阳离子可染涤纶短纤维油剂TDY-3的研究及应用

阳离子可染涤纶短纤维油剂TDY-3的研究及应用 阳离子可染涤纶短纤维油剂TDY-3的研究 及应用 Vo1.13,NO.16 ? l8? 精细与专用化学品 FineandSpecialtyChemicals 第13卷第16期 2005年8月21日 阳离子可涤纶短纤维油剂 TDY一3的研究及应用 邱海昌 (秦皇岛奥莱特腈纶有限公司,河北秦皇岛066000) 摘要:从阳离子可染聚酯短纤维(ECDP)在纺织过程中的摩擦特性,抗静电性等几方面探讨了纤维的可纺 性与油剂性能之间的关系.研究发现两性面活性剂对于ECDP纤维具有良好的抗静电性,而ECDP纤维的摩擦 特性直接影响纤维的可纺性.TDY一3型阳离子油剂是针对ECDP纤维研制的,该油剂可赋予ECDP纤维优异的可 纺性. 关键词:阳离子可染聚酯短纤维;油剂;可纺性;抗静电;孽擦特性 ResearchandApplicationofOilingAgentTDY-3 forEasyCationicDyeablePETStapleFiber QIUHal—chang (QinhuangdaoAll—rightAcrylic:FiberCo.,Ltd.,Qinhuangdao066000,China) Abstract:TherelationshipbetweenspinnabilityofeasycationicdyeablePETstaplefiber(EC DP)andpropertyofoi— lingagentwasdiscussedbasedonitsanti—staticcharacteristic,natureoffriction,etc.duringtextilecourse.Experimental resultsshowedthatampho?-surfactantgavegoodanti —?staticcharacteristictoECDP,andfiberspinnabilitywasdirectlyinflu?- encedbynatureoffrictionofECDP.TheTDY一3oilingagentwasspeciallypreparedforECDP,anditcouldgiveexcellent spinnabilitytoECDP. Keywords:easycationicdyeablePETstaplefiber;oilingagent;spinnability;anti—static;natureoffriction 随着合成纤维应用范围的不断扩大和纺丝技术 的发展,各种具有高附加值的差别化纤维,即所谓第 二代合成纤维,在近20年来不断得到开发与应用. 其中阳离子改性涤纶尤为突出.阳离子可染聚酯短 纤维(ECDP)是在PET大分子的链段中引用了第三 单体1,3一二甲酸双羟己酯一5一苯磺酸钠(SIPE)和第 四单体(脂肪族或芳香族二羧酸及其衍生物/脂肪 族或芳香族二元醇及其衍生物),改变了PET分子 链的规整性与结晶性能,增大了非晶区,改善了非晶 区大分子活动性能,使阳离子染料易于进入纤维内 部并与更多的磺酸基染座结合,实现了与羊毛,聚丙 烯腈纤维等混纺并同浴染色,是混纺织物的理想原 料 与普通PET聚酯短纤维相比,ECDP纤维的纤 度大,纤维长,净表面积小,纤维表面粗糙度大,要求 油剂的铺展速度快,油膜强度高;而在纺纱梳理过程 中,由于有磺酸基的存在,易产生静电而导致抱合困 难,容易出现堵喇叭口和缠辊等现象,所以要求油剂 增加纤维与纤维的静摩擦系数,降低纤维与金属的 摩擦系数?. l参数测定 1.1摩擦系数 用Y151型摩擦系数测定仪测定纤维的摩擦系 数,测试温度24~C,相对湿度60%,速度220转/ min,含油率0.3%. 收稿日期:2005-07—15 作者简介:邱海昌(1966一),男,师,长期从事化工和化纤的研究工作. 2005年8月21日邱海昌:阳离子可染涤纶短纤维油剂TDY一3的研究及应用.19? 1.2比电阻 用YG321型纤维比电阻仪测定纤维的比电阻. 纤维重量15g,测试温度25?,相对湿度65%. 1.3润湿速度 采用帆布沉降法测定油剂的润湿速度,1% 油剂乳液,测试温度30Cc. 1.4耐热性 取2g油剂在160Cc烘箱中处理2h,测油剂的热 失重率. 1.5乳液稳定性 在30Cc恒温下观察10%油剂乳液静置48h无 沉淀,浮渣者,乳液稳定性好. 