CN1696395A

CN1696395A - 一种氨纶纺丝用油剂

Info

Publication number: CN1696395A
Application number: CN 200510017708
Authority: CN
Inventors: 张瑞波; 时东兴; 李克文; 朱伟
Original assignee: Sinopec Luoyang Petrochemical Engineering Corp; China Petrochemical Corp
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; China Petrochemical Corp; Sinopec Luoyang Guangzhou Engineering Co Ltd
Priority date: 2005-06-20
Filing date: 2005-06-20
Publication date: 2005-11-16
Anticipated expiration: 2025-06-20
Also published as: CN100338300C

Abstract

本发明公开了一种氨纶纺丝用油剂，组成为：(a)5～80％的矿物油；(b)10～75％的硅油；(c)0.5％～30％的环氧乙烷、环氧丙烷共聚醚；(d)0.5％～50％的聚醚硅油；(e)0.5～15％的抗静电剂；(f)0.1～10％的防粘性能改进剂，所述百分含量以组分重量占油剂总重量的百分数计。该油剂是解决现有油剂存在抗静电性能差，氨纶丝在后加工过程中的退绕性较差，易塌边、断丝等问题，本发明油剂性能稳定，使用方便，防粘性能、抗静电性能及平滑性能优异，且在后加工过程中，易退绕，不塌边，不断丝。

Description

一种氨纶纺丝用油剂

技术领域

本发明涉及一种合成纤维用油剂，特别涉及一种氨纶纺丝用的油剂。

背景技术

弹性纤维，即聚氨酯纤维，在中国称之为氨纶，由于其具有优异的弹性，良好的染色性，且密度小、强力高、伸长率大、回弹性好、耐光、耐磨及耐腐蚀等特点，被广泛应用于泳装、高档针织内衣及服装面料等，其发展十分迅速。从1990年代烟台建设第一套300吨/年的工业化装置以来，国内的氨纶年产量已达到10万吨，所用油剂达6000吨以上，氨纶纺丝工艺主要有干法纺、熔融纺、湿法纺及反应纺等，油剂通过油轮或油嘴赋予纤维表面，使纤维具有良好的平滑性、抗静电性、集束性及退绕性。性能优良的油剂使上油后的纤维成型好，丝与丝之间不粘连，在后加工过程中易退绕、不塌边、断丝少。

目前氨纶生产用油剂，主要由日本竹本油脂公司，松本油脂公司以及美国一些油脂公司提供，所存在的主要问题是油剂的抗静电性能差，氨纶丝在后加工过程中的退绕性较差，易塌边、断丝。如专利US4999120所述油剂主要由二甲基硅油，聚氧乙烯脂肪醇等组成，该油剂以乳化液状态上油，主要应用于湿法纺氨纶生产工艺，不适应于最大量的干法纺及熔融纺生产工艺；专利US3717575，专利J5-117976、J3-51374所述的氨纶油剂都是由矿物油、硅油及氨基改性硅油组成，此类油剂的特点是所纺的氨纶丝滑爽，手感好，但抗静电性能差。本发明的油剂通过使用聚氧乙烯改性硅油、聚醚及脂肪酸盐等，解决了现有油剂所存在的问题，取得了成功的工业应用，油剂的整体使用性能完全达到了氨纶纺丝工艺及后加工工艺的要求。

发明内容

本发明是针对现有油剂存在抗静电性能差，氨纶丝在后加工过程中的退绕性较差，易塌边、断丝等问题，而提供一种新的氨纶纺丝用油剂，该油剂中除了应用矿物油、硅油外，还使用了聚醚、聚醚改性硅油及脂肪酸盐等，因而性能稳定，使用方便，防粘性能、抗静电性能及平滑性能优异，且在后加工过程中，易退绕，不塌边，不断丝。

本发明所提供的氨纶纺丝用油剂由以下组分组成：

(a)5～80％的矿物油；

(b)10～75％的硅油；

(c)0.5％～30％的环氧乙烷、环氧丙烷共聚醚；

(d)0.5％～50％的聚醚硅油；

(e)1～15％的抗静电剂；

(f)0.1～10％的防粘性能改进剂。

所述百分含量以组分重量占油剂总重量的百分数计。

其中组分(a)为精制矿物油，在油剂中作为一种平滑剂，其40℃时的运动粘度为0.5～30.0mm²/S，最好为1.0～20.0mm²/S，在油剂中所占重量百分含量最好为20～60％，其特点是平滑性及集束性能优良。

