3.2 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。
3.3 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。
合成酯的粘度和热稳定性均是随着相对分子 质量的增大而增大,相对分子质量相同时,随不饱 和程度的增加或支链度增加而减小和变差。为获 得具有一定的相对分子质量,且室温下为液态流 体的合成酯,一般采用多元酸与一元醇反应,或多 元醇与一元酸反应,或在分子中引入不饱和基团 以及选用具有支链结构的酸或醇等。合成酯以其 优良的平滑性,较高的油膜强度被大量地应用于 各种化纤油剂中,尤其是对平滑性能要求较高的 油剂品种,如高强工业丝油剂、帘子线油剂以及 FDY油剂等。
一元酸一元醇酯的碳链增长,平滑性、耐热性提高,但凝固点上升,反应难度增加;不饱和酯凝 固点低,但受热容易结焦,产物颜色深;支链和不 饱和键的引入,可以降低脂肪酸酯的凝固点;不含 芳环的多元醇酯凝固点低,耐热性好,但价格较高。
天津工业大学采用专用催化剂和后处理技术 合成单酯、双酯、多元醇酯等20多种高温酯类和 低温酯类平滑剂,如油酸月桂醇酯、三羟基丙烷异 辛醇酯、月桂酸PEG酯等。广泛地应用于涤纶 FDY、工业丝、远红外丙纶等长丝油剂中。
合成酯在使用中,应注意耐热性及其与浆料 的亲和性。纤维在后加工上浆过程中,合成酯对 浆料有着类似“增塑剂”的作用,易使浆皮膜软化 松动,失去对纤维的保护作用,造成脱浆。过去采 用的方法是配入一定量的矿物油来防止脱浆。近 年来,有资料报道,使用季戊四醇双肉豆蔻酸酯, 季戊四醇双油酸酯,季戊四醇三癸酸酯等合成酯, 可有效防止脱浆。
4聚醚类乳化剂
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。
欧美国家采用高速纺丝高速假捻时,使用高 相对分子质量(2 000~3 000)聚醚,因为它耐热 性好。日本竹本公司以聚丙二醇(相对分子质量 为1 000~2 000)制得的聚醚,其对纤维的平滑 性、集束性相当于油酸月桂醇酯。高速纺、超高速 纺油剂用聚醚,要在3 500~6 200 m/min的速度 下使油剂快速、均匀地铺展在油剂表面,且在 200℃以上的高温下,要求油剂挥发小,结焦少;一 些功能性纤维如高速纺远红外纤维还要求油剂具 有优良的平滑性和较高的油膜强度。
要想满足上述性能的要求,就需要根据不同 聚醚的相对分子质量大小,设计油剂的配方,考虑 聚醚与油剂的其它组分配合性好不好,能否使原 油乳化的好,原油能否透明,稳定,乳液能否稳定。 还要充分考虑油剂的应用实验,在化学纤维的实 际生产中进行上油试验,考察纤维上油剂的均匀 性,可纺性情况,纤维染色均匀性,纤维的一等品 率等,考察聚醚对油剂的平滑性、耐热性,抱合性, 抗静电性等的综合影响。
总的来说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。
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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