2结果与讨论 2.1抗静电性与纤维可纺性 通过反复多次梳棉,测定纤维在梳棉过程中所 产生的动电压,反映了不同抗静电剂在纤维实际加 工过程中的实施效果,如图1所示. 图1纯纺ECDP动电压的变化情况 图1中数据表明,阳离子抗静电剂和双子型磷 酸酯在ECDP纯纺时有较好的抗静电性.其中,双 子型磷酸酯经过三次梳理动电压接近于0,而普通 烷基磷酸酯单独使用时,经过三次梳理动电压为1, 2KV.阳离子抗静电剂由于对金属材料的腐蚀性, 而且与某些染料易产生染斑,因此在配方中不宜 采用.而对于ECDP纤维,两性表面活性剂的抗静 电效果可与阳离子表面活性剂相媲美.它可与 任何离子型染料,荧光增白剂,表面活性剂同时使 用,且耐热性良好,抗静电性持久.双子型磷酸酯表 面活性剂是新型的抗静电剂.它的分子结构中含有 2个亲水基,和2个疏水基.这一特殊的分子结构 使其具有较高的表面活性,优异的抗静电性,而且与 其他各类表面活性剂的配伍性好,生产上较容易实 现.因此在配方中采用适量的两性抗静电剂,与双 子型磷酸酯盐复配使用可产生较好的协同效应. 2.2摩擦特性与纤维可纺性 油剂对于纤维的表面性能改善,最重要的就是 静摩擦系数越低, 调节静动摩擦系数,一般情况下, 则纤维束和织物越容易具有柔软的手感;而纤维与 金属之间较低的动摩擦系数则是纤维良好可纺性的 保证. 2.2.1不同短纤维混配对可纺性的影响 纤维的摩擦性质可决定纤维之间相互滑动的难 易程度,在纤维的机械加工如梳理,纺纱过程中起重 要作用,是考察油剂可纺性好坏的重要环节.ECDP 与毛混配,一般来说,纯毛的摩擦系数较低,ECDP 的摩擦系数应稍高才能获得较好的可纺性.实验证 明,ECDP/毛混纺时,ECDP纤维适宜的摩擦系数范 围为0.35,0.45. 2.2.2不同规格纤维的摩擦性能 不同规格纤维的摩擦性能如表l所示. 表1不同规格纤维的摩擦性能比较 由表1可知,在使用相同油剂的情况下,纤度增 大,纤维的比表面积降低,黏着性下降,使纤维与金 属的摩擦系数减小;而纤维与纤维的静摩擦系数正 好相反,纤维的长度增加使纤维与纤维之间的摩擦 面增大,静摩擦系数增大,纤维抱合力提高. 2.2.3不同纤维截面对可纺性的影响 ECDP/腈纶混纺时,若与干法腈纶混配纺纱时, 由于干法腈纶的纤维截面呈哑铃型,纤维的抱合性 较差,对ECDP的抱合性要求要高一些.若与湿法 腈纶混纺,则抱合力没有特殊要求,因为湿法腈纶纤 维的截面同ECDP的纤维截面相同,均为圆形截面. 表2为不同纤维的抱合力值. 表2ECDP纤维同腈纶纤维的抱合力值 由于不同纤维的抱合力特性 从表2可以看出, 不同,如果ECDP短纤维与抱合力不足的纤维混纺, 必须通过油剂来改善纤维的抱合力,提高纺纱的可 ?20?精细与专用化学品第13卷第16期 纺性 2.2.4纤维的静动摩擦系数?与牵伸均匀性的 关系 纺纱加工的许多工序都有牵伸,为确保质量,牵 伸的均匀性相当重要,它取决于设备状况,纤维长 度,卷曲状况及纤维的摩擦特性.其中纤维的摩擦 系数是关键,如表3所示. 表3纤维的静动摩擦系数?与牵伸均匀性的关系 由表3可知,?值越小,纤维的牵伸均匀性越 差. 2.3油剂的黏着性与可纺性 由于ECDP本身吸湿性强,粘罗拉问比较突 出.所以在高温高湿时应选用黏着性小的油剂.一 般来说,油剂中磷酸酯含量偏高,高温高湿时容易发 生缠绕现象,应适当增加非离子组分可以减少黏着 性;同时应避免在油剂中使用具有增黏作用的单体. 低温低湿条件下,磷酸酯的抗静电性不好,特别 是对于ECDP/毛混纺时,抗静电性更显不足.因 此,不仅要采用复合型的双子磷酸酯盐的抗静电剂 系列,而且也需加入一些特殊结构的两性表面活性 剂配合使用,方可解决上述问题. 2.4ECDP专用油剂 2.4.1组成 为了满足生产需要,天津石化公司与天津工业 大学高新技术实业公司共同开发ECDP专用纺丝油 剂.根据ECDP短纤维的可纺性要求,以双子型磷 酸酯盐,两性表面活性剂,并辅以非离子表面活性 剂,特种添加剂研制出TDY一3型ECDP专用油剂. 2.4.2油剂性能 TDY-3型ECDP专用油剂的性能如表4所示. 由表4可见,TDY一3油剂原油,乳液稳定性好, 抗静电性优异;纤维的F/M动摩擦系数小,说明油 剂具有良好的平滑性;F/F之间的静摩擦系数适宜, 适用于与毛混纺;?较大,因而在纺丝过程中牵伸 均匀性好. 