一种纺帘子线油剂组合物

摘要

一种纺帘子线油剂组合物，该组合物由以下组份组成：(a)5～50重量％的合成酯；(b)10～80重量％的聚醚A；(c)5～40重量％的聚醚B；(d)1～15重量％的抗静电剂；(e)2～8重量％的原丝物性调节剂；(f)1～10重量％的粘和性能改进剂；该组合物不仅性能稳定，使用方便，且耐高温性能与平滑性能优异；积炭少，可纺性优，废丝率低；所纺原丝的定负荷伸长率与断裂伸长率较低，原丝经捻织后的强力损失小。

说明书

发明领域

本发明涉及一种合成纤维纺丝油剂组合物，特别涉及一种高速纺帘子线油剂组合物。

发明背景

车用轮胎帘子线是轮胎的加固材料，以前大多数以粘胶纤维作原料。随着合成纤维的发展，锦纶、涤纶、芳纶等均被采用，而锦纶由于其具有优良的耐热性、耐冲击性和耐疲劳性而得到广泛的应用。在帘子线的纺丝牵伸工艺中，未拉伸丝需经油剂组合物处理后，在高速高温下经高倍率的牵伸、卷绕，然后假捻、织布和浸胶。因此油剂质量的好坏直接影响到帘子线可纺性的优劣，包括发烟量、积炭性能和废丝率的高低，同时油剂质量的好坏也影响原丝物性、轮胎与帘子布的粘合性能。迅速发展的高速纺锦纶帘子线生产工艺由于其纺丝速度快(2500m/min以上)、牵伸温度高(190℃以上)，因而对纺丝拉伸过程所需油剂的要求也有很大提高，不仅要求油剂对帘子线的匀附性好，平滑性优；且油剂组合物还应耐高温，抗静电，对纤维的集束性强，与胶乳的相溶性好；同时油剂组合物还应具备高的油膜强度和良好的柔软性能，以确保原丝在经历高速捻织后的强力损失小。

现有的油剂组合物主要有两种类型，一种是酯型的，大多数以天然酯为主，如US4293460，主要组成有天然油脂、聚氧乙烯烷基酚、磷酸盐等，其特点是与橡胶的粘合性能强，原丝经捻织后的强力损失低，但可纺性较差，焦油化程度高；另一种为聚醚型油剂组合物，如CN1242451A，由60～90％的环氧乙烷与环氧丙烷共聚醚、余量的抗静电剂和消泡剂等组成，其中聚醚为未加改性的普通聚醚，其特点是可纺性能好，发烟少，焦油化程度低，缺点是原丝捻织后的强力损失高，且油剂与胶乳的相溶性差，导致帘子布与轮胎的粘合性能差。《合成纤维工业》，1995，18(6)，P8～13上刊登的“锦纶高速纺帘子线油剂研制”，公开了一种油剂，该油剂的组成以聚醚为主，优点是乳化性能优良、耐热性能好，缺点是原丝放置后的强力下降多。

发明内容

本发明的目的正是针对现有油剂存在可纺性较差、原丝捻织后的强力损失高及油剂与胶乳的相溶性差等而提出的一种帘子线油剂组合物，该组合物不仅性能稳定，使用方便，且耐高温性能与平滑性能优异；积炭少，可纺性优，废丝率低；所纺原丝的定负荷伸长率与断裂伸长率较低，原丝经捻织后的强力损失小。

本发明提供的帘子线油剂组合物由以下组份组成：

(a)5～50重量％的合成酯；

(b)10～80重量％的聚醚A；

(c)5～40重量％的聚醚B；

(d)1～15重量％的抗静电剂；

(e)2～8重量％的原丝物性调节剂；

(f)1～10重量％的粘和性能改进剂。

其中组分(b)和组分(c)在油剂中的重量之和与组分(a)在油剂中的重量比为2～5。

所述组分(a)是由季戊四醇与脂肪酸合成的合成酯，或者是由三羟甲基丙烷与脂肪酸合成的合成酯，或者是上述两种酯的混合物。其中脂肪酸为C₄～C₃₀的一元酸。该组分在油剂中所占的比例为5～50重量％，最好为10～30重量％。组分(a)的特点是平滑性能及耐热性能优良，油膜强度高，与轮胎的粘和性能强。

组分(b)是环氧乙烷与环氧丙烷的共聚醚A，其分子式如式(1)所示：

其中R₁为C₂～C₁₈的直链或支链烷基，R₂为C₈～C₃₀的直链或支链烷基，m1为5～200的整数，最好是20～180的整数；n1为5～200的整数，最好是20～160的整数；x1为1～4的整数，最好为1或者2。该组分的特点是平滑性良好，发烟量极少，积炭性能优良，而且对纤维的摩擦系数低，该组分在油剂中所占的比例为10～80重量％，最好为20～60重量％。

