲基硅油15％

3、油酸胺盐15％

4、POE油醚10％

5、POE蓖麻油醚5％

6、1-羧甲烯聚氧乙基醚-1-羧-2-十二烷基咪唑啉甜菜碱钠盐10％

7、油酸咪唑啉15％

8、十二烷基磺酸酯盐5％

9、POE：TG-V2平滑性6％

其中，POE表示聚氧乙烯。

本实施例的制备应注意以下单体质量控制：

1、控制点油剂组份90％以上的各NOPCOSEAT905-M(月桂酸双酯与三羟甲基丙烯二癸酸酯，比例90∶5即用905表示)单体质量是保证油剂质量的关键。除了合理配方设计以外。

控制游离PEG是减少油剂对皮圈膨润，从而使TG-2199A型熔纺氨纶油剂适用于春田皮卷式假捻设备上，油剂与各进口油剂，(温度60±1℃，相对湿度70±2％，时间72小时)测定其橡皮圈体积和重量变化情况。

2、游离脂肪酸的控制

理论上分析润滑剂在加热板上冒烟、结焦、滴油无非由于两种反应引起一是润滑剂组份受热氧化生产成含游离基而断链，形成低分子挥发即产生冒烟，其二是含游离基再度聚合成焦状物质即形成热板结焦的油NOPCOSTAT905-M润滑剂属于第一者来断链反应所以结焦少；矿物油，脂肪酸酯等氧化分介、属于易高度聚合。因此生产成焦状物较多，游离脂肪酸挥发后在热箱二端，温度较低，容易再凝聚是结焦的主要原因，因此油剂单体中游离脂肪酸控制是减少冒烟结焦的关键之一。

3、控制单体合成工艺保持粘度稳定：

作为润滑剂的，其粘度大小，在流体润滑中将主宰摩擦力大小，直接影响到一系列性能，如摩擦抵抗力，白粉粘性，上油均匀性及张力波动等，当熔纺氨纶丝经高速牵伸和假捻时，由于丝束和导丝等接触体的摩擦抵抗增大丝束带动罗拉，当油剂粘度变大时，运行的丝束窜易产生粘滑现象，造成线束有时松弛，紧张的张力波动，以致使假捻不匀，造成M率下降，因此对一定分子量范围内的，保持其粘度稳定是十分重要的。

4、控制稳定的PO/EO比例

PO/EO比例直接影响油剂的浊点，丝对金属的摩擦系数F/M ud水溶性、表面张力、油剂加热分介后残留量等，严格控制原料质量和合理的加成工艺是保证PO/EO比例稳定的前提。

实践证明：NOP905-M单体合成工艺技术，直接商定油剂质量好坏。

实施例二：一种熔纺氨纶油剂，其复配组分和各组分的重量百分含量如下：

1、POE十八醇醚                12％

2、POE月桂醇醚磷酸酯钾盐      5％

3、蓖麻油                     5％

4、PEG<400>月桂酸双酯         5％

5、十二烷基磺酸钠             5％

6、聚醚                       15％

7、POE苄基苯基苯酚醚          10％

8、癸二酸二莘酯               10％

9、十六醇                     5％

10、三羟甲基丙烷二癸酸酯      25％

11、丁基溶纤剂                3％

其中，POE表示聚氧乙烯，PEG表示聚乙二醇。

本实施例可以有效解除油剂与纤维面吸附力，对纤维的亲和性，保护纤维表面与金刚磨的假捻盘假捻时摩擦损伤纤维条干造成毛丝，而使品质等级下降的特点。

配方设计中技术关键：

1、选用部分特殊起始剂的，提高油剂对纤维面吸附力，提高了油剂对纤维的亲和性和复面覆盖性，从而保护了纤维表面，特别能经受住在BAMAGFK-6 900用金刚磨的假捻盘假捻时，纤维不仅受到摩擦盘间的摩擦力，而且还受到旋转摩擦盘的剪切力，试验表明在OPU0.3+0.05％范围内能顺利加工，使该油剂能应用于金刚砂摩擦盘的苛刻条件。