组分(b)作为退绕剂的硅油，硅油分子中的主链是一种易绕曲的之字型链，整个基团容易围绕-Si-O-键旋转，硅氧链较易缠绕和解开，因此加有该组分的油剂，丝束的成型性及退绕性优良，其在油剂中所占重量百分含量最好为20～40％，结构式为式(1)：

式中Me为甲基，R为甲基、乙基或苯基，m和n分别为2～50的整数，最好为4～20的整数。

组分(c)作为平滑剂，兼有抗静电性能，是分子量为1000～8000的环氧乙烷(EO)、环氧丙烷(PO)共聚醚，EO/PO＝5/95～95/5(重量比)，最好为EO/PO＝20/80～80/20，结构式为式(2)：

其中R₁和R₂分别为C₈～C₁₈的烷基，m1为5～160整数，最好10～100整数；n1为5～180整数，最好20～120整数，x为1～4的整数，最好为1或者2，它的特点是平滑性能优良，而且具有良好的抗静电性，上油后的纤维比电阻以及丝束与金属间的摩擦系数小，该组分在油剂中所占重量百分含量最好为5～20％。

组分(d)为聚醚改性硅油，兼备聚醚与硅油的双重性能，即具有优良的退绕性、平滑性及抗静电性。结构式为式(3)：

式中Me为甲基，R为甲基、乙基或苯基，r为1～10的整数，最好为2～6的整数，m2和n2分别为2～50的整数，最好为4～30的整数，m3和n3分别为10～200的整数，最好为40～120的整数，该组分在油剂中所占重量百分含量最好为3～30％。

组分(e)为烷基磷酸酯盐，具有抗静电性与平滑性能，分子式为R₄OPO₃M或(R₄O)₂PO₂M，式中R₄为碳数2～36的烷基，最好为8～20的烷基，R₄的碳数大，则平滑性优，但抗静电性较差，反之依然；M为钠元素或钾元素。该组分在油剂中所占重量百分含量最好为2～8％。

组分(f)为高级脂肪酸二价金属盐，分子式为(R₅COO)₂M₁，式中R₅为碳数2～36的烷基，最好为12～24的烷基，M₁为二价金属元素，最好为钙、镁、锌或钡等。该组分在油剂中所占重量百分含量最好为0.2～6％，使用该组分可使纤维具有良好的滑爽性与退绕性。

本发明氨纶纺丝用油剂的制备方法是：在反应釜中依次加入组分(a)、(b)、(c)、(d)、(e)和(f)，搅拌下加热至60～160℃，恒温搅拌30～40分钟，然后冷却至25～30℃，即得本发明油剂。

本发明油剂组合物的使用方式为利用油轮或喷嘴直接上油。当气温低于25℃时，油剂应在25℃以上的环境中放置24小时后再使用，另外油剂在使用之前应充分搅拌。

本发明所提供的油剂，与现有技术相比，因其含有一种聚醚硅油，聚醚硅油的存在，使油剂具有优良的平滑性及柔软性，同时具有一定的抗静电性，经该油剂处理后的氨纶纤维，具有良好的退绕性和成型性；油剂中含有的环氧乙烷、环氧丙烷共聚醚，通过对聚醚的结构与分子量进行调整，能够提高氨纶纤维的抗静电性能与平滑性；另外油剂配方中的平滑剂为复合剂，分别采用两种不同种类的单体，一类为矿物油，另一类为聚醚；同时加入了一定量的抗静电剂及防粘性能改进剂，解决了油剂抗静电性和低旦纤维的滑爽性与退绕性较差的问题。因此使用本发明所提供的油剂的效果是：在纺丝工艺中氨纶丝束的成型性良好，丝与丝之间、丝与金属之间的摩擦系数小；在后续加工过程中，氨纶丝易退绕，不塌边，断丝少，染色性良好。

具体实施方式

下面用具体实例来详细说明本发明，但这些实例并不限制本发明。

实例1

依次取15克精制矿物油(40℃的运动粘度为1.8mm²/S)，55克甲基苯基硅油(m＝30，n＝2)，13克聚醚(m1＝37，n1＝55，R₁和R₂分别为十八烷基，x＝1)，12克聚醚硅油(R为甲基，m2＝25，n2＝30，m3＝100，n3＝80，r＝2)，2.0克十二烷基磷酸钾，3克二十酸锌置于500ml的反应器中，加热至75℃，搅拌30分钟，然后在搅拌下冷却至30℃即可。

实例2

依次取8.0克精制矿物油(40℃的运动粘度为15.5mm²/S)，63克甲基苯基硅油(m＝30，n＝4)，12克聚醚(m1＝37，n1＝55，R₁和R₂分别为十八烷基，x＝1)，12克聚醚硅油(R为甲基，m2＝25，n2＝30，m3＝100，n3＝80，r＝2)，2.0克十二烷基磷酸钾，3克二十酸锌置于500ml的反应器中，加热至105℃，搅拌30分钟，然后在搅拌下冷却至30℃即可。