组分(c)是环氧乙烷与环氧丙烷的共聚醚B，在油剂中所占的比例为5～40重量％，最好为20～35重量％，分子式为：

其中R₃为C₈～C₁₈的直链或支链烷基，m2为10～200的整数，最好是30～180的整数；n2为20～180的整数，最好是30～150的整数；x2为1～4的整数，最好为1或者2。组分(c)的分子量较大，主要用以提高油剂的集束性能，将组分(a)、组分(b)、组分(c)复合后作为平滑剂使用，可提高油剂的可纺性能、原丝物性及浸胶帘子布物性。

组分(d)用作抗静电剂，推荐使用烷基磷酸酯盐，其中所述烷基磷酸酯盐中的烷基碳数为8～18，盐为金属钾盐或者钠盐，该组分在油剂中所占比例为1～15重量％，最好为3～10重量％。

组分(e)是C₁₂～C₁₈烷基胺聚氧乙烯醚和甲基硅油的混合物，或者是C₁₂～C₁₈烷基醇酰胺和甲基硅油的混合物。其中烷基胺聚氧乙烯醚推荐使用十二烷基胺聚氧乙烯醚，烷基醇酰胺推荐使用N，N-二乙醇月桂酰胺，甲基硅油推荐使用二甲基硅油。该组分(e)用以提高原丝及帘子布物性，在油剂中所占的比例为2～8重量％，最好是2～5重量％。其中甲基硅油在油剂中所占的重量比为0.01～0.8重量％，最好是0.05～0.5重量％。

组分(f)为粘合性能改进剂，推荐使用烷基碳数为4～20的烷基酚类化合物，或者是烷基碳数为4～20，最好为8～16的烷基芳烃类化合物，所述芳烃类化合物为单环或双环。该组分在油剂中的比例为1～10重量％，最好为3～8重量％。

本发明帘子线油剂组合物的制备方法是：在反应釜中依次加入上述各组分，搅拌下加热至80～120℃，恒温搅拌30～40分钟，然后冷却至25～30℃，即得本发明组合物。

本发明所提供的油剂与US4293460相比，由于使用的是平滑性能优良的特种合成酯与聚醚，因此其在纺丝工艺中发烟少、积炭少，废丝率低；在捻织工艺中强力损失低，白坯布无花纹现象；浸胶后帘子布与橡胶粘合性能优良，原丝及浸胶帘子布的物性满足质量指标。与CN1242451A相比，由于降低了纤维之间的静摩擦系数，增加了油剂与帘子布的亲和性能，因此可降低帘子线的强力损失，提高浸胶帘子布的柔软性能以及与轮胎的粘合性能等。

本发明油剂组合物的使用方式为油轮或喷嘴直接上油。

具体实施方式

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。

实施例1

依次取15克季戊四醇四月桂酸酯，49克聚醚A(m1＝75，n1＝75，R₁为C₈的直链烷基，x1＝1，R₂为C₁₈的直链烷基)，25克聚醚B(m2＝165，n2＝55，R₃为C₈的直链烷基，x2＝1)，5克十二烷基磷酸酯钾盐，3克十二烷基胺聚氧乙烯醚，2.9克丁基苯酚，0.1克二甲基硅油置于500ml的反应器中，加热至80℃，搅拌30分钟，然后在搅拌下冷却至30℃即可。

实施例2

依次取25克季戊四醇四硬脂酸酯，32克聚醚A(m1＝75，n1＝75，R₁为C₈的直链烷基，x1＝1，R₂为C₁₈的直链烷基)，35克聚醚B(m2＝165，n2＝55，R₃为C₆的直链烷基，x2＝1)，3克十二烷基磷酸酯钾盐，2克十二烷基胺聚氧乙烯醚，2.8克丁基苯酚，0.2克二甲基硅油置于500ml反应器中，加热至100℃，搅拌40分钟，然后在搅拌下冷却至30℃即可。

实施例3

依次取56克季戊四醇四硬脂酸酯，65克聚醚A(m1＝75，n1＝75，R₁为C₈的直链烷基，x1＝1，R₂为C₁₈的直链烷基)，63克聚醚B(m2＝165，n2＝55，R₃为C₈的直链烷基，x2＝1)，8克十二烷基磷酸酯钾盐，3克十二烷基胺聚氧乙烯醚，4.7克丁基苯酚，0.3克二甲基硅油置于500ml反应器中，加热至120℃，搅拌40分钟，然后在搅拌下冷却至25℃即可。

