一种掉白粉少的涤纶工业丝油剂及其制备方法与流程

1.本发明涉及纺丝油剂技术领域，具体涉及一种掉白粉少的涤纶工业丝油剂及其制备方法。


背景技术：

2.油剂是涤纶工业丝生产的主要助剂，它起到调节纤维的摩擦性能，防止或消除静电积累，赋予纤维平滑、集束、抗静电、柔软等性能，使纤维顺利通过纺丝、拉伸、加弹、纺纱及织造等工序的作用。由于涤纶工业丝生产工艺具有纺丝速度快、拉伸定型温度高的特点，要求涤纶油剂具有较高的热稳定性，从而防止其高温挥发产生烟雾，影响工作环境和操作人员的身体健康。另外，涤纶纺丝过程中，由于熔体热稳定较差，在熔融挤出过程中容易发生热降解产生低聚物，高温牵伸时，由于受到温度、应力的影响，分子链段运动能力增加，使部分低聚物从纤维内部迁移到辊表面，形成白粉。
3.cn1904200a、cn1428480a、cn115896984a、cn106637941a、us4469606、us5525243、us5972497等专利技术均公开了一种热稳定性较好的工业丝油剂，但是上述专利技术公开的油剂需配制成乳液使用，能耗消耗大，并且原油型油剂仍然存在一定的挥发性，且含有重金属离子，具有腐蚀性。上述工业丝油剂纺丝时易出现毛丝、断头，冒蓝色烟雾，热辊缠丝等现象。
4.cn111206427a公开了一种用于涤纶工业丝的高温油剂，该油剂具有优良的耐热性能，使用时冒蓝色烟雾小，纺况性能优良，但是该油剂使用时，高温牵伸易产生白粉，白粉包裹在牵伸辊上，影响牵伸辊的传热效率，降低纤维的拉伸结晶度，而且还极大地影响丝路运行，增加纤维断头和毛丝的次数。


技术实现要素：

5.为解决现有涤纶工业丝油剂热稳定性差，纺丝易出现毛丝、断头，冒蓝色烟雾；对纤维包覆性能差，牵伸辊易掉白粉的技术问题，本发明提供一种涤纶工业丝油剂及其制备方法。
6.本发明采用技术方案是：
7.1.一种掉白粉少的涤纶工业丝油剂，由以下质量百分比原料组成：
[0008][0009][0010]
所述新戊基多元醇异硬脂酸酯的纯度≥99％，酸值≤2mgkoh/g，羟值≤5mgkoh/g。
[0011]
作为优选地，所述新戊基多元醇异硬脂酸酯的制备方法为：以新戊基多元醇油酸酯为原料，la或ce改性sapo-11分子筛负载金属ni为复合催化剂，在固定床加氢反应器中一步法加氢异构制成。
[0012]
采用上述技术方案，利用改性的双功能催化剂的纳米限域作用，能够将原料油酸部分异构化，同时ni活性组分能够将原料中不饱和双键催化加氢，使合成的新戊基多元醇异硬脂酸酯纯度≥99％，且单酯含量低于10％，酸值≤2mgkoh/g，羟值≤5mgkoh/g。
[0013]
作为优选地，所述新戊基多元醇油酸酯为新戊二醇油酸酯、季戊四醇油酸酯或双季戊四醇油酸酯中的至少一种。
[0014]
采用上述技术方案，上述原料在催化剂作用能够一步法合成出新戊基多元醇异硬脂酸酯，能够大幅提高涤纶工业丝油的油膜强度和抗氧化安定性。
[0015]
作为优选地，加氢反应器的压力为8～10mpa，温度为150～180℃，液相空速为0.1～1.0，氢酯摩尔比为30～50。
[0016]
采用上述技术方案，在高温高压的作用下，低液相空速下，催化剂能够稳定发挥作用，持续保持较高的催化活性和选择性。
[0017]
作为优选地，所述gemini表面活性剂由磺酸盐型阴离子gemini表面活性剂和磷酸酯盐型阴离子gemini表面活性剂按(1～3):1的质量比混配而成。
[0018]
采用上述技术方案，磺酸盐和磷酸酯盐复配具有良好的抗静电性能，能够有效传导疏散纤维摩擦的电荷，增强纤维间的抱合性，减少因单个或少数丝束摩擦而掉白粉。
[0019]
作为优选地，所述磺酸盐型阴离子gemini表面活性剂和磷酸酯盐型阴离子gemini表面活性剂的的连接基团为丁二醇或/和辛二醇。
[0020]
采用上述技术方案，丁二醇、辛二醇为联接基团的gemini表面活性剂活性分子结构紧凑，能够在油剂体系中排列紧密，有效平衡油剂组分，提高油剂高温存储及使用的稳定性、组分均匀。
