本发明属于工业润滑油领域，尤其涉及一种乳化剂及其制备方法与应用。
背景技术：
在纺织行业中，针织机油乳化剂通过与不同粘度和型号的基础油进行复配，然后用于纺织机械的织针、沉降片等部位的润滑。随着纺织业的高速发展及纺织效率、纺织质量和纺织材料的不断提高，纺织业对针织润滑油提出了更高的要求。首要目的就是现代针织机油必须具有优良的清洗性能，其他应用性能如润滑性能、抗氧性能、抗腐蚀性能，一般针织机油复配过程中均可以通过引入功能添加助剂来满足要求。
目前，市场中存在的针织机油的种类繁多，但是有部分针织机油产品，在冷水中不能很好的乳化分散，在对换油期的设备进行清洗时，总是存在设备表面油污清洗不净，从而会导致针孔堵塞，出现编制漏针现象，影响编织效率；同时在纺织机械高速运转过程中，织物溅有针织机油在所难免，在后期清洗过程中，如果所选针织机油清洗性能不足，不能有效的去除油污，可能会导致织物匀染不均，降低效率，也有可能在成品织物上留有黄色斑点或者机油异味，去除较难。
因此，现亟需一种综合性能强的乳化剂，采用其复配制成的针织机油，分散快且清洗效果优异。
技术实现要素：
发明目的：本发明的第一目的是提供一种能够与基础油复配成针织机油，且该其清洗效果佳的乳化剂；本发明的第二目的是提供该乳化剂的制备方法；本发明的第三目的是提供该乳化剂在针织机油中的应用。
技术方案：本发明的乳化剂，按重量百分比计包括如下组分：多元醇脂肪酸酯1～20％、HLB值为5～9的表面活性剂20～80％、HLB值为9～18的表面活性剂10～40％及烷基酚聚氧乙烯醚5～30％。
优选的，多元醇脂肪酸酯的重量百分比可为1～15％，其可包括失水山梨醇脂肪酸酯或甘油脂肪酸酯；HLB值为5～9的表面活性剂的重量百分比可为40～75％，其包括脂肪醇聚氧乙烯醚或脂肪酸聚氧乙烯酯；HLB值为9～18的表面活性剂的重量百分比可为15～35％，阴离子表面活性剂与非离子表面活性剂的比值为0.01～2:1。其中，非离子表面活性剂可包括吐温20、吐温80、C12～14醇聚氧乙烯醚、C16～18醇聚氧乙烯醚或月桂酸酸聚氧乙烯酯；阴离子表面活性剂可包括脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸盐或者脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐；烷基酚聚氧乙烯醚的重量百分比为5～20％。
本发明制备乳化剂的方法，包括如下步骤：按重量百分比将多元醇脂肪酸酯、HLB值为5～9的表面活性剂、HLB值为9～18的表面活性剂及烷基酚聚氧乙烯醚混匀后，升温至60℃，搅拌直至溶液澄清透明，随后降温至30℃，过滤除杂，即可。
本发明的乳化剂在针织机油中的应用。
有益效果：与现有技术相比，本发明的显著优点为：该乳化剂为无色无味的透明油状液体，长期存放无分层、无沉淀，适合40℃粘度范围在5～30mm2/s的基础油的乳化；同时，乳化剂的制备工艺简单，可操作性强，环保无污染；此外，该乳化剂在针织机油中得到广泛应用，将其与40℃粘度范围在5～30mm2/s的基础油复配而成针织机油，该针织机油在冷水中能够迅速乳化分散，乳液微观粒径分布均匀，24小时常温存放乳液不分层、不漂油，且对针织机换油期设备或对溅有机油的织物具有良好的清洗效果。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