实施例4

依次取56克季戊四醇四癸脂酸酯，65克聚醚A(m1＝75，n1＝75，R₁为C₈的直链烷基，x1＝1，R₂为C₁₈的直链烷基)，63克聚醚B(m2＝165，n2＝55，R₃为C₆的直链烷基，x2＝1)，8克十二烷基磷酸酯钾盐，3克十二烷基胺聚氧乙烯醚，4.7克丁基苯酚，0.3克二甲基硅油置于500ml反应器中，加热80℃，搅拌35分钟，然后在搅拌下冷却至25℃即可。

实施例5

依次取20克三羟甲基丙烷三月桂酸酯，35克聚醚A(m1＝47，n1＝20，R₁为C₈的直链烷基，x1＝1，R₂为C₁₈的直链烷基)，24克聚醚B(m2＝106，n2＝130，R₃为C₈的直链烷基，x2＝1)，8克十八烷基磷酸酯钾盐，5克十二烷基胺聚氧乙烯醚，8克十六烷基苯，0.15克二甲基硅油置于500ml反应器中，加热至90℃，搅拌30分钟，然后在搅拌下冷却至28℃即可。

实施例6

依次取32克羟甲基丙烷三棕榈酸酯，41克聚醚A(m1＝38，n1＝32，R₁为C₈的直链烷基，x1＝1，R₂为C₁₈的直链烷基)，18克聚醚B(m2＝106，n2＝130，R₃为C₈的直链烷基，x2＝1)，4.85克十八烷基磷酸酯钾盐，3克十二烷基胺聚氧乙烯醚，1克十二烷基苯，0.15克二甲基硅油置于500ml反应器中，加热至100℃，搅拌30分钟，然后在搅拌下冷却至28℃即可。

实施例7

依次取10克三羟甲基丙烷三月桂酸酯，45克聚醚A(m1＝47，n1＝20，R₁、R₂均为C₁₂的直链烷基，x1＝1)，30克聚醚B(m2＝106，n2＝130，R₃为C₈的直链烷基，x2＝1)，5克十八烷基磷酸酯钾盐，6克十二烷基胺聚氧乙烯醚，3.85克八烷基苯，0.15克二甲基硅油置于500ml反应器中，加热至110℃，搅拌35分钟，然后在搅拌下冷却至25℃即可。

实施例8

依次取10克三羟甲基丙烷三棕榈酸酯，45克聚醚A(m1＝37，n1＝55，R₁、R₂均为C₁₈的直链烷基，x1＝1)，30克聚醚B(m2＝87，n2＝106，R₃为C₁₈的直链烷基，x2＝1)，5克十八烷基磷酸酯钾盐，6克十二烷基胺聚氧乙烯醚，3.85克十二烷基苯，0.15克二甲基硅油置于500ml反应器中，加热至100℃，搅拌40分钟，然后在搅拌下冷却至30℃即可。

实施例9

依次取56克季戊四醇四癸脂酸酯，48克聚醚A(m1＝36，n1＝36，R₁为C₃的支链烷基，x1＝2，R₂为C₁₈的直链烷基)，80克聚醚B(m2＝165，n2＝55，R₃为C₆的直链烷基，x2＝1)，8克十二烷基磷酸酯钾盐，3克十二烷基胺聚氧乙烯醚，4.7克丁基苯酚，0.3克二甲基硅油置于500ml反应器中，加热至90℃，搅拌30分钟，然后在搅拌下冷却至25℃即可。

实施例10

依次取56克季戊四醇四癸脂酸酯，75克聚醚A(m1＝75，n1＝75，R₁为C₈的直链烷基，x1＝1，R₂为C₁₈的直链烷基)，53克聚醚B(m2＝81，n2＝27，R₃为C₈的直链烷基，x2＝2)，8克十二烷基磷酸酯钾盐，3克十二烷基胺聚氧乙烯醚，4.7克丁基苯酚，0.3克二甲基硅油置于500ml反应器中，加热至115℃，搅拌40分钟，然后在搅拌下冷却至25℃即可。

实施例11

依次取42克季戊四醇四癸脂酸酯，66克聚醚A(m1＝36，n1＝36，x1＝2，R₁为C₃的支链烷基，R₂为C₁₈的直链烷基)，76克聚醚B(m2＝81，n2＝27，R₃为C₆的直链烷基，x2＝2)，8克十二烷基磷酸酯钾盐，3克十二烷基胺聚氧乙烯醚，4.7克丁基苯酚，0.3克二甲基硅油置于500ml反应器中，加热至100℃，搅拌30分钟，然后在搅拌下冷却至30℃即可。

