技术领域
[0001] 本
发明属于以高分子化合物为基料为特征的
润滑油组合物，特别涉及一种以乳化液形式应用的涤纶工业丝用油剂。
背景技术
[0002] 在合成
纤维工业中，熔体纺丝的纤维从
喷丝板出来后都需要用到油剂作为纤维与其
接触面的介质，瞬间在纤维表面铺展，提高纤维的平滑性、柔软性，降低纤维与金属之间的动
摩擦系数，适当增大纤维与纤维间的
静摩擦系数，减少静电产生，以利于后面卷绕、捻织等工序的进行。近年来随着合成纤维工业的发展，工业丝纤维的纺丝速度越来越快，相应对油剂的平滑性、抱和性、耐热性和抗静电性等性能提出更高的要求。
[0003] USP4915855介绍了一种主要应用于涤纶纺丝过程的油剂，由70～99.5％的
水，0.5～30％的油相组成，即乳化液型油剂，其中油相由20～60％的平滑剂、10～30％的乳化剂、5～10％的抗静电剂组成，并加入1～5％的
增粘剂。平滑剂主要有
棕榈油、
棉籽油、矿物油、油酸酯及甘油酯等，乳化剂有
脂肪酸盐，高级脂肪醇和磺
酸化植物油等，增粘剂为两端以C12～C18的醚键封端的EO/PO共聚物。该油剂的特点是增粘剂的加入不影响油相的初始
粘度，却可使乳化液的粘度不随水含量的降低有大的改变，从而提高了油剂在纤维表面的延展性，且操作环境中
温度和湿度的改变不影响油剂的可纺性，但该油剂的缺点是油剂的平滑性不足，耐热性差，在纺丝过程中发烟量大。
[0004] USP5382372公开了一种以乳化液形式上油的纺丝油剂，可以应用到涤纶、锦纶和维纶等纤维的生产过程。该油剂含有35～95％的平滑剂、10～30％的乳化剂和抗静电剂、10～30％的添加剂如PH值调节剂、
防腐剂、
杀菌剂等，并加入0.005～0.05％等
水溶性聚
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合物如分子量大于10 的聚
氧乙烯、聚环氧烷、聚丙烯酰胺等，以提高油剂在纤维表面的匀附性，降低油剂在纤维表面因高速飞溅而产生的损失。平滑剂主要有矿物油、直链脂肪酸酯、分子量为600～6000的EO/PO共聚物等，相应乳化液的应用浓度为3～40％。该油剂具有油膜强度高，在纤维表面匀附性好的特点，但平滑性和耐热性差，只适用于旦数较低，纺速和牵伸温度不高的纤维纺丝过程。
[0005] USP7021349公开了一种适用于涤纶和锦纶工业丝的纺丝油剂，由大于20％的EO/PO共聚物、大于5％的聚氧乙烯甘油酯、小于5％的乙氧基
硅油和大于1％的抗静电剂组成。该油剂以纯油剂状态上油，具有可纺性优良、发烟量小，上油率低且纤维性能好等特点，但无法应用于以乳化液上油的涤纶工业丝生产过程。
[0006] ZL200610048403.9公开了一种应用于高模低缩涤纶工业丝的纺丝油剂，该油剂由5～70重量％的精制矿物油、10～85重量％的多元醇脂肪酸酯、5～55重量％的共聚醚、
2～40重量％的脂肪酸聚氧乙烯酯、1～15重量％的抗静电剂、0.1～10重量％的粘合性能改进剂等组成，其特点是既具有良好的平滑性和抱和性，又具备良好的粘合性能，但该油剂以纯油剂的方式上油，不适用于以乳化液形式上油的涤纶工业丝生产过程。
[0007] 本发明根据涤纶工业丝的生产工艺特点，提供一种平滑性和耐热性优良的油剂，且相应的乳化液具有很高的
稳定性。
发明内容
[0008] 本发明针对现有乳化液型涤纶工业丝油剂平滑性、耐热性不足的问题，提出一种新的涤纶工业丝用油剂，该油剂具有优良的平滑性和耐热性，可纺性和牵伸性优良，焦油化程度低。
[0009] 本发明提供的油剂由以下组分组成：
[0010] (a)0～80重量％多元醇脂肪酸酯；
[0011] (b)10～50重量％环氧乙烷环氧丙烷聚醚脂肪酸酯；
[0012] (c)0～20重量％聚氧乙烯脂肪酸酯；
[0013] (d)5～40重量％聚氧乙烯多元醇脂肪酸酯；
[0014] (e)0.5～10重量％抗静电剂；
[0015] 其中：组分(a)为多元醇脂肪酸酯，其中多元醇为直链二元醇、丙三醇、季戊四醇、三羟甲基丙烷至少一种，脂肪酸为C2～C30的脂肪酸至少一种，两种时按任意比例混合，最好为C8～C22的脂肪酸，其在油剂中的含量为0～80重量％，最好为30～70重量％；
[0016] 组分(b)为环氧乙烷环氧丙烷聚醚脂肪酸酯，结构简式如下式所示：
[0017]
