專利名稱：一種氨綸紡絲用油劑的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種合成纖維用油劑，特別涉及一種氨綸紡絲用的油劑。
背景技術：
彈性纖維，即聚氨酯纖維，在中國稱之為氨綸，由于其具有優異的彈性，良好的染色性，且密度小、強力高、伸長率大、回彈性好、耐光、耐磨及耐腐蝕等特點，被廣泛應用于泳裝、高檔針織內衣及服裝面料等，其發展十分迅速。從1990年代煙臺建設第一套300噸/年的工業化裝置以來，國內的氨綸年產量已達到10萬噸，所用油劑達6000噸以上，氨綸紡絲工藝主要有干法紡、熔融紡、濕法紡及反應紡等，油劑通過油輪或油嘴賦予纖維表面，使纖維具有良好的平滑性、抗靜電性、集束性及退繞性。性能優良的油劑使上油后的纖維成型好，絲與絲之間不粘連，在后加工過程中易退繞、不塌邊、斷絲少。
目前氨綸生產用油劑，主要由日本竹本油脂公司，松本油脂公司以及美國一些油脂公司提供，所存在的主要問題是油劑的抗靜電性能差，氨綸絲在后加工過程中的退繞性較差，易塌邊、斷絲。如專利US4999120所述油劑主要由二甲基硅油，聚氧乙烯脂肪醇等組成，該油劑以乳化液狀態上油，主要應用于濕法紡氨綸生產工藝，不適應于最大量的干法紡及熔融紡生產工藝；專利US3717575，專利J5-117976、J3-51374所述的氨綸油劑都是由礦物油、硅油及氨基改性硅油組成，此類油劑的特點是所紡的氨綸絲滑爽，手感好，但抗靜電性能差。本發明的油劑通過使用聚氧乙烯改性硅油、聚醚及脂肪酸鹽等，解決了現有油劑所存在的問題，取得了成功的工業應用，油劑的整體使用性能完全達到了氨綸紡絲工藝及后加工工藝的要求。
發明內容
本發明是針對現有油劑存在抗靜電性能差，氨綸絲在后加工過程中的退繞性較差，易塌邊、斷絲等問題，而提供一種新的氨綸紡絲用油劑，該油劑中除了應用礦物油、硅油外，還使用了聚醚、聚醚改性硅油及脂肪酸鹽等，因而性能穩定，使用方便，防粘性能、抗靜電性能及平滑性能優異，且在后加工過程中，易退繞，不塌邊，不斷絲。
本發明所提供的氨綸紡絲用油劑由以下組分組成(a)5～80％的礦物油；(b)10～75％的硅油；(c)0.5％～30％的環氧乙烷、環氧丙烷共聚醚；
(d)0.5％～50％的聚醚硅油；(e)1～15％的抗靜電劑；(f)0.1～10％的防粘性能改進劑。
所述百分含量以組分重量占油劑總重量的百分數計。
其中組分(a)為精制礦物油，在油劑中作為一種平滑劑，其40℃時的運動粘度為0.5～30.0mm2/S，最好為1.0～20.0mm2/S，在油劑中所占重量百分含量最好為20～60％，其特點是平滑性及集束性能優良。
組分(b)作為退繞劑的硅油，硅油分子中的主鏈是一種易繞曲的之字型鏈，整個 基團容易圍繞-Si-O-鍵旋轉，硅氧鏈較易纏繞和解開，因此加有該組分的油劑，絲束的成型性及退繞性優良，其在油劑中所占重量百分含量最好為20～40％，結構式為式(1) 式中Me為甲基，R為甲基、乙基或苯基，m和n分別為2～50的整數，最好為4～20的整數。
組分(c)作為平滑劑，兼有抗靜電性能，是分子量為1000～8000的環氧乙烷(EO)、環氧丙烷(PO)共聚醚，EO/PO＝5/95～95/5(重量比)，最好為EO/PO＝20/80～80/20，結構式為式(2) 其中R1和R2分別為C8～C18的烷基，m1為5～160整數，最好10～100整數；n1為5～180整數，最好20～120整數，x為1～4的整數，最好為1或者2，它的特點是平滑性能優良，而且具有良好的抗靜電性，上油后的纖維比電阻以及絲束與金屬間的摩擦系數小，該組分在油劑中所占重量百分含量最好為5～20％。
