本发明涉及一种乳化型纺丝油剂及其制备方法，属于纤维生产
技术领域：
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背景技术：
：一般情况下在天然纤维表面都包裹有润滑剂，就像在棉花上有一层棉蜡，丝胶包裹在蚕丝表面，羊毛脂包裹在羊毛上。这些润滑剂能够在纺丝加工过程中起到像助剂一样的作用。而化学合成纤维是化合物直接聚合的高分子化合物，在纺丝加工过程中会产生静电，要使用助剂消除静电累积，还要使纤维柔软、平滑。这样的助剂统称为纺丝油剂。纺丝油剂应具备以下的特性：使纤维表面光滑、减少静电、有集束或抱合等作用；较高的热稳定性，较低的挥发性；对金属无腐蚀作用；较好的可洗性，不影响纤维色泽；调配与使用便利，原材料易得，成本合适。油膜保护纤维，使纤维具有了一定的平滑性，这样可以减少甚至完全消除纤维在摩擦过程中的损伤，并有良好的手感。由于纺丝使用油剂时通常是水包油型的乳液，所以其中必须用表面活性剂作为乳化剂，纺丝油剂还要能使纤维具有良好的抗静电性等。化学纤维油剂所用的原料，一般是平滑剂、乳化剂、抗静电剂，还可根据纤维的用途不同添加其他成分。在制备油剂时，只靠单一的一种表而活性剂无法适应各方面的需求，根据不同纤维的具体特性，和在纺丝过程中对油剂性能的具体要求，必须把不同种类和型号的表面活性剂按照一定比例混合在一起，才能配制出合格的油剂产品。如果直接将油剂用在纺丝上，通常会出现上油不均匀，吸附润湿性能差等问题。为了使油剂平滑均匀地涂在丝的表面，我们需要对纺丝油剂做乳化稀释处理，使油剂溶于水形成乳液，保证后续的拉伸、变形、卷绕等工作的顺利进行。乳液是指一种或多种液体以小液滴形式分散在与它不相溶的液体中构成的分散体系，由于体系大多呈现乳白色而被称为乳液，形成乳液的过程叫做乳化。乳液的颜色和外观与体系中液滴的大小有关，通常情况下乳液的直径在0.1um以上，属于粗分散体。而作为乳化型纺丝油剂，需要配制直径较细小的微乳液，以适应纺丝上油的需求。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题：针对直接将油剂用在纺丝上，通常会出现上油不均匀，吸附润湿性能差的问题，提供了一种乳化型纺丝油剂及其制备方法。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种乳化型纺丝油剂，包括下述重量份原料组成：7～10份月桂酸聚氧乙烯酯，3～5份聚乙二醇二油酸酯，30～36份季铵化有机硅油，4.0～6.4份季戊四醇四油酸酯，8～10份十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐，4～6份十二烷基磷酸酯二乙醇胺盐，1～5份抗氧剂。所述季铵化有机硅油为烯丙基缩水甘油醚、羟基硅油、质量分数为0.1%氯铂酸异丙醇溶液混合加热至80～90℃反应，再与三乙醇胺、冰醋酸搅拌加热至70～80℃，反应结束后减压蒸馏制得。所述季铵化有机硅油中原料重量份为120～180份烯丙基缩水甘油醚，100～150份羟基硅油，3～5份质量分数为0.1%氯铂酸异丙醇溶液，150～240份三乙醇胺，80～100份冰醋酸。所述季戊四醇四油酸酯为季戊四醇、油酸、对甲苯磺酸搅拌加热至160～180℃进行酯化反应，冷却后加入去离水搅拌静置，再用分液漏斗分液收集上层液并蒸发去除低沸物制得。所述季戊四醇、油酸、对甲苯磺酸的重量份为12～16份季戊四醇，130～160份油酸，20～24份对甲苯磺酸。所述抗氧剂为2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚、n，n-双[3-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酰]肼、4，4′甲撑双（2，6-二叔丁基苯酚）、n，n-1，6-亚己基-双[3-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酰胺]中的一种或多种。