专利名称：一种氨纶纺丝用油剂的制作方法
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。
具体实施例方式
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
表2 油剂使用结果
表3 氨纶丝性能
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。
权利要求
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。
全文摘要
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。
文档编号D06M15/37GK1696395SQ200510017708
公开日2005年11月16日 申请日期2005年6月20日 优先权日2005年6月20日
发明者张瑞波, 时东兴, 李克文, 朱伟 申请人:中国石油化工集团公司, 中国石化集团洛阳石油化工工程公司