[doc] DCYH—2涤纶高速纺丝油剂

[doc] DCYH—2涤纶高速纺丝油剂 DCYH—2涤纶高速纺丝油剂 丝/客J,擘多它 焦塑堡箜塑 一…- z’齐t}J DCYH一2涤纶高速纺丝油剂 一 27杭州市?.海忠,z 一 ,前言 随着我国台纤工业的飞速发展,台纤油 剂的需求量猛增,目前我国合成纤维的总产 量达160万吨以上,需合纤油剂的数量将超 过2万吨,但国内油剂科研和生产能力尚很 薄弱.到目前为止,国产台纤除涤纶居纺络 筒油剂基本国产化外,其余主要依赖进口, 年耗外汇约2600万美元,折合人民币1.3亿 元.在八?五规划完成后,台纾年产将 突破200万吨,油嗣年耗外汇超过4000万美 元,从石化总公司得知仅87,88,89三年进 口油剂达8000多吨,其中涤纶长丝高速纺油 剂占了5O?吨.目前我国进口油剂主要来自 日本美国及西德,这些发达国家对油剂的 开发及应用十分重视.如美国的大祥公司生 产的合纤油剂有800多个品种,年产达1.5 万吨,日本竹本油脂椿式会社生产油剂达2.3 万吨/年,这些公司有专门科研机构以从事油 剂研制,并不断开发新品种以适应高速纺的 要求.由于高速纺速度快,因此对渗透性, 耐热性,抗静电性方面的要求比常规纺油剂 要求更高.目前国内研究涤纶长丝高速纺油 剂虽也有几家,但多数为纺油荆,少数的 前纺油剂,在进口设备上使用未能达到理想 效果,仍需花大量外汇来进口.据了解涤纶 长丝高速纺油剂基本依赖进口,因此制造国 产涤纶长丝前纺油剂是当务之急,为此我所 研制了DCyH,2涤纶高速纺丝油剂,并于 1991年12月通过市科委鉴定.现将该油剂时 试制过程与性能论述如下. 二,实验部分 1量内外同类产昌情况 国外开发的涤纶长丝高速纺油剂有以下 几个品种. 日本竹本油脂公司:F2l88,F2118A. F2135,F282,F2161,F2j98,F2194, C2090.? 西德HenkeD.~司IBK21蛎,BK2埔2, LM1046.- 西德~hillSc~acherGmbhCoBob1in— gentDRy_FIFN,DRYFIRIL.. 美国大祥公司:FT621. 以油剂比较来说,日本C2090油荆是一 既适应于3200~3500米/分高速纺丝,又适 - ~600N800米/分皮圈式摩擦假捻变形的高 速纺油剂,黄国FT621油剂和日本的F2118A 油剂国内普遍反映较好,但还需要提高集束 性,改善高速纺(POY)的卷形.西德双.s” 公司油剂,目前国内反映情况良好,而其它 油剂则乳液稳定性与耐热性较差.国内不少 单位也在研制,但据我们了解,在使用性能 等方面尚与国外油荆存在差距. 2.国补样品的捌析厦分圻 (1)红外谱图 见陶l,23 ?2?垡!丝生望 囤I美国FT一621虹外光谱图 圈2西德FN红外光谱图 囤3日本C2090虹外光谱图 从以上三只红外谱图分析,具有醚的强 吸收带,逆对称伸缩振动Vas(c,0,C) 为llOOcm,,对称伸缩振动Vs(c一0一c) 为lOlOcm一,主波数处可看到3400cm 峰,该峰为OH的伸缩振动峰,因此由谱图来 看,均为聚醚,从样品剖析及资所知高速 纺油剂是以聚醚为主体. (2)高效液相色谤睾图 见图45. 图5美国FT一621液相色谱图 圈6日本C2090液相色谱图 大样FT一62【其主要为二组份,其中一 组份分子量为6000左右,另一个为低分子量 600左右,含量分别为3O与7O%左右.Ei本 竹本油脂公司C2090主要为二组份,其中一 组份分子置为5Ooo左右,而另一组份为2000 左右,其比分别为20%与8O左右.从资料上 我们得知,高分子聚醚,有利于增强油剂油 膜强度,可控制白粉量.但分子置大的油 剂,容易使白粉发粘,因此大分子聚醚使甩 量需适当控制.从我们剖析结果来看也如 此,高分子量聚醚不超过3O. r ‘ , ‘ 然坦!塑垒箜塑 5.技术路线台成工艺 1)油剂技术要求 涤纶高速纺油剂,除应有具备一般长丝 袖剂所需的集束,平滑,抗静电等要承外, 还需要以下特殊性能: (1)高效谰湿性| 在3200~4000m/min纺丝速度下,通 常采用喷嘴上油.