一种乳化型纺丝油剂的制备方法，具体步骤为：（1）取季戊四醇、油酸、对甲苯磺酸搅拌加热至160～180℃进行酯化反应，冷却后加入去离水搅拌静置，再用分液漏斗分液收集上层液并蒸发去除低沸物，得季戊四醇四油酸酯；（2）取烯丙基缩水甘油醚、羟基硅油、质量分数为0.1%氯铂酸异丙醇溶液混合加热至80～90℃反应，再与三乙醇胺、冰醋酸搅拌加热至70～80℃，反应结束后减压蒸馏，得季铵化有机硅油；（3）取月桂酸聚氧乙烯酯、聚乙二醇二油酸酯装入烧瓶中搅拌混合，再加入季铵化有机硅油，并搅拌加热至40～60℃，加入季戊四醇四油酸酯、十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐，搅拌混匀后降温至30～40℃，再加入十二烷基磷酸酯二乙醇胺盐、抗氧剂，持续搅拌30～40min后冷却出料，得乳化型纺丝油剂。本发明与其他方法相比，有益技术效果是：（1）本发明利用酯表面连接中氧原子孤电子趋于与纺丝表面形成静电键，酯基团越多，酯分子的极性越大，酯与纺丝的亲和力越高的特点，通过季戊四醇四油酸酯表面丰富的酯极性官能团，提高在纺丝表面的吸附性能，配合季铵化有机硅油，可快速均匀的在纺丝表面形成物理吸附膜，改善上油不均匀，吸附润湿性能差的问题，同时利用添加的抗氧化剂结构中具有的一定活性的羟基氢原子，能够转移到活性自由基上，生成自由基氢过氧化物，从而阻止自由基链的传递，起到抗氧化的目的，可显著提高抗氧化性，改善热稳定性，减少发烟；（2）本发明油剂作为一层保护膜包覆在丝束周围，油剂的抱合性和集束性较好，油膜强度较高，丝束在高温高速下，经过牵伸、变形等工序时，油剂对纱线的保护作用较好，纱线强度较高，使得纺丝过程中发烟量小、结焦程度低、毛丝少、断头少、废丝少，成形好、制成率高。具体实施方式取12～16g季戊四醇，130～160g油酸，20～24g对甲苯磺酸，以300～400r/min搅拌加热至160～180℃，进行酯化反应1.5～2.0h，冷却至室温后加入20～30ml去离子水，以200～300r/min搅拌10～20min并静置20～30min，再用分液漏斗分液收集上层液，将上层液装入旋转蒸发仪中蒸发去除低沸物，得季戊四醇四油酸酯，取120～180g烯丙基缩水甘油醚，100～150g羟基硅油，3～5g质量分数为0.1%氯铂酸异丙醇溶液，以300～400r/min搅拌10～20min，并加热至80～90℃，保温反应4～5h，再加入150～240g三乙醇胺，80～100g冰醋酸，以300～400r/min搅拌加热至70～80℃，反应4～5h后出料并装入减压蒸馏装置中减压蒸馏3～5h，冷却至室温得季铵化有机硅油，取7～10g月桂酸聚氧乙烯酯，3～5g聚乙二醇二油酸酯装入烧瓶中，以200～300r/min搅拌20～30min，再加入30～36g季铵化有机硅油，并搅拌加热至40～60℃，加入4.0～6.4g季戊四醇四油酸酯，8～10g十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐，继续搅拌20～30min后降温至30～40℃，再加入4～6g十二烷基磷酸酯二乙醇胺盐，1～5g抗氧剂，持续搅拌30～40min后冷却至室温出料，得乳化型纺丝油剂。