表4TDY一3型ECDP专用油剂的性能 项目TDY一3 外观 有效成分含量 pH(浓度为1%) 乳液稳定性 润湿性/sec 比电阻/(n'cm) 摩擦系数F/MIts F/MLLd 摩擦系数F/FIts F/FLLd ?LL 2.4.3浓度对ECDP油剂黏度的影响 30~C时,ECDP油剂黏度一浓度变化曲线如图2 所示. 5000 4000 妄3000 嘏2000 i000 0 图2ECDP油剂黏度一浓度变化曲线 由图2可知,在油剂浓度变化过程中,黏度没有 转折点,说明在纺丝过程中由于水分挥发,黏度虽然 有变化,但不会引起缠辊现象. 2.4.4温度变化对ECDP油剂黏度的影响 浓度为8%,从30~C开始,ECDP油剂黏度一温度 变化曲线如图3所示. 图3ECDP油剂黏度一温度变化曲线 由图3可知,在10~C的温度差内,油剂黏度变 化很小,因此对纺丝张力的影响不会很大,可以保证 具有良好的可纺性. 2.4.5应用情况 TDY一3油剂经化纤厂使用,纺丝过程中无缠辊, 断头,纤维的优质品率达98%.在毛纺厂加工时, ,一,一,一,一,一 2005年8月21日邱海昌:阳离子可染涤纶短纤维油剂TDY-3的研究及应用?2I? 可梳性良好,无粘卷,缠辊现象,可纺性好,完全 满足化纤厂和纺纱厂的生产工艺要求.应用情况见 表5. 表5应用情况 项目指标 纤度/dtex 长度/mm 断裂强度/(eN/dtex) 断裂伸长率/% 比电阻/(Q?em) 含油率/% 333 102 2.85 43 4.72×10 0.26 3结论 (I)双子型磷酸酯盐和两性表面活性剂对于 ECDP纤维具有良好的抗静电性,二者复配使用具 有良好的协同效应. (2)ECDP纤维的摩擦特性直接影响纤维的可 纺性;在与毛混纺时,ECDP纤维的摩擦特性应比普 通聚酯/棉混纺大些;纤维与纤维之间的动静摩擦系 数差?直接影响到纺丝的牵伸均匀性,?越大 牵伸均匀性越好. (3)TDY.3型油剂具有较好的可纺性,抱合性, 能满足生产要求.口 参考文献 [1]任华明,李德绵.实用化纤油剂[M].北京:纺织工业出版社, l988.226 [2]解如阜,高世伟.纺织助剂实用[M].北京:纺织工业出版 社,1987.241 [3]赵择卿编译.高分子材料抗静电技术[M].北京:纺织工业出版 社,1991 [4]肖进新,赵震国.表面活性剂应用原理[M].北京:化学工业出版 社.1993.16—18 [5]A?B,帕克什维尔.化学纤维性能和加工特性[M].北京:纺织 工业出版社,1981 (上接第10页) OCH5 DHj }———— \ NO I N0? ? H5 C2H5 0H 图2脱乙氧基的反应机理 N0- ? OC2H5 5结论 以邻苯二酚为原料,通过乙基化,硝化,再利用 乙二醇单乙醚作为溶剂脱乙氧基,最后通过催化氢 化得到产物2-乙氧基_4.氨基苯酚.此方法操作简 便,反应条件温和,收率较高(60.5%),是一种在实 验和工业中都值得推广的合成方法.口 参考文献 [1]BowieRA,CairnsJP,GrantMS.Quinolinederivatives[P].GB 1138539,1966-09—15 [2]CIBA—GE1GYAG.Processforthepreparationofquinolinederiva. tives[P].GB1469416.1974-06-21 [3]ClintonRO,PageDF.3-Halo-4-dialkylamin0alk0xy.5.alkoxyanili. es[J].JOrgChem,1962,27:218—226 n [4]ClintonRO,PageDF.Nuclearlysubstitutedanilinesandnitroben. zenesandtheirpreparation[P].GB898045,1962-06-06 (上接第17页) 4结论 使用三元RaneyNi催化剂RTH.3II进行麦芽 糖加氢,当反应温度为I20,130~C,压力为9, 10MPa,pH值为8.0,剂糖质量比为5%,反应时间 为I20,150min时,转化率可达98.8%以上,且产 品色度好.口 参考文献 [1]赵光辉,贺东海,刘小娟.新型合金催化剂用于木糖加氢制木糖 醇的研究[J].天津化工,2005,19(2):4446 [2]江志东,吴平东.Raney-Ni浸取方法对木糖加氢活性的影响 [J]化学反应工程与工艺,1996,12(1):3439 一