超细丙纶高速纺丝油剂的研究

2003年 5月 精 细 石 油 化 工 SPECIALITY PETROCHEMlCALS 第 3期 超细丙纶高速纺丝油剂的研究 陈卡佳 (天津石油化 工公 司 ，天津 300271) 摘要；根据超细丙纶高速纺丝工艺和纤维的特点，从油剂单体结构与性能关系着手 ，进行了超细丙纶高速纺丝 油剂单体性能和复配技术研究。研制出的油剂可均匀上油、对聚氨酯摩擦片的溶胀小、油膜强度高。 关■词 ：超细丙纶 高速纺丝 油剂 湿润性 聚氨酯摩擦 片 超细丙纶是指单纤维纤度在 ldtex以下的低 弹丝 ，具有独特 的芯吸效应 ，织 物透气 、导湿 、轻 柔、保暖，具有优良的舒适性和卫生性，手感和风 格已超过天然真丝和棉，是纺织行业更新换代的 新产品，如著名的“ADIDAS”运动衣、美国军用内 衣等都采用了细旦丙纶长丝。我国的超细丙纶高 速纺丝技术 已达 到世界先 进水平 ，建立 了数条千 吨级超细丙纶高速 纺丝生 产线 ，开始从科研转入 工业化生产。目前使用国产细旦丙纶低弹丝制造 的妇女、儿童内衣等已投放市场，受到消费者的青 睐 ，此类纤维 的需求将 迅速增长 。但是 ，在生产 过程 中发现 ，高速纺丝油剂对生产稳定性 ，产品质 量起着至关重要的作用，普通高速纺丝油剂无法 满足超 细纤维 的工艺要求 ，存在着 可纺性差 ，毛 丝、断头较多，产品等级率低，假捻时所用的聚氨 酯(PU)摩擦片磨损快等问题，严重时摩擦片使用 寿命只有两周左右，成本很高，可见油剂已成为阻 碍我国超细丙 纶高速 纺丝工 业化生 产 的主要问 题 。为此笔者对均匀上油 、油剂对聚氨酯摩擦片 的影响、油膜强度等问题，从单体的结构与性能关 系人手 ，开展了油剂配方设计 和复配研究 ，研制 出 稳定的油剂配方 。对解决 目前国内化纤油剂生产 中的一些问题具有重要意义 。 1 实 验 1．1 主要原料 聚醚按文献[1]自制。 1．2 性能测试方法 油剂及单体的湿润速度 、表面张力、耐热、油 膜强度、摩擦系数等性能测试方法见文献[2]；对 聚氨酯的溶胀作用是将聚氨酯试样在(90土2)℃ 完全浸没在油剂单体中，4天后取出、洗净、干燥， 测量其质量变化，观察表面状况，进行综合评定， 试验结果分 为 A、B、C、D 4级 ，A 级最好 ，D级最 差 。 2 结果与讨论 2．1 油剂起始剂种类、醚链结构对湿润性能影响 均匀上油是稳定发挥油剂各项功能 的前提 ， 油剂能否均匀附着在每根纤维表面 ，直 接影响到 丝条与接触部件之间的摩擦行为，若出现无油或 上油过少，则会使纺丝张力波动，甚至引起毛丝和 断头 ，由于超细丙 纶纤维 比表 面积大 ，纤维根 数 多 ，强度低 ，上油均匀性显得尤其重要 。均匀上油 一 方面指高速纺丝时 ，纤维与油嘴接触的瞬间 ，油 剂就要均匀地铺展在纤维表面，形成连续 的油膜 ， 另一方面是纤维经拉伸后 ，比表面积瞬间增大，也 要求油剂能迅速而均匀地扩散到纤维的各个部 位。即要求 油剂 在极短 时间 内取代纤 维表面 空 气，使之完全湿润。能否均匀上油主要与油剂的 湿润性能和表面张力有关 ，湿润速度越快 ，表面张 力越低 ，越容易实现均匀上油。油剂 的湿 润性 能 主要 由聚醚单体结构决定 ，聚醚引发剂种类 、醚链 结构等都对其湿润能力影响很大 ，结果见表 1。 表 l 聚醚结构对湿润性能的影响 注 t环 氧 乙烷 (E0)／环 氧丙 烷 (P0)比 为 50／50(too1)，M 1 100，除丁醇嵌段聚醚外，均为无规结构。 收稿 日期 ~2002—12—02；修改稿收到 日期 ：2003—04—02。 作者简介：陈卡佳(1956一)毕业于天津纺织工学院化 纤专 业，硕士研究生，高~=r-,li师，长期从事石油化工化纤技术的研究 开发和管理工作，已发表论文4篇。 维普资讯 http://www.cqvip.com 精 细 石 油 化 工 由表 1可知，采用中等长度(C ～C 。)的醇为 起始剂，以及嵌段结构的聚醚，可以有效地提高油 剂的湿润性能 ，可以满足均匀上油的需要。 