本发明的乳化剂，按重量百分比计包括如下组分：多元醇脂肪酸酯1～20％、HLB值为5～9的表面活性剂20～80％、HLB值为9～18的表面活性剂10～40％及烷基酚聚氧乙烯醚5～30％。
本发明采用多元醇脂肪酸酯作为乳化剂复配物，不仅具有乳化效果，且亦能达到防锈目的，能够有效防止针织机械设备的锈蚀；优选的，其可包括失水山梨醇脂肪酸酯或甘油脂肪酸酯，进一步说，可包括司盘20、司盘40、司盘60、司盘80、油酸单甘酯或硬脂酸单甘酯。
本发明采用HLB值为5～9的表面活性剂作为乳化剂的复配物，不仅具有乳化效果，同时与矿物油结构相似，因此作为乳化剂的主体，能够将其它表面活性剂增溶于矿物油中，使制备的乳化剂能够长时间存放，无分层、无析出。优选的，其可包括脂肪醇聚氧乙烯醚或脂肪酸聚氧乙烯酯，其中，HLB值为5～9的脂肪醇聚氧乙烯醚可包括油醇聚氧乙烯醚或饱和脂肪醇聚氧乙烯醚，油醇聚氧乙烯醚结构为CH(CH2)7CH＝CH(CH7)7CH2O–(CHCHO)n-H，n为2～5，优选为3，而饱和脂肪醇聚氧乙烯醚结构为RO(CH2CH2O)n–H，R＝C8～22，优选为C12～14、C13或C16～18，n为3、4，优选为3；HLB值为5～9的脂肪酸聚氧乙烯酯结构为R(CH2CH2O)n–H，R＝C7～17–COO–，优选为C7～9–COO–、C11–COO–、C17–COO–，n为3、4，优选为3。
本发明采用HLB值为9～18的表面活性剂作为洗涤剂，具有优良的去污、乳化、低泡性能和抗硬水性能。优选的，其可包括非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂，其中，非离子表面活性剂可包括吐温20、吐温80、C12～14醇聚氧乙烯醚、C16-18醇聚氧乙烯醚或月桂酸聚氧乙烯酯，进一步说，C12～14醇聚氧乙烯醚可包括AEO-7或AEO-9，C16～18醇聚氧乙烯醚可包括O-6或O-9，月桂酸酸聚氧乙烯酯可包括LAE-6、LAE-9或LAE-12，更进一步说，该非离子表面活性剂优选可为吐温20、AEO-7、AEO-9、O-9或LAE-9；阴离子表面活性剂可包括脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸盐或者脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐，进一步说，可包括月桂醇聚氧乙烯(2～5)醚磷酸钠或月桂醇聚氧乙烯(2～5)醚硫酸钠AES，更进一步说，月桂醇聚氧乙烯(2～5)醚硫酸钠AES优选可为月桂醇聚氧乙烯(3)醚硫酸钠AES-3。
本发明采用烷基酚聚氧乙烯醚作为渗透剂，其能够很好的与脂肪醇聚氧乙烯醚和脂肪酸聚氧乙烯酯产生协同作用，提高整体的乳化和清洗性能，使乳液粒径分布均匀，不出现乳液分层、漂油现象，该烷基酚聚氧乙烯醚结构为
其中m值为6～11，优选为7、8，n值为3～5，优选为4、5。
本发明采用的原料均可从市场上购买获得。
实施例1
原料组分：油酸单甘脂40g、C12酸聚氧乙烯(3)酯360g、C12～14醇聚氧乙烯(9)醚90g、C12～14醇聚氧乙烯(3)醚硫酸钠10g及壬基酚聚氧乙烯(5)醚30g。