实例3

依次取20克精制矿物油(40℃的运动粘度为20.0mm²/S)，47克甲基苯基硅油(m＝20，n＝4)，15克聚醚(m1＝37，n1＝55，R₁和R₂分别为十八烷基，x＝1)，12克聚醚硅油(R为苯基，m2＝25，n2＝30，m3＝100，n3＝80，r＝2)，3.0克十二烷基磷酸钾，3克二十酸镁置于500ml的反应器中，加热至110℃，搅拌30分钟，然后在搅拌下冷却至30℃即可。

实例4

依次取50克精制矿物油(40℃的运动粘度为10.0mm²/S)，25克甲基乙基硅油(m＝45，n＝15)，8克聚醚(m1＝37，n1＝55，R₁和R₂分别为十二烷基，x＝1)，12克聚醚硅油(R为甲基，m2＝25，n2＝30，m3＝100，n3＝80，r＝6)，2.0克十二烷基磷酸钾，3克二十酸镁置于500ml的反应器中，加热至75℃，搅拌30分钟，然后在搅拌下冷却至30℃即可。

实例5

依次取30克精制矿物油(40℃的运动粘度为20.0mm²/S)，30克甲基乙基硅油(m＝45，n＝2)，20克聚醚(m1＝37，n1＝55，R₁为十二烷基，R₂为十八烷基，x＝1)，15克聚醚硅油(R为乙基，m2＝25，n2＝30，m3＝100，n3＝80，r＝6)，2.0克十二烷基磷酸钠，3克二十酸锌置于500ml的反应器中，加热至155℃，搅拌30分钟，然后在搅拌下冷却至30℃即可。

实例6

依次取30克精制矿物油(40℃的运动粘度为5.0mm²/S)，40克甲基乙基硅油(m＝20，n＝20)，10克聚醚(m1＝37，n1＝55，R₁为十二烷基，R₂为十八烷基，x＝1)，15克聚醚硅油(R为甲基，m2＝25，n2＝30，m3＝100，n3＝80，r＝8)，2.0克十二烷基磷酸钠，3克二十酸钙置于500ml的反应器中，加热至155℃，搅拌30分钟，然后在搅拌下冷却至30℃即可。

实例7

依次取20克精制矿物油(40℃的运动粘度为5.0mm²/S)，40克甲基苯基硅油(m＝30，n＝25)，20克聚醚(m1＝75，n1＝75，R₁为正辛基，x＝1，R₂为十八烷基)，15克聚醚硅油(R为甲基，m2＝25，n2＝30，m3＝100，n3＝80，r＝2)，2.0克十二烷基磷酸钠，3克二十酸锌置于500ml的反应器中，加热至75℃，搅拌30分钟，然后在搅拌下冷却至30℃即可。

实例8

依次取20克精制矿物油(40℃的运动粘度为5.0mm²/S)，40克甲基硅油(m＝20，n＝20)，28克聚醚(m1＝75，n1＝75，R₁为正辛基，x＝1，R₂为十八烷基)，5克聚醚硅油(R为甲基，m2＝25，n2＝30，m3＝100，n3＝80，r＝2)，6.5克十二烷基磷酸钠，0.5克二十酸锌置于500ml的反应器中，加热至110℃，搅拌30分钟，然后在搅拌下冷却至30℃即可。

实例9

依次取57克精制矿物油(40℃的运动粘度为15.0mm²/S)，20克甲基硅油(m＝5，n＝35)，5克聚醚(m1＝75，n1＝75，R₁为十八烷基，x＝1，R₂为正癸基)，15克聚醚硅油(R为甲基，m2＝25，n2＝30，m3＝50，n3＝40，r＝2)，2.5克十二烷基磷酸钠，0.5克二十酸锌置于500ml的反应器中，加热至60℃，搅拌40分钟，然后在搅拌下冷却至30℃即可。

实例10

依次取35克精制矿物油(40℃的运动粘度为1.0mm²/S)，35克甲基硅油，(m＝40，n＝50)15克聚醚(m1＝75，n1＝75，R₁为正辛基，x＝1，R₂为十八烷基)，10克聚醚硅油(R为乙基，m2＝25，n2＝30，m3＝120，n3＝120，r＝2)，2.0克十二烷基磷酸钾，3克二十酸锌置于500ml的反应器中，加热至65℃，搅拌140分钟，然后在搅拌下冷却至30℃即可。

