熔紡氨綸油劑的製作方法

2023-12-05 23:13:01

專利名稱：熔紡氨綸油劑的製作方法
技術領域：
本發明涉及合成纖維紡絲加工中使用的一種油劑，具體涉及一種熔紡氨綸油劑。
背景技術：
隨著熔紡氨綸高速紡絲的發展，其加工條件相對較苛刻，對熔紡氨綸高速紡絲油劑的要求越來越高，欲獲得物理機械性能好、品質優良的熔紡氨綸紡絲品，其熔紡氨綸油劑的作用十分重要。過去的氨綸纖維一般是採用在未拉伸絲上給予平滑劑後，一邊加捻，一邊拉伸成為複合長絲。為獲得物理機械性能好的熔紡氨綸高速紡絲品，往往使用進口油劑。但是採用進口油劑不僅需要大量外匯，而且價格昂貴，另外，在實踐中發現，進口油劑存在上油量大，結焦物多等缺陷。因此，為了滿足熔紡高速紡絲生產需要，提高熔紡氨綸高速紡絲品質量，節約大量外匯，研製開發熔紡氨綸高速紡絲油劑，無論從提高國內油劑技術水平，還是提高經濟效益都有重要意義。

發明內容
本發明提出了一種能夠兼顧平滑性和集束性的熔紡氨綸油劑，其目的是提高熔紡氨綸油劑的性能，以適應高速紡絲的要求。
為達到上述目的，本發明採用的技術方案是一種熔紡氨綸油劑，其特徵在於活性成分中含有用下列通式(I)表示的化合物，該化合物的含量為1～15％重量 式中，R是碳原子數6以上的碳化氫基或置換碳化氫基，k是2或3，i、m和n是1-4的整數，M表示是鹼金屬。
上述技術方案中的有關內容解釋如下1、在本發明使用的通式(I)所表示的化合物中，R在碳原子數6以上，最好是8～22的碳化氫基或置換化氫基。這種碳化氫基或置換碳化氫基中，包括了從含羧基的化合物中除去羧基後的剩餘基團。
作為組成上述殘餘基團的含羧基化合物有直連或分枝鏈的脂肪族的單羧基，例如己酸，(正)癸酸，2-乙基己基羧酸，月矽酸，十八酸、異十八酸，二十八碳酸，油酸，亞油酸，芥酸，椰子脂肪酸，棕櫚油酸，牛脂脂肪酸及脂環式單羧酸，例如環己酮羧酸，還有芳香族單羧，例如安息香酸等。
將上述含羧基的化合物和羥乙基，乙烯二胺或羥丙基乙烯二胺反應，就可以很容易地得到1-羥乙基(或1-羥丙基)-2-烷基-2-咪唑啉。
在該1-羥乙基(或1-羥丙基)-2-烷基-2-咪唑啉在鹼存在下添加單氯醋酸鹼就可以很容易得到(I)式的化合物。
或者在1-羥乙基(或1-羥丙基)-2-烷基-2-咪唑啉添加丙烯酸甲酯，用鹼進行鹼化後，添加單氯醋酸鹼也可很容易地得到(I)式的化合物。式中的i、m、n是1-4的整數，尤其是i、m以1為好，n以1-2為好，M是鹼金屬，尤以Na(鈉)或K(鉀)為最理想。
本發明的復配油劑是使用(I)式所示的化合物平滑成分，例如異丁基十八酸酯、二油酸己油酸脂(鹽)，或配合二甲基矽油等加熱使用。
2、上述方案中，和化合物通式(I)一併使用的可以顯示出特佳效果的平滑成分有一價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組成的酯類中選出的一種或二種以上物質的混合物。
作為脂肪酸的醇脂類最好是高級脂肪酸的脂類。作為脂肪酸脂的一元醇有丁基硬脂酸酯十二烷基油酸脂等。作為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，作為多元醇酯有甘油，三油酸脂、甘油三(十二烷基酯)新戍基二醇二(十二烷基酯)等，還有菜子油、椰子油、橄欖油等天然的混合脂肪酸甘油三酸酯等。