实施例12

按表1所示的组分及对应的份数制取油剂，制取方法是依次加入表中所示组分，加热至100℃，搅拌40分钟，然后在搅拌下冷却至30℃即可。

                        表1油剂组合物组分

组分                                                       重量份数

季戊四醇三癸酸酯                                           18.00

三羟甲基丙烷三棕榈酸酯                                     10.00

环氧乙烷环氧丙烷共聚醚A(m1＝60，n1＝50，x1＝1，R1、R2

为C₁₂的直链烷基)                                          29.87

环氧乙烷环氧丙烷共聚醚B(m2＝140，n2＝120，x2＝2，R₃为C₁₈ 30.00

的直链烷基)

月桂醇磷酸酯钾盐                                            5.00

十二烷基胺聚氧乙烯醚                                        5.00

二甲基硅油                                                  0.13

十二烷基萘                                                  2.00

在实验室中测定上述12个油剂样品的耐热性能，油膜强度及开口闪点等性能进行分析，结果如下表2：

                            表2油剂组合物性能

                            耐热性

                                             油膜强度，N   开口闪点，℃

                                  挥发量，

             发烟量    结焦性

                               220℃，2hr，％

实施例1        小        优        6.5            820        260

实施例2        小        优        6.7            900        245

实施例3        小        优        6.8            830        248

实施例4        小        优        7.0            980        242

实施例5        小        优        6.6            980        256

实施例6        小        优        6.2            960        254

实施例7        小        优        6.3            840        253

实施例8        小        优        6.5            860        251

实施例9        小        优        7.2            940        252

实施例10       小        优        7.6            960        256

实施例11       小        优        7.3            980        244

实施例12       小        优        6.8            860        258

油剂的使用

1)油剂组合物使用方式：

油轮或喷嘴直接上油。

2)油剂组合物使用情况：油剂组合物的使用效果如表3和表4所示。

                             表3油剂组合物使用效果

         实施  实施  实施  实施  实施  实施  实施  实施  实施  实施  实施  实施

         例1   例2   例3   例4   例5   例6   例7   例8   例9   例10  例11  例12

发烟     烟小  烟小  烟小  烟小  烟小  烟小  烟小  烟小  烟小  烟小  烟小  烟小

         无异  无异  无异  无异  无异  无异  无异  无异  无异  无异  无异  无异

气味

         味    味    味    味    味    味    味    味    味    味    味    味

断丝次

数，次/  3.46  3.31  3.62  3.42  3.33  3.65  3.71  3.28  3.23  3.46  3.63  3.18

天.锭

捻辊次

数，次/  1.07  1.03  1.01  1.10  0.97  0.94  1.06  1.12  1.11  1.22  0.96  1.00

天.锭

废丝

         3.45  3.36  3.86  3.44  3.38  4.10  4.22  3.28  3.45  3.48  3.24  3.26

率，％

上油

         1.04  1.12  1.22  1.24  1.06  1.11  1.32  1.30  1.27  1.15  1.12  1.01

率，％

                              表4油剂组合物使用效果

              实施   实施   实施   实施   实施   实施   实施   实施   实施   实施   实施   实施

              例1    例2    例3    例4    例5    例6    例7    例8    例9    例10   例11   例12

原丝强力，

              157.7  156.4  158.2  156.7  154.3  157.6  158.4  156.3  157.2  158.3  158.8  155.7

N(1870dtex)

原丝断伸，％  23.0   22.4   22.2   22.8   22.6   23.2   22.6   22.2   22.6   22.4   22.2   22.8

原丝定伸，％  11.6   11.8   11.4   11.4   11.8   11.6   11.2   11.6   11.4   12.1   11.7   11.6

浸胶布H抽

              214.6  216.5  210.8  198.4  207.4  210.8  211.3  210.6  212.8  216.2  202.6  206.8

出，N/cm

浸胶布强力，

              294.3  292.2  294.5  296.5  292.6  298.4  294.8  292.6  311.3  293.6  296.1  303.2

N

由表3和表4的数据可知，从实施例1到实施例12，油剂的发烟量、纺丝时的断丝次数、擦辊次数、废丝率、原丝断伸、定伸等都较低，所得原丝的强力、浸胶帘子布的H抽出等数据较高，原丝及浸胶帘子布的性能优良。