制备方法：将上述原料投入调合釜中，开始升温搅拌，待温度升至60℃，保温约30min后观察体系外观，澄清透明后，在30℃条件下进行过滤，去除可能存在的机械杂质，然后取样进行乳化剂稳定性评价。
配制针织机油：将上述乳化剂与矿物油进行针织机油的复配，取上述乳化剂100g，加入1000g矿物油70N，0.5g苯并三氮唑，0.5g2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚，在60℃条件下搅拌30min，待体系澄清透明后取样进行检测，考察指标如下：
(1)乳化剂稳定性评价：向台式离心机(TDZ5-WS)离心试管内加入50ml乳化剂，以3000r/min的速度离心30min，如果无分层、无沉淀，则稳定性好，反之则稳定性差；
(2)针织机油稳定性评价：向台式离心机(TDZ5-WS)离心试管内加入50ml针织机油，以3000r/min的速度离心30min，如果无分层、无沉淀，则稳定性好，反之则稳定性差。
(3)针织机油5％乳化液稳定性评价：按照SHT 0579-1994乳化液稳定性测定法对5％针织机油去离子水乳液进行乳化液稳定性评价；
(4)平均粒径分布：用Mastorsizer2000激光粒度仪分析5％针织机油去离子水乳液的粒径分布、平均粒径；
(5)针织机油可洗涤性能：按照Fz/T 20012-1995纺纱油剂可洗涤性试验方法对针织机油进行可洗涤性能进行评价。
实施例2
基本步骤与实施例1相同，区别在于采用C12～14醇聚氧乙烯(3)醚代替C12酸聚氧乙烯(3)酯。
实施例3
基本步骤与实施例2相同，不同之处在于采用壬基酚聚氧乙烯(4)醚代替壬基酚聚氧乙烯(5)醚。
实施例4
基本步骤与实施例3相同，区别在于采用司盘80代替油酸单甘酯。
实施例5
基本步骤与实施例3相同，不同之处在于采用C12-14醇聚氧乙烯(7)醚代替C12-14醇聚氧乙烯(9)醚。
将实施例1-5分别制备的乳化剂及针织机油进行性能检测，获得的结果如表1所示。
表1实施例1-5的测试结果
由表1可知，实施例1-5制备的乳化剂及采用该乳化剂制备的针织机油，外观均为无色透明液体，在高速离心条件下，能够保持稳定液体状态，不发生分层现象。采用该乳化剂制备的针织机油，5％的乳液粒径分布均匀，并在可洗性能中测试得出优异的清洗效果。
对比例1
配制针织机油，基本步骤与实施例1中的配制针织机油的步骤相同，不同之处在于不加入本发明制备的乳化剂，将该对比例1制备的针织机油进行可洗涤性能检测，发现清洗水表面漂油严重，其无清洗效果。
实施例6
基本步骤与实施例3相同，不同之处在于采用油醇聚氧乙烯(3)醚代替C12酸聚氧乙烯(3)酯。
实施例7
基本步骤与实施例1相同，区别在于采用吐温20代替C12～14醇聚氧乙烯(9)醚。
实施例8
基本步骤与实施例1相同，不同之处在于采用C16-18醇聚氧乙烯(9)醚代替C12-14醇聚氧乙烯(9)醚。
实施例9
基本步骤与实施例1相同，区别在于采用C16-18醇聚氧乙烯(6)醚代替C12酸聚氧乙烯(9)醚。
实施例10
基本步骤与实施例3相同，不同之处在于采用白油15号代替矿油70N。
实施例11
基本步骤与实施例1相同，不同之处在于采用白油26号代替矿油70N，司盘20代替油酸单甘酯。
实施例12
基本步骤与实施例11相同，不同之处在于采用矿油100N代替白油26号。
实施例13
基本步骤与实施例11相同，区别在于采用矿油150N代替白油26号，司盘80代替司盘20。