組分(d)為聚醚改性硅油，兼備聚醚與硅油的雙重性能，即具有優良的退繞性、平滑性及抗靜電性。結構式為式(3)
式中Me為甲基，R為甲基、乙基或苯基，r為1～10的整數，最好為2～6的整數，m2和n2分別為2～50的整數，最好為4～30的整數，m3和n3分別為10～200的整數，最好為40～120的整數，該組分在油劑中所占重量百分含量最好為3～30％。
組分(e)為烷基磷酸酯鹽，具有抗靜電性與平滑性能，分子式為R4OPO3M或(R4O)2PO2M，式中R4為碳數2～36的烷基，最好為8～20的烷基，R4的碳數大，則平滑性優，但抗靜電性較差，反之依然；M為鈉元素或鉀元素。該組分在油劑中所占重量百分含量最好為2～8％。
組分(f)為高級脂肪酸二價金屬鹽，分子式為(R5COO)2M1，式中R5為碳數2～36的烷基，最好為12～24的烷基，M1為二價金屬元素，最好為鈣、鎂、鋅或鋇等。該組分在油劑中所占重量百分含量最好為0.2～6％，使用該組分可使纖維具有良好的滑爽性與退繞性。
本發明氨綸紡絲用油劑的制備方法是在反應釜中依次加入組分(a)、(b)、(c)、(d)、(e)和(f)，攪拌下加熱至60～160℃，恒溫攪拌30～40分鐘，然后冷卻至25～30℃，即得本發明油劑。
本發明油劑組合物的使用方式為利用油輪或噴嘴直接上油。當氣溫低于25℃時，油劑應在25℃以上的環境中放置24小時后再使用，另外油劑在使用之前應充分攪拌。
本發明所提供的油劑，與現有技術相比，因其含有一種聚醚硅油，聚醚硅油的存在，使油劑具有優良的平滑性及柔軟性，同時具有一定的抗靜電性，經該油劑處理后的氨綸纖維，具有良好的退繞性和成型性；油劑中含有的環氧乙烷、環氧丙烷共聚醚，通過對聚醚的結構與分子量進行調整，能夠提高氨綸纖維的抗靜電性能與平滑性；另外油劑配方中的平滑劑為復合劑，分別采用兩種不同種類的單體，一類為礦物油，另一類為聚醚；同時加入了一定量的抗靜電劑及防粘性能改進劑，解決了油劑抗靜電性和低旦纖維的滑爽性與退繞性較差的問題。因此使用本發明所提供的油劑的效果是在紡絲工藝中氨綸絲束的成型性良好，絲與絲之間、絲與金屬之間的摩擦系數??；在后續加工過程中，氨綸絲易退繞，不塌邊，斷絲少，染色性良好。
具體實施例方式
下面用具體實例來詳細說明本發明，但這些實例并不限制本發明。
實例1依次取15克精制礦物油(40℃的運動粘度為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分別為十八烷基，x＝1)，12克聚醚硅油(R為甲基，m2＝25，n2＝30，m3＝100，n3＝80，r＝2)，2.0克十二烷基磷酸鉀，3克二十酸鋅置于500ml的反應器中，加熱至75℃，攪拌30分鐘，然后在攪拌下冷卻至30℃即可。
實例2依次取8.0克精制礦物油(40℃的運動粘度為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分別為十八烷基，x＝1)，12克聚醚硅油(R為甲基，m2＝25，n2＝30，m3＝100，n3＝80，r＝2)，2.0克十二烷基磷酸鉀，3克二十酸鋅置于500ml的反應器中，加熱至105℃，攪拌30分鐘，然后在攪拌下冷卻至30℃即可。
實例3依次取20克精制礦物油(40℃的運動粘度為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分別為十八烷基，x＝1)，12克聚醚硅油(R為苯基，m2＝25，n2＝30，m3＝100，n3＝80，r＝2)，3.0克十二烷基磷酸鉀，3克二十酸鎂置于500ml的反應器中，加熱至110℃，攪拌30分鐘，然后在攪拌下冷卻至30℃即可。