在本發明中還可加入通常的界面活性劑，最理想的是非離子界面活性劑。作為非離子界面活性劑，就聚氧化烯(聚乙二醇)來說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，作為多元醇類來說有山梨糖醇甘油酸脂、山梨糖醇三油酸脂，甘油單十二烷基脂以及它們的乙烯氧化物附加物等。
在本發明中還可加入陰離子界面活性劑，作為陰離子界面活性劑使用通常使用的活性劑，有脂肪酸胺，二烷基磺基琥珀酸脂等。
3、上述方案中，作為適用於通式(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鹼，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鹼，1-羧基乙烯聚氧乙烯乙基醚-1-羧基乙烯-2-油酸基咪唑啉甜菜鹼以及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鹼等的Na或K鹽較為理想。
作為平滑劑來說有異辛基十八烷基脂，二油酸基己二酸脂等的脂肪酸脂及菜子油、蓖麻油、棕櫚油等較為理想，其中尤以配合10-30％重量的天然油脂為最好。
作為非離子界面活性劑有聚氧乙烯油酸醚或聚氧乙烯蓖麻油醚等較為理想。
作為陰離子界面活性劑，以油酸胺鹽二辛基磺基棕櫚酸脂較為理想。
本發明的復配油劑中，通式(I)所示的化合物配合1-15％重量，最好是含5-10％重量，平滑劑最好是10-70％重量，非離子界面活性劑最好是5-30％重量，陰離子界面活性劑最好是10-20％重量。
由於上述技術方案運用，本發明與現有技術相比具有以下特點和效果本發明中使用的用通式(I)表示的化合物，其與平滑劑及乳化劑的相容性良好，具有適當的集束性，平滑性和防靜電性，並且有高度的殺菌性，因而可以防止毛絲發生頻度，又有提高柔軟性等優點。
本發明的復配油劑必須含有通式(I)所示的化合物1-15％重量，在含有量不滿1％重量時，很難出現上述效果。而在超過15％重量時，在配合平滑劑及非離子界面活性劑的場合，不僅穩定性差，而且柔軟性、平滑性、集束性，防靜電性、殺菌性等特性方面均較差，而且會產生起毛絲、斷絲等問題，使氨綸品質明顯下降。
本發明在高速紡絲工程中賦予其復配油劑的場合是使用10-13％重量的乳液。而賦予氨綸絲絲條的油劑量以2-4％重量的範圍為最理想。如果超過該範圍，則其柔軟性、平滑性、集束性、防靜電性及殺菌性方面均很差。
總之，本發明使纖維具有良好的平滑性、滲透性、抗靜電性、退繞性、從而降低了纖維與纖維、金屬、陶瓷的摩擦，使纖維集束性能提高，從而降低卷繞時的張力，增強了耐熱性穩定，上油均勻，油膜強度高，不堵塞管線，且無白粉現象產生。採用本發明生產的產品特點如下纖維上油率低，上油率在2.8％；油膜強度N≥320；摩擦係數M/M≤0.052；耐熱穩定性、耐熱等級≥400℃；採用NOPATA905-M的PO/EO比(環氧乙烷與環氧丙烷比)；採用添加TG-28A型高效滲透劑，滲透力≥135S；特殊添加劑(二甲基矽油)，增加其抗靜電性(≤105Ω)。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發明作進一步描述
實施例一一種熔紡氨綸油劑(TG-2199A型)，其復配組分和各組分的重量百分含量如下1、異辛基十八烷基酯22％2、二甲基矽油15％3、油酸胺鹽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鹼鈉鹽10％7、油酸咪唑啉15％8、十二烷基磺酸酯鹽5％9、POETG-V2平滑性6％其中，POE表示聚氧乙烯。