实施例14
基本步骤与实施例11相同，不同之处在于壬基酚聚氧乙烯(4)醚代替壬基酚聚氧乙烯(5)醚。
实施例15
基本步骤与实施例11相同，区别在于采用辛基酚聚氧乙烯(5)醚代替壬基酚聚氧乙烯(5)醚。
实施例16
基本步骤与实施例11相同，区别在于采用辛基酚聚氧乙烯(4)醚代替壬基酚聚氧乙烯(5)醚。
实施例17
原料组分：司盘20 30g、油醇聚氧乙烯(2)醚500g、月桂酸聚氧乙烯(6)酯100g、月桂醇聚氧乙烯(2)醚磷酸钠25g及壬基酚聚氧乙烯(3)醚75g。
乳化剂的制备方法：将上述原料投入调合釜后，开始升温搅拌，待温度升至60℃，开始保温，保温约30min后观察体系外观，澄清透明后在30℃条件下进行过滤，去除可能存在的机械杂质，然后取样进行乳化剂稳定性评价。
配制针织机油：将上述乳化剂与矿物油、添加剂进行针织机油的复配，取上述乳化剂100g，向乳化剂中加入1000g矿物油70N，0.5g苯并三氮唑，0.5g2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚，在60℃条件下搅拌30min，待体系澄清透明后取样进行检测即可。
实施例18
原料组分：司盘40 40g、油醇聚氧乙烯(5)醚500g、月桂酸聚氧乙烯(9)酯80g、月桂醇聚氧乙烯(5)醚磷酸钠60g及壬基酚聚氧乙烯(4)醚100g。
乳化剂的制备方法及针织机油的配制方法同实施例17。
实施例19
原料组分：司盘60 50g、C13醇聚氧乙烯(4)醚700g、月桂酸聚氧乙烯(12)酯120g、月桂醇聚氧乙烯(2)醚硫酸钠50g及壬基酚聚氧乙烯(4)醚80g。
乳化剂的制备方法及针织机油的配制方法同实施例17。
实施例20
原料组分：硬脂酸单甘脂80g、C7～9酸聚氧乙烯(4)酯400g、吐温80 150g、月桂醇聚氧乙烯(5)醚硫酸钠50g及壬基酚聚氧乙烯(4)醚100g。
乳化剂的制备方法及针织机油的配制方法同实施例17。
实施例21
原料组分：硬脂酸单甘脂100g、C11酸聚氧乙烯(4)酯600g、吐温80 125g、月桂醇聚氧乙烯(5)醚硫酸钠75g及壬基酚聚氧乙烯(4)醚100g。
乳化剂的制备方法及针织机油的配制方法同实施例17。
实施例22
原料组分：硬脂酸单甘脂150g、C17酸聚氧乙烯(4)酯450g、吐温80 180g、月桂醇聚氧乙烯(5)醚硫酸钠120g及壬基酚聚氧乙烯(4)醚100g。
乳化剂的制备方法及针织机油的配制方法同实施例17。
实施例23
原料组分：硬脂酸单甘脂150g、C17酸聚氧乙烯(4)酯400g、吐温80 200g、月桂醇聚氧乙烯(5)醚硫酸钠50g及壬基酚聚氧乙烯(4)醚200g。
乳化剂的制备方法及针织机油的配制方法同实施例17。
将上述实施例制备的乳化剂及针织机油进行性能检测，获得的结果如表2所示。
表2实施例17-23的测试结果
通过表2可知，采用本发明组分含量的多元醇脂肪酸酯、不同HLB值的表面活性剂以及烷基酚聚氧乙烯醚组合而成乳化剂，其稳定性强，无分层，且采用该乳化剂制备的针织机油，乳液粒径分布均匀，具有优异的清洗效果。
对比例2
原料组分：硬脂酸单甘脂5g、C17酸聚氧乙烯(4)酯870g、吐温80 70g、月桂醇聚氧乙烯(5)醚硫酸钠10g及壬基酚聚氧乙烯(4)醚45g。