取12g季戊四醇，130g油酸，20g对甲苯磺酸，以300r/min搅拌加热至160℃，进行酯化反应1.5h，冷却至室温后加入20ml去离子水，以200r/min搅拌10min并静置20min，再用分液漏斗分液收集上层液，将上层液装入旋转蒸发仪中蒸发去除低沸物，得季戊四醇四油酸酯，取120g烯丙基缩水甘油醚，100g羟基硅油，3g质量分数为0.1%氯铂酸异丙醇溶液，以300r/min搅拌10min，并加热至80℃，保温反应4h，再加入150g三乙醇胺，80g冰醋酸，以300r/min搅拌加热至70℃，反应4h后出料并装入减压蒸馏装置中减压蒸馏3h，冷却至室温得季铵化有机硅油，取7g月桂酸聚氧乙烯酯，3g聚乙二醇二油酸酯装入烧瓶中，以200r/min搅拌20min，再加入30g季铵化有机硅油，并搅拌加热至40℃，加入4.0g季戊四醇四油酸酯，8g十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐，继续搅拌20min后降温至30℃，再加入4g十二烷基磷酸酯二乙醇胺盐，1g抗氧剂，持续搅拌30min后冷却至室温出料，得乳化型纺丝油剂。取14g季戊四醇，145g油酸，22g对甲苯磺酸，以350r/min搅拌加热至170℃，进行酯化反应1.8h，冷却至室温后加入25ml去离子水，以250r/min搅拌15min并静置25min，再用分液漏斗分液收集上层液，将上层液装入旋转蒸发仪中蒸发去除低沸物，得季戊四醇四油酸酯，取150g烯丙基缩水甘油醚，125g羟基硅油，4g质量分数为0.1%氯铂酸异丙醇溶液，以350r/min搅拌15min，并加热至85℃，保温反应4h，再加入195g三乙醇胺，90g冰醋酸，以350r/min搅拌加热至75℃，反应4h后出料并装入减压蒸馏装置中减压蒸馏4h，冷却至室温得季铵化有机硅油，取8g月桂酸聚氧乙烯酯，4g聚乙二醇二油酸酯装入烧瓶中，以250r/min搅拌25min，再加入33g季铵化有机硅油，并搅拌加热至50℃，加入5.2g季戊四醇四油酸酯，9g十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐，继续搅拌25min后降温至35℃，再加入5g十二烷基磷酸酯二乙醇胺盐，3g抗氧剂，持续搅拌35min后冷却至室温出料，得乳化型纺丝油剂。取16g季戊四醇，160g油酸，24g对甲苯磺酸，以400r/min搅拌加热至180℃，进行酯化反应2.0h，冷却至室温后加入30ml去离子水，以300r/min搅拌20min并静置30min，再用分液漏斗分液收集上层液，将上层液装入旋转蒸发仪中蒸发去除低沸物，得季戊四醇四油酸酯，取180g烯丙基缩水甘油醚，150g羟基硅油，5g质量分数为0.1%氯铂酸异丙醇溶液，以400r/min搅拌20min，并加热至90℃，保温反应5h，再加入240g三乙醇胺，100g冰醋酸，以400r/min搅拌加热至80℃，反应5h后出料并装入减压蒸馏装置中减压蒸馏5h，冷却至室温得季铵化有机硅油，取10g月桂酸聚氧乙烯酯，5g聚乙二醇二油酸酯装入烧瓶中，以300r/min搅拌30min，再加入36g季铵化有机硅油，并搅拌加热至60℃，加入6.4g季戊四醇四油酸酯，10g十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐，继续搅拌30min后降温至40℃，再加入6g十二烷基磷酸酯二乙醇胺盐，5g抗氧剂，持续搅拌40min后冷却至室温出料，得乳化型纺丝油剂。对照例：天津某公司生产的纺丝油剂。将实例及对照例的纺丝油剂进行检测，具体检测如下：电导率的测定：用电导率仪分别测定每组试样的电导率值。粘度的测定：用品氏粘度计分别测定每组试样的粘度大小，乳液粘度太大时，使用旋转黏度计测量样品粘度。用品氏粘度计测量时，每组样品测量五次取平均值。用旋转粘度计时，每个样品测量时均在数据变化5s时读数。纤维接触角的测定：使用dsa25型全自动接触角测量仪分别测量纯水（浓度0%）以及不同浓度的乳液在单根丙纶纤维上的接触角。具体检测结果如表1。表1性能表征对比表检测项目实例1实例2实例3对照例电导率/us/cm15014514767粘度/mm2/s372.01370.15375.23170.26接触角21151673由表1可知，本发明制备的纺丝油剂具有良好的电导率、粘度和润湿性能。当前第1页12