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化纤油剂的性能及应用

浏览次数:155610/21/2013  

 

1、化学纤维对油剂的要求 

化学纤维对油剂性能要求较高,纤维上油后,有的需经高温拉伸和干燥,成品丝还要进行后加工、加弹、织造等工序。因此,要求油剂应有一定的耐热性,受热时不分解、少挥发,不使纤维着色; 油剂还要有一定的油膜强度,有良好的平滑性。 纤维生产及后加工过程中无毛丝、断头,尽量减少 白粉、析出物,油剂还要能赋予纤维优异的抗静电性能等。 

化纤油剂主要是由平滑剂、乳化剂和抗静电剂组成。其中平滑剂主要是合成脂肪酸酯、聚醚和少量矿物油;乳化剂以聚氧乙烯醚类为主;而抗静电剂主要是烷基磷酸酯和烷基醚磷酸酯。在配制油剂时,单靠一种表面活性剂很难适应各方面的要求,因此将几种不同类型和型号的表面活性剂复配在一起,相互取长补短发挥其协同效应。根据具体纤维的特性、纺丝工艺对油剂性能的要求,运用专门技术才能制备出合格的油剂产品。

2、平滑剂

2.1 矿物油

矿物油规格有数10种,但用作平滑剂的只有几种。一般矿物油因含杂质,带有颜色,需要用发烟硫酸等处理,然后再用白土脱色,过滤后,即可得到无色的工业白油。油剂中,工业白油用量 5%~50%,络筒油剂中甚至用到80%以上。但因其耐热性差,高温下易挥发,加之油膜强度较差,在高温高速纺丝中,其使用受到限制。

2.2 天然油脂 

天然油脂是由高级脂肪酸的三甘油酯所构成。这类平滑剂可列举出椰子油、大豆油、花生 油、玉米油以及猪油等,由于其价格低,平滑性好,发烟少,油膜强度高,常与其它平滑剂配合用于POY油剂以外的各类化纤油剂中,但因其分子中含有双键,氧化稳定性差,易于结焦,以及上浆性差,用量一般控制在8%以内。

2.3 合成酯 

合成酯是纺丝拉伸一步法FDY、工业长丝等油剂的主要平滑剂,国内品种较少。合成酯的原料来源广,性能较天然矿物油优越,挥发性小,抗氧性好。一般是由各种醇类与高级脂肪酸通过缩合酯化,酯交换等途径制备。根据需要可制成不同用途的单酯、双酯以及多酯等。 单酯平滑剂为一元酸与二元醇的酯类,一般粘度低。有些虽然能赋予纤维良好的平滑性,但 只在一般条件下使用。另外单酯耐磨损性差、沸点低、熔点高、易氧化。双酯平滑剂双酯溶解性好,对添加剂相溶性好。此外,它对金属无腐蚀,水解稳定,而且无毒。最常用的双酯型平滑剂是癸二醇二辛酯(DOS)。多元醇平滑剂是多元醇与一元酸的酯化物。其中新戊基多元醇酯,是一种优良平滑剂。它是由新戊二醇、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、季戊四醇与一元酸的酯化物,具有良好的热稳定性和抗氧性。

3、乳化剂 

聚醚类表面活性剂是化纤油剂配方中最常用的乳化剂。聚醚属非离子表面活性剂范畴,是化纤油剂和纺织助剂的重要组成部分。按聚合方式不同,聚醚分规则型聚醚和不规则型聚醚。聚醚型表面活性剂单体的特点是耐热性好,使纤维的平滑性亦好,不发烟、不凝聚。高相对分子质量聚醚耐热性更好,油剂中加10%即可明显提高油剂耐热效果。 

较高相对分子质量聚醚可以满足润湿要求,残留钾离子少,减少了结焦,调节平滑、提 高耐磨和集束性。 

4、抗静电剂 

长期以来,合成纤维油剂抗静电剂通常是以月桂醇为代表的直链醇生产磷酸酯(盐)作为主要成分,所处理的纤维抗静电性不充分,达不到满意的结果。自20世纪90年代以来日本三洋化成公司和德国拜耳公司,以含有C20以上有支链的异构烃基的磷酸单双酯(盐)作为抗静电成分,收到了良好的结果。如以异构C20~C36支链烃基醇,其氧化烷撑的加成物为原料,所合成的磷酸酯 (盐)具有良好的抗静电效果,高温时效果尤其明显。广泛用于PA,PET,PP,PAN等合成纤维长丝的生产中,使用时不会发生卷缠罗拉等障碍,耐热性好,具有良好的平滑性,并可避免白粉脱落等现象。

5、油剂用表面活性剂的发展趋势 

目前化纤行业正朝着高速、高效、大容量、短 流程、差别化、功能化的方向飞速发展,随着新工艺、新设备的使用,对化纤油剂提出了更高的要求,如更优良的平滑性、润湿性、耐热性、防结焦等。只有不断地开发具有优异性能的、适应化纤生产新工艺、新要求的油剂单体,系统地对化纤油剂单体进行研制与开发,才能促进化纤生产技术的不断进步与发展,这样化纤油剂才能产生质的变化。

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