實例4依次取50克精制礦物油(40℃的運動粘度為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分別為十二烷基，x＝1)，12克聚醚硅油(R為甲基，m2＝25，n2＝30，m3＝100，n3＝80，r＝6)，2.0克十二烷基磷酸鉀，3克二十酸鎂置于500ml的反應器中，加熱至75℃，攪拌30分鐘，然后在攪拌下冷卻至30℃即可。
實例5依次取30克精制礦物油(40℃的運動粘度為20.0mm2/S)，30克甲基乙基硅油(m＝45，n＝2)，20克聚醚(m1＝37，n1＝55，R1為十二烷基，R2為十八烷基，x＝1)，15克聚醚硅油(R為乙基，m2＝25，n2＝30，m3＝100，n3＝80，r＝6)，2.0克十二烷基磷酸鈉，3克二十酸鋅置于500ml的反應器中，加熱至155℃，攪拌30分鐘，然后在攪拌下冷卻至30℃即可。
實例6依次取30克精制礦物油(40℃的運動粘度為5.0mm2/S)，40克甲基乙基硅油(m＝20，n＝20)，10克聚醚(m1＝37，n1＝55，R1為十二烷基，R2為十八烷基，x＝1)，15克聚醚硅油(R為甲基，m2＝25，n2＝30，m3＝100，n3＝80，r＝8)，2.0克十二烷基磷酸鈉，3克二十酸鈣置于500ml的反應器中，加熱至155℃，攪拌30分鐘，然后在攪拌下冷卻至30℃即可。
實例7依次取20克精制礦物油(40℃的運動粘度為5.0mm2/S)，40克甲基苯基硅油(m＝30，n＝25)，20克聚醚(m1＝75，n1＝75，R1為正辛基，x＝1，R2為十八烷基)，15克聚醚硅油(R為甲基，m2＝25，n2＝30，m3＝100，n3＝80，r＝2)，2.0克十二烷基磷酸鈉，3克二十酸鋅置于500ml的反應器中，加熱至75℃，攪拌30分鐘，然后在攪拌下冷卻至30℃即可。
實例8依次取20克精制礦物油(40℃的運動粘度為5.0mm2/S)，40克甲基硅油(m＝20，n＝20)，28克聚醚(m1＝75，n1＝75，R1為正辛基，x＝1，R2為十八烷基)，5克聚醚硅油(R為甲基，m2＝25，n2＝30，m3＝100，n3＝80，r＝2)，6.5克十二烷基磷酸鈉，0.5克二十酸鋅置于500ml的反應器中，加熱至110℃，攪拌30分鐘，然后在攪拌下冷卻至30℃即可。
實例9依次取57克精制礦物油(40℃的運動粘度為15.0mm2/S)，20克甲基硅油(m＝5，n＝35)，5克聚醚(m1＝75，n1＝75，R1為十八烷基，x＝1，R2為正癸基)，15克聚醚硅油(R為甲基，m2＝25，n2＝30，m3＝50，n3＝40，r＝2)，2.5克十二烷基磷酸鈉，0.5克二十酸鋅置于500ml的反應器中，加熱至60℃，攪拌40分鐘，然后在攪拌下冷卻至30℃即可。
實例10依次取35克精制礦物油(40℃的運動粘度為1.0mm2/S)，35克甲基硅油，(m＝40，n＝50)15克聚醚(m1＝75，n1＝75，R1為正辛基，x＝1，R2為十八烷基)，10克聚醚硅油(R為乙基，m2＝25，n2＝30，m3＝120，n3＝120，r＝2)，2.0克十二烷基磷酸鉀，3克二十酸鋅置于500ml的反應器中，加熱至65℃，攪拌140分鐘，然后在攪拌下冷卻至30℃即可。