实例11

依次取30克精制矿物油(40℃的运动粘度为15.0mm²/S)，30克甲基硅油(m＝5，n＝10)，16克聚醚(m1＝75，n1＝75，R₁为二十烷基，x＝1，R₂为正辛基)，10克聚醚硅油(R为乙基，m2＝35，n2＝35，m3＝40，n3＝40，r＝10)，8.0克十二烷基磷酸钠，6克二十酸镁置于500ml的反应器中，加热至65℃，搅拌40分钟，然后在搅拌下冷却至30℃即可。

实例12

依次取35克精制矿物油(40℃的运动粘度为10.0mm²/S)，40克甲基苯基硅油(m＝5，n＝25)，10克聚醚(m1＝75，n1＝75，R₁为正辛基，x＝1，R₂为十八烷基)，10克聚醚硅油(R为苯基，m2＝35，n2＝30，m3＝100，n3＝80，r＝10)，2.0克十八烷基磷酸钾，3克二十酸钡置于500ml的反应器中，加热至75℃，搅拌30分钟，然后在搅拌下冷却至25℃即可。

实例13

依次取15克精制矿物油(40℃的运动粘度为10.0mm²/S)，55克甲基苯基硅油(m＝5，n＝25)，15克聚醚(m1＝75，n1＝75，R₁为正辛基，x＝1，R₂为十八烷基)，10克聚醚硅油(R为苯基，m2＝25，n2＝20，m3＝80，n3＝80，r＝4)，2.0克十八烷基磷酸钾，3克二十酸钙置于500ml的反应器中，加热至85℃，搅拌35分钟，然后在搅拌下冷却至25℃即可。

实例14

依次取40克精制矿物油(40℃的运动粘度为10.0mm²/S)，40克甲基苯基硅油(m＝4，n＝45)，10克聚醚(m1＝75，n1＝75，R₁为正辛基，x＝1，R₂为十二烷基)，5克聚醚硅油(R为苯基，m2＝35，n2＝25，m3＝80，n3＝100，r＝4)，2.0克十二烷基磷酸钠，3克二十酸钡置于500ml的反应器中，加热至75℃，搅拌40分钟，然后在搅拌下冷却至25℃即可。

实例15

依次取20克精制矿物油(40℃的运动粘度为10.0mm²/S)，40克甲基苯基硅油(m＝35，n＝10)，10克聚醚(m1＝75，n1＝75，R₁为正辛基，x＝1，R₂为十八烷基)，25克聚醚硅油(R为苯基，m2＝25，n2＝20，m3＝80，n3＝100，r＝6)，2.0克十八烷基磷酸钾，3克二十酸镁置于500ml的反应器中，加热至90℃，搅拌30分钟，然后在搅拌下冷却至25℃即可。

实例16

依次取35克精制矿物油(40℃的运动粘度为10.0mm²/S)，40克甲基苯基硅油(m＝35，n＝5)，10克聚醚(m1＝75，n1＝75，R₁为正辛基，x＝1，R₂为十二烷基)，10克聚醚硅油(R为乙基，m2＝25，n2＝30，m3＝100，n3＝100，r＝4)，2.0克十八烷基磷酸钾，3克二十酸镁置于500ml的反应器中，加热至160℃，搅拌30分钟，然后在搅拌下冷却至25℃即可。

实例17

依次取30克精制矿物油(40℃的运动粘度为30.0mm²/S)，40克甲基苯基硅油(m＝15，n＝5)，15克聚醚(m1＝75，n1＝75，R₁为正辛基，x＝1，R₂为十二烷基)，10克聚醚硅油(R为乙基，m2＝25，n2＝20，m3＝80，n3＝100，r＝4)，2.0克十八烷基磷酸钾，3克二十酸镁置于500ml的反应器中，加热至160℃，搅拌30分钟，然后在搅拌下冷却至25℃即可。

实例18

依次取35克精制矿物油(40℃的运动粘度为28.0mm²/S)，40克甲基苯基硅油(m＝25，n＝3)，10克聚醚(m1＝75，n1＝75，R₁为正辛基，x＝1，R₂为十二烷基)，10克聚醚硅油(R为乙基，m2＝25，n2＝20，m3＝80，n3＝100，r＝4)，2.0克十八烷基磷酸钾，3克二十酸镁置于500ml的反应器中，加热至130℃，搅拌30分钟，然后在搅拌下冷却至25℃即可。