乳化剂的制备方法及针织机油的配制方法同实施例23。
对比例3
原料组分：硬脂酸单甘脂230g、C17酸聚氧乙烯(4)酯150g、吐温80 400g、月桂醇聚氧乙烯(5)醚硫酸钠100g及壬基酚聚氧乙烯(4)醚120g。
乳化剂的制备方法及针织机油的配制方法同实施例23。
将上述实施例制备的乳化剂及针织机油进行性能检测，获得的结果如表3所示。
表3对比例2-3的测试结果
通过表3可知，乳化剂稳定性较差，所复配的针织机油乳液平均粒径较大，导致乳液发生析油，分层等现象，并且针织机油的可洗性能也较差。
实施例24
原料组分：司盘20 10g、油醇聚氧乙烯(2)醚800g、月桂酸聚氧乙烯(6)醚50g、月桂醇聚氧乙烯(2)醚磷酸钠50g及壬基酚聚氧乙烯(3)醚90g。
乳化剂的制备方法：将上述原料投入调合釜后，开始升温搅拌，待温度升至50℃，开始保温，保温约30min后观察体系外观，澄清透明后在40℃条件下进行过滤，去除可能存在的机械杂质，然后取样进行乳化剂稳定性评价。
配制针织机油：将上述乳化剂与矿物油、添加剂进行针织机油的复配，取上述乳化剂100g，向乳化剂中加入1000g矿物油70N，其他功能性添加剂适量，在50℃条件下搅拌30min，待体系澄清透明后取样进行检测即可。
实施例25
原料组分：司盘40 200g、油醇聚氧乙烯(5)醚200g、月桂酸聚氧乙烯(9)醚200g、月桂醇聚氧乙烯(5)醚磷酸钠200g及壬基酚聚氧乙烯(4)醚200g。
乳化剂的制备方法及针织机油的配制方法同实施例24。
实施例26
原料组分：司盘60 50g、C13醇聚氧乙烯(4)醚800g、月桂酸聚氧乙烯(12)醚90.9g、月桂醇聚氧乙烯(2)醚硫酸钠9.1g及壬基酚聚氧乙烯(4)醚50g。
乳化剂的制备方法及针织机油的配制方法同实施例24。
实施例27
原料组分：硬脂酸单甘脂200g、C7～9酸聚氧乙烯(4)酯200g、吐温80 150g、月桂醇聚氧乙烯(5)醚硫酸钠150g及壬基酚聚氧乙烯(4)醚300g。
乳化剂的制备方法及针织机油的配制方法同实施例24。
实施例28
原料组分：硬脂酸单甘脂150g、C11酸聚氧乙烯(4)酯400g、吐温80 297g、月桂醇聚氧乙烯(5)醚硫酸钠3g及壬基酚聚氧乙烯(4)醚100g。
乳化剂的制备方法及针织机油的配制方法同实施例24。
实施例29
原料组分：硬脂酸单甘脂10g、C17酸聚氧乙烯(4)酯750g、吐温80 50g、月桂醇聚氧乙烯(5)醚硫酸钠100g及壬基酚聚氧乙烯(4)醚90g。
乳化剂的制备方法及针织机油的配制方法同实施例24。
实施例30
原料组分：硬脂酸单甘脂150g、C17酸聚氧乙烯(4)酯450g、吐温80 140g、月桂醇聚氧乙烯(5)醚硫酸钠210g及壬基酚聚氧乙烯(4)醚50g。
乳化剂的制备方法及针织机油的配制方法同实施例24。
实施例31
原料组分：硬脂酸单甘脂50g、C17酸聚氧乙烯(4)酯400g、吐温80 250g、月桂醇聚氧乙烯(5)醚硫酸钠100g及壬基酚聚氧乙烯(4)醚200g。
乳化剂的制备方法及针织机油的配制方法同实施例24。
将实施例24-31制备的润滑剂进行性能检测可知，采用本发明组分含量的多元醇脂肪酸酯、不同HLB值的表面活性剂以及烷基酚聚氧乙烯醚组合而成乳化剂，其稳定性强，无分层，且采用该乳化剂制备的针织机油，乳液粒径分布均匀，具有优异的清洗效果。