[0021]
作为优选地，所述聚醚胺分散剂的重均分子量为1000～1500。
[0022]
采用上述技术方案，该分子量的聚醚胺能够有效分散因燃烧或高温受热而产生的油剂焦垢，能够分散热辊焦垢，减少纤维的断头。
[0023]
作为优选地，所述硅氧烷类白粉去除剂为氨基硅油、二甲基硅油、含氢硅油中的至少一种；所述氨基硅油、二甲基硅油或含氢硅油的运动粘度50～100mm2/s。
[0024]
采用上述技术方案，原油直接使用时，需控制油剂的粘度，粘度太小热辊高速运转会飞溅，粘度太大，无法均匀涂覆纤维表面；该运动粘度范围内的硅氧烷物质具有较好的高温成膜均匀性及焦垢剥离性能，能够在热辊表面形成一层耐磨的油膜，能够有效减少或阻止白粉或者有机焦垢在热辊表面集聚或残留。
[0025]
作为优选地，所述稳定剂由亚磷酸酯、甘油、水按质量比(0.5～1.5):(0.5～2.5):1混合而成。
[0026]
采用上述技术方案，亚磷酸酯在高温下能够捕捉自由基是抗氧剂，而甘油具有吸水保湿功能，与水一道形成w/o乳化体系，有助于油剂高温使用的稳定性。
[0027]
上述任意一种涤纶工业丝油剂的制备方法，包括如下步骤：
[0028]
1)按照配比依次向反应釜中加入新戊基多元醇异硬脂酸酯、gemini表面活性剂、聚醚胺分散剂、聚醚酯乳化剂、白粉去除剂，升温至40～45℃，持续搅拌1～2h；
[0029]
搅拌结束后，降温至25～35℃，加入稳定剂，自然沉降1～2h后，过滤罐装、密封得成品。
[0030]
本发明的有益效果：
[0031]
1.本技术通过以新戊基多元醇油酸酯为原料，la或ce改性sapo-11分子筛负载金属ni为催化剂，在加氢反应器中一步法加氢异构制备新戊基多元醇异硬脂酸酯，所制备的新戊基多元醇异硬脂酸酯的纯度≥99％，且单酯含量低于10％，酸值≤2mgkoh/g，羟值≤5mgkoh/g。使用所述新戊基多元醇异硬脂酸酯为平滑剂，增强了油剂的油膜强度和高温抗氧化性，加大了油剂对纤维的包覆性能，提高了油剂的润滑性能，降低了纤维与热辊的摩擦系数，明显减少了因摩擦而在热辊上产生的白粉。
[0032]
2.使用gemini型表面活性剂为抗静电剂配合聚醚胺分散剂，有利于纤维摩擦时静电传导的释放，热辊表面有机焦垢的分散，从而进一步减少热辊白粉产生，并且gemini型表面活性剂中存在双亲水基和疏水基，有助于油剂中的高粘高密活性组分分散，提高油剂乳液的高温使用及储存稳定性。
[0033]
3.使用硅氧烷类白粉去除剂，赋予纤维顺滑柔软质感、减少摩擦；而且硅氧烷物质具有良好的润滑剥离性能，能在金属表面附着一层油膜，具有高温清洁作用，提高热辊抗结焦性能，从而改善纺丝性能，减少丝束断头和毛丝数，极大的提高涤纶工业丝的生产运行效率。
具体实施方式
[0034]
下面结合具体实例对本发明作进一步说明，以便于对本发明的理解，但并不因此而限制本发明。
[0035]
实施例1
[0036]
以新戊二醇油酸酯为原料，la改性sapo-11分子筛负载金属ni为复合催化剂，在加氢反应器中一步法加氢异构制备得到新戊二醇二异硬脂酸酯；复合催化剂由以稀土金属la水热处理sapo-11分子筛，并浸渍吸附ni系活性组分制成。
[0037]
加氢反应器的压力为8mpa，温度为150℃，液相空速为0.1，氢酯摩尔比为30。
[0038]
检测实施例1所得新戊二醇二异硬脂酸酯的品质指标见表1。
[0039]
实施例2
[0040]
以季戊四醇油酸酯为原料，ce改性sapo-11分子筛负载金属ni为复合催化剂，在加氢反应器中一步法加氢异构制备得到季戊四醇四异硬脂酸酯；复合催化剂由以稀土金属ce水热处理sapo-11分子筛，并浸渍吸附ni系活性组分制成。
[0041]
加氢反应器的压力为10mpa，温度为180℃，液相空速为1.0，氢酯摩尔比为50。