實例11依次取30克精制礦物油(40℃的運動粘度為15.0mm2/S)，30克甲基硅油(m＝5，n＝10)，16克聚醚(m1＝75，n1＝75，R1為二十烷基，x＝1，R2為正辛基)，10克聚醚硅油(R為乙基，m2＝35，n2＝35，m3＝40，n3＝40，r＝10)，8.0克十二烷基磷酸鈉，6克二十酸鎂置于500ml的反應器中，加熱至65℃，攪拌40分鐘，然后在攪拌下冷卻至30℃即可。
實例12依次取35克精制礦物油(40℃的運動粘度為10.0mm2/S)，40克甲基苯基硅油(m＝5，n＝25)，10克聚醚(m1＝75，n1＝75，R1為正辛基，x＝1，R2為十八烷基)，10克聚醚硅油(R為苯基，m2＝35，n2＝30，m3＝100，n3＝80，r＝10)，2.0克十八烷基磷酸鉀，3克二十酸鋇置于500ml的反應器中，加熱至75℃，攪拌30分鐘，然后在攪拌下冷卻至25℃即可。
實例13依次取15克精制礦物油(40℃的運動粘度為10.0mm2/S)，55克甲基苯基硅油(m＝5，n＝25)，15克聚醚(m1＝75，n1＝75，R1為正辛基，x＝1，R2為十八烷基)，10克聚醚硅油(R為苯基，m2＝25，n2＝20，m3＝80，n3＝80，r＝4)，2.0克十八烷基磷酸鉀，3克二十酸鈣置于500ml的反應器中，加熱至85℃，攪拌35分鐘，然后在攪拌下冷卻至25℃即可。
實例14依次取40克精制礦物油(40℃的運動粘度為10.0mm2/S)，40克甲基苯基硅油(m＝4，n＝45)，10克聚醚(m1＝75，n1＝75，R1為正辛基，x＝1，R2為十二烷基)，5克聚醚硅油(R為苯基，m2＝35，n2＝25，m3＝80，n3＝100，r＝4)，2.0克十二烷基磷酸鈉，3克二十酸鋇置于500ml的反應器中，加熱至75℃，攪拌40分鐘，然后在攪拌下冷卻至25℃即可。
實例15依次取20克精制礦物油(40℃的運動粘度為10.0mm2/S)，40克甲基苯基硅油(m＝35，n＝10)，10克聚醚(m1＝75，n1＝75，R1為正辛基，x＝1，R2為十八烷基)，25克聚醚硅油(R為苯基，m2＝25，n2＝20，m3＝80，n3＝100，r＝6)，2.0克十八烷基磷酸鉀，3克二十酸鎂置于500ml的反應器中，加熱至90℃，攪拌30分鐘，然后在攪拌下冷卻至25℃即可。
實例16依次取35克精制礦物油(40℃的運動粘度為10.0mm2/S)，40克甲基苯基硅油(m＝35，n＝5)，10克聚醚(m1＝75，n1＝75，R1為正辛基，x＝1，R2為十二烷基)，10克聚醚硅油(R為乙基，m2＝25，n2＝30，m3＝100，n3＝100，r＝4)，2.0克十八烷基磷酸鉀，3克二十酸鎂置于500ml的反應器中，加熱至160℃，攪拌30分鐘，然后在攪拌下冷卻至25℃即可。
實例17依次取30克精制礦物油(40℃的運動粘度為30.0mm2/S)，40克甲基苯基硅油(m＝15，n＝5)，15克聚醚(m1＝75，n1＝75，R1為正辛基，x＝1，R2為十二烷基)，10克聚醚硅油(R為乙基，m2＝25，n2＝20，m3＝80，n3＝100，r＝4)，2.0克十八烷基磷酸鉀，3克二十酸鎂置于500ml的反應器中，加熱至160℃，攪拌30分鐘，然后在攪拌下冷卻至25℃即可。
實例18依次取35克精制礦物油(40℃的運動粘度為28.0mm2/S)，40克甲基苯基硅油(m＝25，n＝3)，10克聚醚(m1＝75，n1＝75，R1為正辛基，x＝1，R2為十二烷基)，10克聚醚硅油(R為乙基，m2＝25，n2＝20，m3＝80，n3＝100，r＝4)，2.0克十八烷基磷酸鉀，3克二十酸鎂置于500ml的反應器中，加熱至130℃，攪拌30分鐘，然后在攪拌下冷卻至25℃即可。