2．2 油剂对聚氨酯摩擦片的溶胀 比较了油剂中常用单体对聚氨酯材料的溶胀 作用 ，结果见表 2。 裹 2 油，f|簟体对 聚氯曹材料 的溶胀作用 样品 评定等级 水 矿物 油 长链 脂肪酸酸 较高M (≥2 000)EO／PO聚醚 中等 M，(1 000~2 000)EO／PO聚醚 低 M，(≤1 000)EO／PO聚醚 直链醇聚氯乙烯醚 支链醇聚氯乙烯醚 聚乙二醇(PEG)双酯 聚乙二醇(PEG)单酸 壬基酚聚氯乙烯醚(OP系列) 某些磷酸醺盐 由表 2可知，在油剂中避免使用评价结果为 D级的PEG酯和壬基酚聚醚类物质，慎重选择烷 基磷酸酯盐抗静 电剂 ，尽量选用评价为 A级和 B 级的材料 ，但是 由于矿物油和 长链脂肪 酸酯并 不 适合在超细丙纶高速纺丝油剂中大量使用，所以 作者选定以相对分子质量适 中(1 000～2 000)的 EO／PO脂肪醇聚醚为主体 ，辅 以适量高分子聚醚 和溶胀少的聚醚磷酸酯盐合成的超细丙纶高速纺 丝油剂对聚氨酯材料溶胀重量变化率为 0．58 ， 综合评价为 A—B级，使用 10周没有明显磨损，远 好于普通高速纺丝油剂 的 C-D级 。 2．3 油膜强度 超细丙纶强度损失是加弹过程中常碰到的难 题，除采用表面硬度低的聚氨酯摩擦片外，提高油 剂的油膜强度，在摩擦假捻时有效地保护纤维，也 是减少强度损失的一个手段。油膜强度表征 的是 油剂耐磨性 ，在纤维与高速旋转 的摩擦片接触时 ， 附着在纤维表面的油膜在高温 、高速和一定 压力 下不能破裂，否则油膜破裂后，就改变了纤维的摩 擦行为，摩擦阻力增大，不仅影响可纺性，也使假 捻时白粉增加。在设计配方时，充分考虑了这一 因素，选取含有双键或其他极性基团，可以有效地 提高油膜强度，但是极性基团过多在加弹时容易 产生结焦 ，污染热板 ，所 以还应适当加入耐磨性好 的磷酸酯和高分子聚醚进行复配 ，同时选用油膜 强度较高的饱和聚醚为主体。如此得到的超细丙 纶高速纺油剂 的油膜强度可达 到 88 kg，POY经 拉伸加捻 、解捻后 比 DTY强度还略有提高 。 2．4 超细丙纶高速纺丝油剂的应用试验 合成的超细丙纶高速纺丝油剂 的应用上机实 验分别在中原油 田舒普凡化纤厂和中科 院普纶公 司进行 ，试验表明，超细丙纶高速纺丝油剂前纺的 可纺性好 、上油均匀 ，飞溅少 ，高速纺丝生产顺利 ， POY纤维质量优 良，退绕顺利。能够满足拉伸假 捻工艺要求 ，假捻张力均匀 ，纺丝稳定 ，生产顺利 ， 毛丝、断头少，DTY 一等品率 明显提 高，达 到 85 以上 。聚 氨酯 摩擦 片磨 损小 ，加弹 后 DTY 没有强度损失 。 3 超细丙纶高速纺丝油剂指标及性能 超细丙纶高速纺丝油剂指标及性能见表 3。 裹 3 超细丙纶 高速纺丝油卉鼍指标及性 能 项 目 油荆指标 外观 色相 (APHA) 有效物含量， pH值 (1 oA) 乳液稳 定性 (12 ) 湿润 时间／s 表 面张力／(10 N·rn ) 烟点／℃ 闪点／℃ 油膜 强度 ／kg 浅 黄色透明液体 ≤ 300 80～ 82 6～ 8 72 h稳定 2．0 28．6 136 218 88 注 ：摩 擦 系数 ：F／C(~ 与 陶瓷 )间动 摩擦 系 数 p-a 0·425； CV 1．50； F／F(纤维与纤维)间静摩擦系数 0．061； CV 3．41。 4 结 论 a．根据超细丙纶高速 纺丝工艺 和纤维 的特 点，从油剂单体结构与性能关系着手，进行了超细 丙纶高速纺丝油剂单体性能和复配技术研究。研 制出的油剂可均匀 上油 ，对 聚氨酯摩擦 片的溶 胀 小、油膜强度高 。 b．超细丙纶 高速纺丝油剂经纤 维生产应 用 考核 ，能满足纺丝和后加工工艺要求 ，可纺性好 ， 生产过程顺利 ，产 品质量达到质量标 准 ，DTY 一 等品率达到 85 以上。 参 考 文 献 1 魏俊富，张纪梅，刘燕军等．高速纺丝油剂用聚醚的合成研究 口]．合成纤维工业．1999，22(3)：8～1 1 2 魏俊富，葛启．远红外丙纶高速纺丝油剂的研制[J]．