[0042]
检测实施例1所得季戊四醇四异硬脂酸酯的品质指标见表1。
[0043]
实施例3
[0044]
以双季戊四醇油酸酯为原料，ce改性sapo-11分子筛负载金属ni为复合催化剂，在加氢反应器中一步法加氢异构制备得到双季戊四醇六异脂酸酯；复合催化剂由以稀土金属ce水热处理sapo-11分子筛，并浸渍吸附ni系活性组分制成。
[0045]
加氢反应器的压力为9mpa，温度为170℃，液相空速为0.5，氢酯摩尔比为40。
[0046]
检测实施例1所得双季戊四醇六异脂酸酯的品质指标见表1。
[0047]
实施例4
[0048]
(1)取实施例1制得的新戊二醇二异硬脂酸酯55g，gemini型表面活性剂10g(由5％丁二醇基磺酸盐型阴离子gemini表面活性剂和5％辛二醇基磷酸酯钠阴离子gemini表面活性剂配混配而成)，mw1000的聚醚胺分散剂8g、聚醚酯乳化剂15g、氨基硅油7g，稳定剂5g(由亚磷酸三苯酯、甘油、水按0.5：0.5：1混配制得)；
[0049]
(2)依次向反应釜中加入新戊二醇二异硬脂酸酯、gemini表面活性剂、聚醚胺分散剂、聚醚酯乳化剂、白粉去除剂，升温至40℃，持续搅拌1h；
[0050]
2)搅拌结束后，降温至25℃，加入稳定剂，自然沉降2h后，过滤罐装、密封得到涤纶工业丝油剂a。
[0051]
检测涤纶工业丝油剂a的技术性能，结果见表2；
[0052]
直接使用涤纶工业丝油剂a进行纺丝实验，结果见表3。
[0053]
实施例5
[0054]
(1)取实施例2制得的季戊四醇四异硬脂酸酯60g，gemini型表面活性剂12g(由50％辛二醇基磺酸盐型阴离子gemini表面活性剂和50％辛二醇基磷酸酯钠阴离子gemini表面活性剂配混配而成)，mw1500的聚醚胺分散剂8g、聚醚酯乳化剂10g、含氢硅油5g，稳定剂5g(由亚磷酸三苯酯、甘油、水按1.5：2.5：1混配制得)；
[0055]
(2)依次向反应釜中加入季戊四醇四异硬脂酸酯、gemini表面活性剂、聚醚胺分散剂、聚醚酯乳化剂、白粉去除剂，升温至40℃，持续搅拌1h；
[0056]
2)搅拌结束后，降温至25℃，加入稳定剂，自然沉降2h后，过滤罐装、密封得到涤纶工业丝油剂b。
[0057]
检测涤纶工业丝油剂b的技术性能，结果见表2；
[0058]
直接使用涤纶工业丝油剂b进行纺丝实验，结果见表3。
[0059]
实施例6
[0060]
(1)取实施例3制得的双季戊四醇六异硬脂酸酯60g，gemini型表面活性剂12g(由50％的辛二醇基磺酸盐型阴离子gemini表面活性剂和50％的辛二醇基磷酸酯钠阴离子gemini表面活性剂配混配而成)，mw1050的聚醚胺分散剂8g、聚醚酯乳化剂10g、含氢硅油5g，稳定剂5g(由亚磷酸三苯酯、甘油、水按0.5：2.5：1混配制得)；
[0061]
(2)依次向反应釜中加入双季戊四醇六异硬脂酸酯、gemini表面活性剂、聚醚胺分散剂、聚醚酯乳化剂、白粉去除剂，升温至45℃，持续搅拌2h；
[0062]
2)搅拌结束后，降温至35℃，加入稳定剂，自然沉降1h后，过滤罐装、密封得到涤纶工业丝油剂c。
[0063]
检测涤纶工业丝油剂c的技术性能，结果见表2；
[0064]
直接使用涤纶工业丝油剂c进行纺丝实验，结果见表3。
[0065]
实施例7
[0066]
(1)取实施例1制得的新戊二醇二异硬脂酸酯55g，实施例1制得的季戊四醇四异硬脂酸酯5g，gemini型表面活性剂10g(由67％的丁二醇基磺酸盐型阴离子gemini表面活性剂和33％的辛二醇基磷酸酯钠阴离子gemini表面活性剂配混配而成)，mw1200的聚醚胺分散剂10g、聚醚酯乳化剂10g、二甲基硅油5g，稳定剂5g(由亚磷酸三苯酯、甘油、水按1.5：0.5：1混配制得)；
[0067]