在實驗室中測定上述十八個油劑樣品的耐熱性能，油膜強度及開口閃點等數據，結果如表1所示，油劑的使用性能如表2所示，氨綸絲性能如表3所示。
表1 油劑主要性能
表2 油劑使用結果
表3 氨綸絲性能
由表1～表3中的數據可知，從實例1到實例18，油劑結焦性能優良，使用時無異味，油劑平滑性及抗靜電性能良好，氨綸絲的斷裂伸長、斷裂強度及彈力恢復等性能優良。
權利要求
1.一種氨綸紡絲用油劑，其特征在于，該油劑由以下組分組成(a)5～80％的礦物油；(b)10～75％的硅油；(c)0.5～30％的環氧乙烷、環氧丙烷共聚醚；(d)0.5～50％的聚醚硅油；(e)0.5～15％的抗靜電劑；(f)0.1～10％的防粘性能改進劑；所述百分含量以組分重量占油劑總重量的百分數計；其中組分(a)在40℃時的運動粘度為0.5～30.0mm2/S；組分(b)的結構式為式(1) 式中Me為甲基，R為甲基、乙基或苯基，m和n分別為2～50的整數；組分(c)的結構式為式(2) 其中R1和R2分別為C8～C18的烷基，m1為5～160整數，n1為5～180整數，x為1～4的整數；組分(d)的結構式為式(3) 式中Me為甲基，R為甲基、乙基或苯基，r為1～10的整數，m2和n2分別為2～50的整數，m3和n3分別為10～200的整數；組分(e)分子式為R4OPO3M或(R4O)2PO2M，式中R4為碳數2～36的烷基，M為鈉元素或鉀元素；組分(f)分子式為(R5COO)2M1，式中R5為碳數2～36的烷基，M1為二價金屬元素。
2.根據權利要求1所述的油劑，其特征在于組分(a)在40℃時的運動粘度為1.0～20.0mm2/S。
3.根據權利要求1所述的油劑，其特征在于組分(a)在油劑中所占重量百分含量為20～60％；組分(b)在油劑中所占重量百分含量為20～40％；組分(c)在油劑中所占重量百分含量為5～20％；組分(d)在油劑中所占重量百分含量為3～30％；組分(e)在油劑中所占重量百分含量為2～8％；組分(f)在油劑中所占重量百分含量為0.2～6％。
4.根據權利要求1所述的油劑，其特征在于式(1)中的m和n分別為4～20的整數。
5.根據權利要求1所述的油劑，其特征在于式(2)中的m1為10～100的整數n1為20～120的整數；x為1或者2。
6.根據權利要求1所述的油劑，其特征在于式(3)中的r為2～6的整數m2和n2分別為4～30的整數；m3和n3分別為40～120的整數。
7.根據權利要求1所述的油劑，其特征在于組分(e)中R4的碳數為8～20。
8.根據權利要求1所述的油劑，其特征在于組分(f)中R5的碳數為12～24，二價金屬元素為鈣、鎂、鋅或鋇。
全文摘要
本發明公開了一種氨綸紡絲用油劑，組成為(a)5～80％的礦物油；(b)10～75％的硅油；(c)0.5％～30％的環氧乙烷、環氧丙烷共聚醚；(d)0.5％～50％的聚醚硅油；(e)0.5～15％的抗靜電劑；(f)0.1～10％的防粘性能改進劑，所述百分含量以組分重量占油劑總重量的百分數計。該油劑是解決現有油劑存在抗靜電性能差，氨綸絲在后加工過程中的退繞性較差，易塌邊、斷絲等問題，本發明油劑性能穩定，使用方便，防粘性能、抗靜電性能及平滑性能優異，且在后加工過程中，易退繞，不塌邊，不斷絲。
文檔編號D06M15/37GK1696395SQ200510017708
公開日2005年11月16日 申請日期2005年6月20日 優先權日2005年6月20日
發明者張瑞波, 時東興, 李克文, 朱偉 申請人:中國石油化工集團公司, 中國石化集團洛陽石油化工工程公司