为达到高速上油时油荆在 纤维上均匀附着和避免油飞溅,油剂对纤维 应有良好的亲和性和润湿性,只有在油剂均 匀附着条件下,才能保证长丝质量. (2)低上油率; 高速纺油剂上池一般应控制在0.35士 0.05,但纺丝过程中,要保证高速纺长丝 锭的成形良好和好的抗静电性能,均要求上 油率约O.4聒这与常规纺上油率相比要低得 多,散相应来说要减少油剂粘度,僵粘度过 低对纤维抱合力不利,应选择适当牯度. (3)减少高速下的摩擦} 在高速下导辊容易磨损,丝柬亦易损 伤,应要术油剂有高的抽膜强度. (4)提高油剂耐热性l 高速纺油剂对耐热性要求与常规纺长丝 油剂不同,既要有良好的耐热性,又要求脱 落于热板的油剂在热箱温程范围内,全部分 解,挥发,不留残渣,面聚醚属这类油剂. 据国外资料报导及对国外样品剖析结 果,证明无规聚醚已被作为良好的平滑剂及 润滑剂广泛应用于高速纺油剂率是油剂的主 要组成物.因此我们认为采用聚醚路线是合 适的,我们合成了耐热,渗透性各方面性能 优异的几种类型聚醚组合使用,并合成了静 电性能良好的抗静电剂与高效渗透剂,通过 混配,协同使用使其达到高速纺抽剂的要 求. 2)聚醚合成机理 聚醚的合成是环氧化合物开环聚合.属 ? 3? 阴离子型链加聚反应,反应分为链引发,链 增长和链终止三个阶级具有逐步聚合的性 质,以环氧丙烷为仞,存,口二种断裂方 式,这里属于B断裂. 链起始; KOH—K0+OHe O6 oHe+c:\cH.Ho—cH,cH—oe 6II CH3CH 链增长t /\ riCH.一CH f CH& HO—CH一CH—O@一一 f H卜H 链赛止t H一~-O--:一cH.1一o(~一HOHI-0”CHH一:一cH+O一 ,ln+1 CH3 H0--CH:一cH+.He CH3 3)聚醚聚合形式的选择 阴离子聚合中一个重要特征是在适当条 件下可以不发生链转移或链终止反应.因此 链增长反应中的活性链直到单体完全耗尽毋 可保持活性,这种聚合物链阴离子称为活 性聚合物”. ?l?ll?.?? ‘4? 当重新加入单体时,又可开始聚台,聚 合物分子量继续增加,因此可有多种聚合方 式,为此我们对?一次加科聚合}?分段聚 合}?连续滴加,这三种方式进行了研究发 现在同样的反应温度下,连续滴加方式反应 时间较短,操作压力低,反应较为安全,因 此我们选择后睹为我们的聚合工艺. 4)油剂配方讨论 油剂中聚醚分子量高低决定油剂的粘 度, 据日本竹本油脂公司报道分子量大于 3000耐粘度增大,摩擦系数偏高,平滑性 差,张力波动大,影响到染色M率.分子量 {氐于1000时发烟量大,耐热性差,一般在 1000~3000左右.故我们聚醚分子量也选择 在此范围. 由于高速纺的卷绕速度大大高于常规 纺,所以要求高速纺油剂对纤维的渗透速度 要快,表面张力尽可能小,以保证油剂在高 速下能迅速均匀地附着在纤维上.同时油荆 的表面张力必需低于聚酯的表面张力 43dynes/cnl.为此我们合成了渗透性能优 良的渗透剂I,?. 囊1渗透剂与无规聚薯的裹面张力 样品名稚j表哥强力25_cdyres,/e= 善遗莉I 蕾连剂I 高分子无规寨蘑 无规秉硅 30.5B 盯.40 38.87 3T.27 (气泡法25_c,iO曲水蒋澈) 由表1可知油剂组成中光摄聚醚,是不 可能达到高速纺油剂的要求.因此我们的 抽剂成份中还具有高效的渗透剂I和Tr.抗 静电剂也是必不可少的油剂组份. 据日本松本及竹本油脂公司介绍涤纶油 剂中的抗静电组份主要为磷酸酯盐,我们考 煎刿些!噬塑 虑到油剂各组份的相溶性及乳液的稳定性, 决定以烷基聚氧乙烯醚磷酸酯盐作为DCYH 的主要抗静电组份. 主反应:3RO(ClH.O)H+PlO5—? O ? RO(CH2CH:O)一】OH \ oH 5)与进口油剂性能对比 (1)DCYH--2红外光谱图 图6DCYH一2虹外光谱图 (2)与进口油剂性能对比 ?乳液性能见表2 裹2乳敬性艟 镧jfj—I,DCYH-~FT621FN 穗定性无色透明:几天后有白花l二厨后有白花 浊点?(1岫)木蒋{盎l535o ?