[0018] 其中，R1和R2为C2～C20的烷基，二者可相同，也可相同，最好为C4～C18的烷基；m为2～40的数，最好为5～30；n为2～50的数，最好为4～20；环氧乙烷环氧丙烷聚醚脂肪酸酯的分子量为500～5000，最好为800～3000，其在油剂中的含量为10～50重量％，最好为10～40重量％；
[0019] 组分(c)为聚氧乙烯脂肪酸酯，为C4～C24的脂肪酸与环氧乙烷(EO)的加成物，EO单元数为3～20，最好为8～18，其在油剂中的含量为0～20重量％，最好为0～10重量％；
[0020] 组分(d)为多元醇脂肪酸酯与EO的加成物，EO单元数为10～100，最好为20～80，多元醇为丙三醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇，脂肪酸为C12～C22的脂肪酸，最好为C16～C22的不
饱和脂肪酸，其在油剂中的含量为5～40重量％，最好为10～30重量％；
[0021] 组分(e)为烷基聚氧乙烯醚
磷酸酯盐或
硫酸酯盐，最好为烷基聚氧乙烯醚磷酸酯盐，其结构简式为(R3(CH2CH2O)x O)2PO2M，式中R为C1～C20的烷基，最好为C1～C12的烷基；X为1～15，最好为3～9；M为
碱金属钠或
钾；其在油剂中的所占重量百分含量为0.5～
10重量％，最好为0.5～5重量％。
[0022] 本发明油剂的制备方法为：在调和釜中依次加入以上各组分，在20～35℃的温度下持续搅拌30min即制得本油剂。相应乳化液的制备方法为：在20～35℃的温度下，向计量好的高纯水中缓慢加入一定量的油剂，充分搅拌，即得所需浓度的乳化液。在10～30％的浓度范围内，乳化液为无色透明或呈浅乳白色，泛蓝光。
[0023] 与
现有技术相比，本发明所提供的油剂由于采用耐热性优良的油剂
单体作为油剂的主要成分，应用于涤纶工业丝的纺丝过程不仅表现出优良的可纺性，而且耐热性好，发烟小，焦油化程度低，在热辊上残留量少，上油率低且所纺
丝束性能好，在高牵伸比下原丝强
力高。
[0024] 本发明油剂可以油轮上油或
喷嘴上油的方式应用到纺丝过程中，其使用浓度为10～30％，上油率为0.5～2.0％。
附图说明：
[0026] 图2为对比油剂1的热重分析图。
[0027] 图3为实施例5油剂的热重分析图。
[0028] 图4分别对比油剂2的热重分析图。
具体实施方式
[0029] 下面用具体实施例来详细说明本发明，但这些实施例并不限制本发明的范围。
[0030] 实施例1
[0031] 依次取30g油酸亚油酸(
质量比1∶1)混合丙三醇酯，30g聚醚酯(m＝8，n＝10，R1为正丁基，R2为十二烷基)，8g聚氧乙烯
硬脂酸酯(EO数为7)，25g聚氧乙烯(EO为
40)丙三醇三油酸酯，7g烷基聚氧乙烯磷酸酯
钾盐(R3为正丁基，X＝5)于调和釜中，充分搅拌30分钟，即得所发明油剂。将上述油剂10g缓慢加入40g高纯水中，充分搅拌，得20％乳化液为无色透明。
[0032] 实施例2
[0033] 依次取10g油酸、亚油酸(质量比1∶1)混合丙三醇酯，40g聚醚酯(m＝10，n＝14，R1为正丁基，R2为十六烷基)，5g聚氧乙烯硬脂酸酯(EO数为7)，35g聚氧乙烯(EO为
60)丙三醇三油酸酯，10g烷基磷酸酯钾盐(R3为正丁基，X＝5)于调和釜中，充分搅拌30分钟，即得所发明油剂。将上述油剂10g缓慢加入40g高纯水中，充分搅拌，得20％乳化液为无色透明。
[0034] 实施例3
[0035] 依次取40g三羟甲基丙烷
椰子油酸酯，30g聚醚酯((m＝8，n＝10，R1为正丁基，R2为十二烷基)，5g聚氧乙烯硬脂酸酯(EO数为12)，20g聚氧乙烯(EO为40)丙三醇双油酸酯，5g烷基磷酸酯钾盐(R3为正丁基，X＝3)于调和釜中，充分搅拌30分钟，即得所发明油剂。将上述油剂10g缓慢加入40g高纯水中，充分搅拌，得20％乳化液呈浅乳白色，泛蓝光。
[0036] 实施例4
[0037] 依次取60g三羟甲基丙烷椰子油酸酯，10g聚醚酯((m＝8，n＝10，R1为正丁基，R2为十二烷基)，26g聚氧乙烯(EO为40)丙三醇双油酸酯，4g烷基磷酸酯钾盐(R3为正丁基，X＝3)于调和釜中，充分搅拌30分钟，即得所发明油剂。将上述油剂10g缓慢加入40g高纯水中，充分搅拌，得20％乳化液呈浅乳白色，泛蓝光。
[0038] 实施例5