(2)依次向反应釜中加入新戊二醇二异硬脂酸酯、季戊四醇四异硬脂酸酯、gemini表面活性剂、聚醚胺分散剂、聚醚酯乳化剂、白粉去除剂，升温至45℃，持续搅拌1h；
[0068]
2)搅拌结束后，降温至35℃，加入稳定剂，自然沉降2h后，过滤罐装、密封得到涤纶工业丝油剂d。
[0069]
检测涤纶工业丝油剂d的技术性能，结果见表2；
[0070]
直接使用涤纶工业丝油剂d进行纺丝实验，结果见表3。
[0071]
实施例8
[0072]
(1)取实施例2制得的季戊四醇异硬脂酸酯5g，实施例3制得的双季戊四醇六异硬脂酸酯55g，gemini型表面活性剂15g(由60％的丁二醇基磺酸盐型阴离子gemini表面活性剂和40％的辛二醇基磷酸酯钠阴离子gemini表面活性剂配混配而成)，mw1080的聚醚胺分散剂10g、聚醚酯乳化剂10g、氨基硅油4g，含氢硅油4g，稳定剂2g(由亚磷酸三苯酯、甘油、水按1.5：0.5：1混配制得)；
[0073]
(2)依次向反应釜中加入季戊四醇异硬脂酸酯、双季戊四醇六异硬脂酸酯、gemini表面活性剂、聚醚胺分散剂、聚醚酯乳化剂、白粉去除剂，升温至40℃，持续搅拌2h；
[0074]
2)搅拌结束后，降温至30℃，加入稳定剂，自然沉降1h后，过滤罐装、密封得到涤纶工业丝油剂e。
[0075]
检测涤纶工业丝油剂e的技术性能，结果见表2；
[0076]
直接使用涤纶工业丝油剂e进行纺丝实验，结果见表3。
[0077]
实施例9
[0078]
(1)取实施例1制得的新戊二醇二异硬脂酸酯10g，实施例3制得的双季戊四醇六异硬脂酸酯50g，gemini型表面活性剂12g(由60％的辛二醇基磺酸盐型阴离子gemini表面活性剂和40％的丁二醇基磷酸酯钠阴离子gemini表面活性剂配混配而成)，mw1100的聚醚胺分散剂8g、聚醚酯乳化剂10g、氨基硅油4g，二甲基硅油1g，稳定剂5g(由亚磷酸三苯酯、甘油、水按1.0：1.0：1混配制得)；
[0079]
(2)依次向反应釜中加入新戊二醇二异硬脂酸酯、双季戊四醇六异硬脂酸酯、gemini表面活性剂、聚醚胺分散剂、聚醚酯乳化剂、白粉去除剂，升温至45℃，持续搅拌2h；
[0080]
2)搅拌结束后，降温至35℃，加入稳定剂，自然沉降2h后，过滤罐装、密封得到涤纶工业丝油剂f。
[0081]
检测涤纶工业丝油剂f的技术性能，结果见表2；
[0082]
直接使用涤纶工业丝油剂f进行纺丝实验，结果见表3。
[0083]
对比例1
[0084]
按照cn111206427a公开的实施例1的方法制备涤纶工业丝高温油剂。
[0085]
涤纶工业丝高温油剂各组分单体及质量百分比如下：
[0086]
46g季戊四醇油酸酯，18g氢化蓖麻油聚氧乙烯醚hel-40，油酸三乙醇胺皂3g、6g po/eo＝60/40mw＝4000的丙二醇嵌段聚醚、5gt151、3g乙二醇，18g正构c14～16烷烃溶剂、0.1g亚磷酸三苯酯、2g月桂胺聚氧乙烯醚ac-12010、水0.7g。
[0087]
依次向反应釜中添加平滑剂、乳化剂、集束剂和抗静电剂升温至40～50℃，回流搅拌30min；然后移除加热、自然降温，然后依次将保湿剂、稀释溶剂、分散剂加入反应釜中，继续搅拌30min；待温度降至25～30℃时添加抗氧剂(若添加次亚磷酸钠，则需先溶于水中)、
ph稳定调节剂、水，最后搅拌30min，过滤出料、密封制得成品。
[0088]
检测对比例1的涤纶工业丝高温油剂的技术性能，结果见表2；
[0089]
直接使用对比例1的涤纶工业丝高温油剂进行纺丝实验，结果见表3。
[0090]
表1实施例1-3所得新戊基多元醇异硬脂酸酯的质量指标
[0091]
项目名称纯度％单酯含量％酸值羟值测试方法实施例199.28.591.324.50液相色谱、gb/t7304、gb/t7383实施例299.56.231.933.25液相色谱、gb/t7304、gb/t7383实施例399.37.870.584.17液相色谱、gb/t7304、gb/t7383