合成纤维 工 业 ．2000，23(2)：27～29 A A A A帅B c c D D D 维普资讯 http://www.cqvip.com 2003年 5月 精 细 石 油 化 工 SPECIALITY PETR0CHEM ICALS 第 3期 两性聚丙烯酰胺的合成及其溶解性的研究* 吴全 才 (沈阳工业 大学 石油化工学 院 ，辽 阳 111003) 摘要：应用水溶液聚合法合成了聚(丙烯酰胺／氯化二甲基二烯丙基铵／氯化甲基丙烯酰氧乙烯基三甲基铵／丙 烯酸)[P(AM／DDAC／DMC／AA)]两性共聚物。采用正交实验方法分析讨论了引发剂用量、聚合体系温度 、 抗交联剂用量对该两性共聚物溶解性的影响，从中优化出最佳反应条件。用傅立叶红外光谱仪对两性共聚物 的结构进行了表征。 关■词 ：两性聚丙烯酰胺 溶解时间 合成 聚丙烯酰胺(PAM)是水溶性高分子化合物 中应用最广的品种之一 ，市场 前景广 阔n]。随着 非离子、阴离子型 PAM 大量生产之后 ，阳离子型 聚丙烯酰胺 、两性聚丙烯酰胺已成为发展的重点 ， 许多国家的阳离子 型聚丙烯 酰胺 、两性 聚丙烯酰 胺已占聚丙烯酰胺总产量的 30％～40 。但 是，聚丙烯酰胺溶解性问题一直影响其生产和应 用口]，为此，笔者合成一种溶解性较好并且 Mr又 能满足使用要求的两性聚丙烯酰胺共聚物。 1 实 验 1．1 主要原料及仪器 丙烯酰胺 (AM)，工业 品，日本 进 口；氯化 二 甲基二烯 丙基铵 (DDAC)，工业 品 ，美 国进 口；氯 化 甲基丙 烯酰 氧 乙烯 基 三 甲基铵 (DMC)，工业 品 ，无锡 ；丙烯 酸 (AA)，工 业 品，北京 东方 化工 厂 ；其他均为化学纯试剂 。 CS50i型超级恒温水浴，668型真空干燥箱， wCJ一801型控温式磁力搅拌器，DD 11A型电导 率仪，NDJ一1型旋转式粘度计，Nicolet-470型傅 立叶红外光谱仪。 1．2 实验方法 使 AM、DDAC、DMC与 AA 在 氧化还原 引 发体系引发下，发生 自由基聚合，生成 P(AM／ DDAC／DMC／AA)两性共聚物。将 AM、DDAC、 DMC和 AA水溶液按一定质量比加入玻璃反应 收稿 日期 ：2002—12—02；修 改稿 收到 日期 ：2003—04—02。 作者简介 ：昊全才(1958一)，剐麓授 。 *辽宁省麓育厅资助课题(20461484)。 RESEARCH oN HIGH—SPEED SPINNING oIL FoR SUPERTHIN PoLYPRoPYLENE FIBRE Chen Kajia (Tia in Petrochemical Company，Tianj’in 300271，China) Abstract：According to the characteristics of the high—speed spinning process and the superthin poly— propylene fibre，and setting hand from the structure and performance relation of the oil components， the composition of high—speed spinning superthin polypropylene fibre Oil for were developed，which could oiling equally， less swelling to the polyurethane friction disc， and the oil film is in high intensity． Key words：superthin polypropylene fibre；high—speed spinning；oil；wetting property；polyuethane friction di SC 维普资讯 http://www.cqvip.com