本實施例的製備應注意以下單體質量控制1、控制點油劑組份90％以上的各NOPCOSEAT905-M(月桂酸雙酯與三羥甲基丙烯二癸酸酯，比例90∶5即用905表示)單體質量是保證油劑質量的關鍵。除了合理配方設計以外。
控制游離PEG是減少油劑對皮圈膨潤，從而使TG-2199A型熔紡氨綸油劑適用於春田皮卷式假捻設備上，油劑與各進口油劑，(溫度60±1℃，相對溼度70±2％，時間72小時)測定其橡皮圈體積和重量變化情況。
2、游離脂肪酸的控制理論上分析潤滑劑在加熱板上冒煙、結焦、滴油無非由於兩種反應引起一是潤滑劑組份受熱氧化生產成含游離基而斷鏈，形成低分子揮發即產生冒煙，其二是含游離基再度聚合成焦狀物質即形成熱板結焦的油NOPCOSTAT905-M潤滑劑屬於第一者來斷鏈反應所以結焦少；礦物油，脂肪酸酯等氧化分介、屬於易高度聚合。因此生產成焦狀物較多，游離脂肪酸揮發後在熱箱二端，溫度較低，容易再凝聚是結焦的主要原因，因此油劑單體中游離脂肪酸控制是減少冒煙結焦的關鍵之一。
3、控制單體合成工藝保持粘度穩定作為潤滑劑的，其粘度大小，在流體潤滑中將主宰摩擦力大小，直接影響到一系列性能，如摩擦抵抗力，白粉粘性，上油均勻性及張力波動等，當熔紡氨綸絲經高速牽伸和假捻時，由於絲束和導絲等接觸體的摩擦抵抗增大絲束帶動羅拉，當油劑粘度變大時，運行的絲束竄易產生粘滑現象，造成線束有時鬆弛，緊張的張力波動，以致使假捻不勻，造成M率下降，因此對一定分子量範圍內的，保持其粘度穩定是十分重要的。
4、控制穩定的PO/EO比例PO/EO比例直接影響油劑的濁點，絲對金屬的摩擦係數F/M ud水溶性、表面張力、油劑加熱分介後殘留量等，嚴格控制原料質量和合理的加成工藝是保證PO/EO比例穩定的前提。
實踐證明NOP905-M單體合成工藝技術，直接商定油劑質量好壞。
實施例二一種熔紡氨綸油劑，其復配組分和各組分的重量百分含量如下1、POE十八醇醚12％2、POE月桂醇醚磷酸酯鉀鹽 5％3、蓖麻油 5％4、PEG400月桂酸雙酯 5％5、十二烷基磺酸鈉 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、三羥甲基丙烷二癸酸酯 25％11、丁基溶纖劑3％其中，POE表示聚氧乙烯，PEG表示聚乙二醇。
本實施例可以有效解除油劑與纖維面吸附力，對纖維的親和性，保護纖維表面與金剛磨的假捻盤假捻時摩擦損傷纖維條幹造成毛絲，而使品質等級下降的特點。
配方設計中技術關鍵1、選用部分特殊起始劑的，提高油劑對纖維面吸附力，提高了油劑對纖維的親和性和復面覆蓋性，從而保護了纖維表面，特別能經受住在BAMAGFK-6 900用金剛磨的假捻盤假捻時，纖維不僅受到摩擦盤間的摩擦力，而且還受到旋轉摩擦盤的剪切力，試驗表明在OPU0.3±0.05％範圍內能順利加工，使該油劑能應用於金剛砂摩擦盤的苛刻條件。
2、選用少量特殊添加劑，增加了抗靜電和NOPOOSTAT905-M的相溶性；做為抗靜電劑的陰離子表面活性劑與非離子的相溶熔性較差，我們採用烷基酚聚氧乙烯磷酸酯類作為抗靜電劑後。兩者相溶性有明顯改善，但長期存放後。抗靜電仍有部份分離現象。採用少量特殊添加劑後更增強了抗靜電和熔紡氨綸油劑的相溶性，使油劑較長時間存放仍能澄清透明。