[0092]
表2实施例4-9及对比例1所得涤纶工业丝油剂的技术指标
[0093][0094]
表3实施例4-9及对比例1所得涤纶工业丝油剂的使用性能统计
[0095][0096][0097]
从表2可以看出，性能提升后的涤纶工业丝油剂，具有较高的油膜强度、良好的抗静电性能，能够有效降低油剂的摩擦因素(f/m)，而且中-高温稳定性良好，能够稳定均匀存在，相比现有专利的油剂有明显提升改善。此外，如表3所示，本发明的油剂能够满足涤纶工业丝生产的常规需求，纺况性能良好，表现为纤维断头率、纤维毛丝数、卷绕满卷率，尤其是热辊掉白粉量，明显好于现有专利的油剂。
[0098]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在
本发明的保护范围内。

技术特征：
1.一种掉白粉少的涤纶工业丝油剂，其特征在于，由以下质量百分比原料组成：所述新戊基多元醇异硬脂酸酯的纯度≥99％，酸值≤2mgkoh/g，羟值≤5mgkoh/g。2.根据权利要求1所述的一种涤纶工业丝油剂，其特征在于，所述新戊基多元醇异硬脂酸酯的制备方法为：以新戊基多元醇油酸酯为原料，la或ce改性sapo-11分子筛负载金属ni为复合催化剂，在固定床加氢反应器中一步法加氢异构制成。3.根据权利要求2所述的一种涤纶工业丝油剂，其特征在于，所述新戊基多元醇油酸酯为新戊二醇油酸酯、季戊四醇油酸酯或双季戊四醇油酸酯中的至少一种。4.根据权利要求2所述的一种涤纶工业丝油剂，其特征在于，加氢反应器的压力为8～10mpa，温度为150～180℃，液相空速为0.1～1.0，氢酯摩尔比为30～50。5.根据权利要求1所述的一种涤纶工业丝油剂，其特征在于，所述gemini表面活性剂由磺酸盐型阴离子gemini表面活性剂和磷酸酯盐型阴离子gemini表面活性剂按(1～3):1的质量比混配而成。6.根据权利要求5所述的一种涤纶工业丝油剂，其特征在于，所述磺酸盐型阴离子gemini表面活性剂和磷酸酯盐型阴离子gemini表面活性剂的的连接基团为丁二醇或/和辛二醇。7.根据权利要求1所述的一种涤纶工业丝油剂，其特征在于，所述聚醚胺分散剂的重均分子量为1000～1500。8.根据权利要求1所述的一种涤纶工业丝油剂，其特征在于，所述硅氧烷类白粉去除剂为氨基硅油、二甲基硅油、含氢硅油中的至少一种；所述氨基硅油、二甲基硅油或含氢硅油的运动粘度50～100mm2/s。9.根据权利要求1所述的一种涤纶工业丝油剂，其特征在于，所述稳定剂由亚磷酸酯、甘油、水按质量比(0.5～1.5):(0.5～2.5):1混合而成。10.根据权利要求1～9任意一项所述的一种掉白粉少的涤纶工业丝油剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)按照配比依次向反应釜中加入新戊基多元醇异硬脂酸酯、gemini表面活性剂、聚醚胺分散剂、聚醚酯乳化剂、白粉去除剂，升温至40～45℃，持续搅拌1～2h；2)搅拌结束后，降温至25～35℃，加入稳定剂，自然沉降1～2h后，过滤罐装、密封得成品。

技术总结
本发明公开了一种涤纶工业丝油剂及其制备方法，所述涤纶工业丝油剂由以下质量百分比原料组成：新戊基多元醇异硬脂酸酯5～60％；Gemini表面活性剂10～15％；聚醚胺分散剂5～8％；聚醚酯乳化剂10～15％；硅氧烷类白粉去除剂5～10％；稳定剂2～5％；所述新戊基多元醇异硬脂酸酯的纯度≥99％，酸值≤2，羟值≤5。本发明的涤纶工业丝油剂，油膜强度和高温抗氧化性均较高，对纤维的包覆性能好，油剂的润滑性能好，纺丝时明显减少了因摩擦而在热辊上产生的白粉。白粉。


技术研发人员：陶义清 周翰林 颜梦秋 高明智
受保护的技术使用者：江苏金浦高新技术研究院有限公司
技术研发日：2023.07.26
技术公布日：2023/10/8