在实验室中测定上述十八个油剂样品的耐热性能，油膜强度及开口闪点等数据，结果如表1所示，油剂的使用性能如表2所示，氨纶丝性能如表3所示。

表1 油剂主要性能

耐热性		油膜强度，N 开口闪点，℃
耐热性			结焦性	挥发量，150℃，2hr，％
实例1实例2实例3实例4实例5实例6实例7实例8实例9实例10实例11实例12实例13实例14实例15实例16实例17实例18	优优优优优优优优优优优优优优优优优优		结焦性	挥发量，150℃，2hr，％	9.59.79.89.09.69.09.39.58.89.69.39.89.58.98.79.38.58.6	520 156530 155525 158565 152545 156560 154540 153560 151540 152560 156530 154560 158530 155535 152510 156535 150565 160565 160

表2 油剂使用结果

	气味	上油率，％	丝与编针摩擦力，g	静电性，KV
	气味	上油率，％	丝与编针摩擦力，g	静电性，KV	实例1实例2实例3实例4实例5实例6实例7实例8实例9实例10实例11实例12实例13实例14实例15实例16实例17实例18	无无无无无无无无无无无无无无无无无无	5.25.15.35.24.84.84.95.35.55.54.95.35.14.84.95.55.65.6	32.032.532.531.530.533.032.532.532.033.531.532.033.032.032.532.533.032.0	0.50.60.50.70.70.60.60.70.80.60.40.50.50.60.50.60.70.6

表3 氨纶丝性能

	断裂伸长，％	断裂强度g/tex	弹力恢复(5次)，％
	断裂伸长，％	断裂强度g/tex	弹力恢复(5次)，％	实例1实例2实例3实例4实例5实例6实例7实例8实例9实例10实例11实例12实例13实例14实例15实例16实例17实例18	505510520515500510525505515518522530505515520520526510	0.760.740.770.760.780.780.810.800.790.750.820.780.760.800.780.780.790.81	94.094.595.094.594.893.895.194.894.693.995.295.094.594.094.895.194.895.3

由表1～表3中的数据可知，从实例1到实例18，油剂结焦性能优良，使用时无异味，油剂平滑性及抗静电性能良好，氨纶丝的断裂伸长、断裂强度及弹力恢复等性能优良。

Claims

1.一种氨纶纺丝用油剂，其特征在于，该油剂由以下组分组成：

(a)5～80％的矿物油；

(b)10～75％的硅油；

(c)0.5～30％的环氧乙烷、环氧丙烷共聚醚；

(d)0.5～50％的聚醚硅油；

(e)0.5～15％的抗静电剂；

(f)0.1～10％的防粘性能改进剂；

所述百分含量以组分重量占油剂总重量的百分数计；

其中：组分(a)在40℃时的运动粘度为0.5～30.0mm²/S；

组分(b)的结构式为式(1)：

式中Me为甲基，R为甲基、乙基或苯基，m和n分别为2～50的整数；

组分(c)的结构式为式(2)：

其中R₁和R₂分别为C₈～C₁₈的烷基，m1为5～160整数，n1为5～180整数，x为1～4的整数；

组分(d)的结构式为式(3)：

式中Me为甲基，R为甲基、乙基或苯基，r为1～10的整数，m2和n2分别为2～50的整数，m3和n3分别为10～200的整数；

组分(e)分子式为R₄OPO₃M或(R₄O)₂PO₂M，式中R₄为碳数2～36的烷基，M为钠元素或钾元素；

组分(f)分子式为(R₅COO)₂M₁，式中R₅为碳数2～36的烷基，M₁为二价金属元素。

2.根据权利要求1所述的油剂，其特征在于：组分(a)在40℃时的运动粘度为1.0～20.0mm²/S。

3.根据权利要求1所述的油剂，其特征在于：组分(a)在油剂中所占重量百分含量为20～60％；组分(b)在油剂中所占重量百分含量为20～40％；组分(c)在油剂中所占重量百分含量为5～20％；组分(d)在油剂中所占重量百分含量为3～30％；组分(e)在油剂中所占重量百分含量为2～8％；组分(f)在油剂中所占重量百分含量为0.2～6％。

4.根据权利要求1所述的油剂，其特征在于：式(1)中的m和n分别为4～20的整数。

5.根据权利要求1所述的油剂，其特征在于：式(2)中的m1为10～100的整数n1为20～120的整数；x为1或者2。

6.根据权利要求1所述的油剂，其特征在于：式(3)中的r为2～6的整数m2和n2分别为4～30的整数；m3和n3分别为40～120的整数。

7.根据权利要求1所述的油剂，其特征在于：组分(e)中R₄的碳数为8～20。

8.根据权利要求1所述的油剂，其特征在于：组分(f)中R₅的碳数为12～24，二价金属元素为钙、镁、锌或钡。