實施例三一種熔紡氨綸油劑，其復配組分和各組分的重量百分含量如下1、異辛基十八烷 25％2、二甲基矽油(乳化型) 15％3、油酚胺鹽 12％4、聚氧乙烯醚 7％5、蓖麻油醚 7％6、1-羥甲烯聚氧乙基醚-1-羥-2-十二烷基咪唑啉甜萊鹼鈉鹽16％7、油酸咪唑啉 7％8、十二烷基磺酸酯鹽 4％9、吐溫80 4％10、V2(自製上漿平滑劑) 3％油劑對紡絲、變形的工藝要求工藝要求的配合是用好任何油劑的重要因素，如牽伸比是熔紡氨綸絲久變形的一個重要工藝參數，牽伸比增加，纖維大分子取向排列整齊，所以強變增加，延伸度下降，根據纖維所需要的強伸指標，可選擇適當的牽伸比，牽伸比過大，會導致較高捻張力和介推敲力，牽伸比過小，會導致加捻能力張力，過低的加捻張力會使體系不穩定，捻度在假捻留下方不能全部清除，由於這種捻變有可能使纖維粘在一起形成緊點；過高的加捻中介捻能力會使體系比較穩定，有利於清除緊點，但由於介捻太完全，在假捻器下方的纖維呈較松狀態，在較大張力下容易形成毛絲，對此一個合理的工藝必須選擇合理的牽伸比，使加捻張力T，和介體張力T2不會過大過小，以有利於消除毛絲和僵絲。
每當更換一種新油劑時，因油劑的粘度，摩擦係數等直接影響磨擦阻抗，從而有時會影響互張力大小，有時會破壞原來平衡，出現不正常現象，在這種情況下做相應的工藝調整是十分必要的，又是D/T2張力比也通過D/Y比來調整(假捻器的表面速度與假捻的牽伸纖維離開假捻器的速度之比)。當紡絲速度固定時，摩擦有傳數可調整，從測得能力變化情況看。加捻張力隨D/Y比增加，而介捻張力是隨D/Y比增加而下降，D/Y比過大時，介捻張力小，介捻不充分，含形成僵絲和緊點；D/Y比過小時，介捻張力大，介捻充分，纖維從摩擦盤出來由於油劑摩擦抵抗直接影響到加捻合拈張力，熔紡氨綸高速TG-2199復配油劑即能解除以上不足。
上述實施例只為說明本發明的技術構思及特點，其目的在於讓熟悉此項技術的人士能夠了解本發明的內容並據以實施，並不能以此限制本發明的保護範圍。凡根據本發明精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種熔紡氨綸油劑，其特徵在於活性成分中含有用下列通式(I)表示的化合物，該化合物的含量為1～15％重量 式中，R是碳原子數6以上的碳化氫基或置換碳化氫基，k是2或3，i、m和n是1-4的整數，M表示是鹼金屬。
2.根據權利要求1所述的熔紡氨綸油劑，其特徵在於所述通式(I)中的R是碳原子數為8～22的碳化氫基或置換碳化氫基，M是Na或K。
3.根據權利要求1或2所述的熔紡氨綸油劑，其特徵在於還包含以下組分(1)、至少有一種由一價醇和一氯性脂肪酸或二氯性脂肪酸的酯類平滑劑，其含量為10～70％重量；(2)、非離子界面活性劑，其含量為5～30％重量。
4.根據權利要求3所述的熔紡氨綸油劑，其特徵在於還包含有陰離子界面活性劑，其含量為10～20％重量。
全文摘要
一種熔紡氨綸油劑，其特徵在於活性成分中含有用下列通式(I)表示的化合物，該化合物的含量為1～15％重量式中，R是碳原子數6以上的碳化氫基或置換碳化氫基，k是2或3，i、m和n是1－4的整數，M表示是鹼金屬。本發明使纖維具有良好的平滑性、滲透性、抗靜電性、退繞性、從而降低了纖維與纖維、金屬、陶瓷的摩擦，使纖維集束性能提高，從而降低卷繞時的張力，增強了耐熱性穩定，上油均勻，油膜強度高，不堵塞管線，且無白粉現象產生。
文檔編號D01F6/58GK1718908SQ20051004111
公開日2006年1月11日 申請日期2005年7月18日 優先權日2005年7月18日
發明者楊萊衍, 周建芳 申請人:蘇州晟德竹科技發展有限公司