粘度 由于油剂粘度对T./Tl值有直接的影 响,因而常规纺油莉所具有的水包油(o/w) 转成油包水(w/o)对所出现的粘度转相 点在高速纺油剂中是不允许存在的(如图7) 如有粘度转相点发生,则会引起张力的剧烈 波动.其他性能见表2,7 H .\\o/P\/ )) OO HH CC HH CC (( OO RR + ?】?l? ? I ? 冀 些塑生整塑?5? /裘静早 l厶 裘摩擦性鹾 . 摩蔷系站 F/MF/F 动静动静 0.280.280.400.38 0.290.220.480.34 —?...,,一. 0/Io0 图7 5O/50 油荆/水份 1.FII32.FT一62i3.FN4.DCYH一2 裹5衰面张力 lo0,0维的质量对比 主要设备 FN FT,621 DCYH 30.29 29.1 28.35 气报法撼 1)纺丝卷绕,西德Ba1”II]ag与上海二纺 机技贸合作产品,挤压机型号I5E./Z4D, 纺丝箱sP23/8型,卷绕机SW46S型 2)加弹,西德Barmag与无锡纺机厂合 作生产的FK6M--700型高速拉伸变形机. 下面的表8,9,10为在杭州第二化纤厂使 用DCYH--2与FN油剂生产的rOY与DTY的 质量指标对比. 裹4润湿性鹾裹8POY蟹质量指标对比 时间25? 纱拽沉睥挂 寰5油曩强度 诮拘PB值kg FT一62iB3 DCYH吨TI 璋胄损试图机列 油j}I 上油率 纤度/CV dx/鳙 裂强度/cv CN/arex/嘶 裂伸长/CV / 条千CV 取折射lo 拂水收缩串呖 DCYH一2 o. 264.5/.24 FN 0.3T 26.0/I_i3 2.28/i.51 120.3/1.8l 1.23 45.1 等敏I壹J壹 蒲卷率嘶l99i 下转封3 23 ; ? . 妻 nro 霖.罐扣 墨勰碱 ‰ 溶剂/水比率 圈22与组成对应的蒸发速率 的进行,表面张力增加,粘性行为改变,聚 合物溶解度可能下降——所有这些都将导致 若干不利的后果.如若不审慎地选择溶剂组 份,在高湿度环境下常会发生水浓缩. 当水组份比溶剂组份跑掉的速度更怏 时,则发生共溶剂的浓缩或水的减少.在共 溶剂浓缩时,表面张力下降,流变托增加, 乳液进一步聚结,聚合物的溶解度提高在 低至中等湿度条件下,可以毫无困难地发生 (上接第5页) 囊9DTY丝质?指标对比 指标DCYH一2FN 规格dtex/Fi87/48187/j8 鲎f度/CV dtex/嘶i77.8/0.28】78.6/o.89 断裂强度/?v CN/dtex/嘶3.45/3.06J3.44/2.22 断袭伸长/CV 嘶/嘶26.3/5.58I25.o/4.8i 卷曲牧埔率 嘶/嘶2.8/0.80261.1/.42 卷曲稳定度噶B4.685.5 等级忧壹 囊1O产品质? IDCYH一2 一甄彝百——百i一 合格率嘶99.58 综合一等事Wt帕l92.90 台规率Wt嘶l89.io 59 21 8o 4o 共溶剂的浓缩,因为在这种情况下,绝大多 数常H{的共溶剂以比水为慢的速率蒸发.湿 度条件大于7O的范围就大不一样了. 在干燥阶段的突发期,某些醇使蒸发变 快.黼仕行为,表面张力,偶联活性和瓷釉 光稳定性由这些醇溶剂的掺合来控制.对水 溶解度有限的醇在与其他适当的共溶剂的结 台I有用. 某些乙二醇单醚在特定相对湿度和温度 状态下,呵加速水系的蒸发速率.与水不溶 相的偶联和流变性的增加是成膜期间体现出 来的另外的益处.沸点特4高的溶剂,对于 促进睹当完整的膜屠及应刚于高湿度环境 的水漆l光i?来讲,已被证明是优良的尾 部溶剂. 杭州武林造纸厂徐弦道 译自1982.10.《MoDERNPAINT ANDCoATINGS》 以上对比数据表明DCYH--2油剂的质 量指标和应用性能均达到了国外同类产品 FN,FT621及C2090等的油剂水平,能满足 涤纶高速纺要求. 参考文献 【1】《音成纤维工业》(2).i988 【8l《台成奸维工业》,(4),188 [3】《古成纤维工业》”).1984 【41《台戚圩堆》(4),1891 [5】日特开昭62—7875 【6】特开昭82—85081 【T】H特开昭82—85077 【8】美国专利413484I 8】美国专和4094784 ?..?.jf jJ..==.