[0039] 依次取50g季戊四醇月桂酸酯，30g聚醚酯((m＝8，n＝7，R1为正丁基，R 2为十六烷基)，5g聚氧乙烯棕榈酸酯(EO数为15)，18g聚氧乙烯(EO为25)丙三醇三硬脂酸酯，1g烷基磷酸酯钾盐(R3为正己基，X＝5)于调和釜中，充分搅拌30分钟，即得所发明油剂。将上述油剂10g缓慢加入40g高纯水中，充分搅拌，得20％乳化液呈浅乳白色，泛蓝光。
[0040] 实施例6
[0041] 依次取70g季戊四醇月桂酸酯，15g聚醚酯((m＝8，n＝10，R1为正丁基，R2为十六烷基)，10g聚氧乙烯(EO为60)丙三醇三油酸酯，5g烷基磷酸酯钾盐(R3为正己基，X＝5)于调和釜中，充分搅拌30分钟，即得所发明油剂。将上述油剂10g缓慢加入40g高纯水中，充分搅拌，得20％乳化液呈乳白色，泛蓝光。
[0042] 实施例7
[0043] 依次取50g聚醚酯((m＝10，n＝16，R1和R2均为十二烷基)，10g聚氧乙烯硬脂酸酯(EO数为9)，25g聚氧乙烯(EO为60)丙三醇三油酸酯，5g烷基磷酸酯钾盐(R3为正丁基，X＝9)于调和釜中，充分搅拌30分钟，即得所发明油剂。将上述油剂10g缓慢加入40g高纯水中，充分搅拌，得20％乳化液为无色透明。
[0044] 实施例8
[0045] 依次取50g三羟甲基丙烷月桂酸酯，20g聚醚酯((m＝10，n＝16，R1为正丁基，R2为十二烷基)，5g聚氧乙烯棕榈酸酯(EO数为15)，22g聚氧乙烯(EO为60)丙三醇双油酸酯，3g烷基磷酸酯钾盐(R3为正丁基，X＝3)于调和釜中，充分搅拌30分钟，即得所发明油剂。将上述油剂10g缓慢加入40g高纯水中，充分搅拌，得20％乳化液呈浅乳白色，泛蓝光。
[0046] 实施例9
[0047] 依次取20g三羟甲基丙烷月桂酸酯，55g聚醚酯((m＝10，n＝16，R1为正丁基，R2为十二烷基)，20g聚氧乙烯(EO为40)丙三醇三油酸酯，5g烷基磷酸酯钾盐(R3为正丁基，X＝3)于调和釜中，充分搅拌30分钟，即得所发明油剂。将上述油剂10g缓慢加入40g高纯水中，充分搅拌，得20％乳化液呈浅乳白色，泛蓝光。
[0048] 实施例10
[0049] 依次取30g油酸亚油酸混合(质量比1∶1)丙三醇酯，40g聚醚酯((m＝8，n＝10，R1为正丁基，R2为十二烷基)，8g聚氧乙烯硬脂酸酯(EO数为12)，20g聚氧乙烯(EO为
20)三羟甲基丙烷椰子油酸酯，2g烷基磷酸酯纳盐(R3为十二烷基，X＝3)于调和釜中，充分搅拌30分钟，即得所发明油剂。将上述油剂10g缓慢加入40g高纯水中，充分搅拌，得
20％乳化液呈乳白色，泛蓝光。
[0050] 实施例11油剂评价例
[0051] 采用以下方法进行油剂的耐热性评价：
[0052] 1发烟试验：称取样品10.0克于50ml烧杯中，将此烧杯置于电热套中加热，观察连续冒烟时的温度及发烟量大小
[0053] 2焦油化试验：量取样品1.0ml滴于45号
钢试片上，将此试片放置于烘箱中，在220℃下恒温3分钟，然后冷却至30℃，观察油剂的结焦性能，“优”表示很少结焦，“良”表示有少量结焦
[0054] 3挥发量试验
[0055] 取样品5.0克于50ml烧杯中，将此烧杯放置于烘箱中，在220±2℃下恒温2小时，然后冷却至25℃，称重并计算油剂的挥发量。
[0056] 4热重分析(TGA)：取5～8mg的样品，从室温以10℃/min的速度升温至400℃以上，实施例1和实施例5的热重分析图分别见附图1，图2和图4分别为对比油剂热重分析图。
[0057] 在实验室中测定实施例1～实施例10所制得的10个油剂样品的耐热性能、油膜强度等数据，结果如表1所示；将所发明油剂应用到涤纶工业丝生产过程中，实验结果如表2所示。
[0058] 表1油剂的耐热性试验结果
[0059]
[0060] 表2油剂的工业试验结果
[0061]
[0062] 注：涤纶工业丝品种为1111dtex/192f-707
[0063] 从图1～图4、表1和表2可以看出本发明油剂从实施例1到实施例10，油剂的发烟量、结焦性能均较好，在涤纶工业丝的生产温度范围内耐热性优良；与相应的对比油剂对比，高温下挥发量少，发烟量小，不易在热辊上结焦，有利于
净化生产车间环境。工业试验结果表明本发明油剂在较低的上油率下，具有优良的可纺性。所纺原丝强力高，丝束性能好。