2、选用少量特殊添加剂，增加了抗静电和NOPOOSTAT905-M的相溶性；做为抗静电剂的阴离子表面活性剂与非离子的相溶熔性较差，我们采用烷基酚聚氧乙烯磷酸酯类作为抗静电剂后。两者相溶性有明显改善，但长期存放后。抗静电仍有部份分离现象。采用少量特殊添加剂后更增强了抗静电和熔纺氨纶油剂的相溶性，使油剂较长时间存放仍能澄清透明。

实施例三：一种熔纺氨纶油剂，其复配组分和各组分的重量百分含量如下：

1、异辛基十八烷                    25％

2、二甲基硅油(乳化型)              15％

3、油酚胺盐                        12％

4、聚氧乙烯醚                      7％

5、蓖麻油醚                        7％

6、1-羟甲烯聚氧乙基醚-1-羟-2-十二烷基咪唑啉甜菜碱钠盐

                                   16％

7、油酸咪唑啉                      7％

8、十二烷基磺酸酯盐                4％

9、吐温80                          4％

10、V₂(自制上浆平滑剂)             3％

油剂对纺丝、变形的工艺要求：

工艺要求的配合是用好任何油剂的重要因素，如牵伸比是熔纺氨纶丝久变形的一个重要工艺参数，牵伸比增加，纤维大分子取向排列整齐，所以强变增加，延伸度下降，根据纤维所需要的强伸指标，可选择适当的牵伸比，牵伸比过大，会导致较高捻张力和介推敲力，牵伸比过小，会导致加捻能力张力，过低的加捻张力会使体系不稳定，捻度在假捻留下方不能全部清除，由于这种捻变有可能使纤维粘在一起形成紧点；过高的加捻中介捻能力会使体系比较稳定，有利于清除紧点，但由于介捻太完全，在假捻器下方的纤维呈较松状态，在较大张力下容易形成毛丝，对此一个合理的工艺必须选择合理的牵伸比，使加捻张力T，和介体张力T2不会过大过小，以有利于消除毛丝和僵丝。

每当更换一种新油剂时，因油剂的粘度，摩擦系数等直接影响磨擦阻抗，从而有时会影响互张力大小，有时会破坏原来平衡，出现不正常现象，在这种情况下做相应的工艺调整是十分必要的，又是D/T₂张力比也通过D/Y比来调整(假捻器的表面速度与假捻的牵伸纤维离开假捻器的速度之比)。当纺丝速度固定时，摩擦有传数可调整，从测得能力变化情况看。加捻张力随D/Y比增加，而介捻张力是随D/Y比增加而下降，D/Y比过大时，介捻张力小，介捻不充分，含形成僵丝和紧点；D/Y比过小时，介捻张力大，介捻充分，纤维从摩擦盘出来由于油剂摩擦抵抗直接影响到加捻合拈张力，熔纺氨纶高速TG-2199复配油剂即能解除以上不足。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1、一种熔纺氨纶油剂，其特征在于：含有下列组份和含量：

(1)、用下列通式(I)表示的化合物，该化合物的含量为1～15％重量：

式中，R是碳原子数6以上的碳化氢基或置换碳化氢基，k是2或3，i、m和n是1-4的整数，M表示是碱金属；

(2)、一种由一价醇和一氯性脂肪酸或二氯性脂肪酸的酯类平滑剂，其含量为10～70％重量；

(3)、非离子界面活性剂，其含量为5～30％重量；

(4)、阴离子界面活性剂，其含量为10～20％重量。

2、根据权利要求1所述的熔纺氨纶油剂，其特征在于：所述通式(I)中的R是碳原子数 为8～22的碳化氢基或置换碳化氢基，M是Na或K。