一种筒子纱用亲水小层差平滑剂及其制备方法与流程

本发明涉及筒子纱用助剂，具体地说是一种筒子纱用亲水小层差平滑剂及其制备方法。
背景技术：
：筒子纱经过练漂、染色等处理后，在络筒及后续织造的过程中，因为纱线与导丝器、综眼、钢筘等机件之间的存在大量的摩擦，在张力作用下，纱线极易断裂，影响生产效率和加工质量，所以要在筒子纱络筒前，需要对纱线进行平滑整理。在筒子纱的加工领域，一方面随着高端色织布的需求越来越大，市场对高支纱的需求也越来越多，随着纱线支数越来越高，对筒子纱用平滑剂的平滑性(降低摩擦系数)、保持纱线的吸水性、强力保护等方面的性能，提出了很高的要求；另一方面，随着国家对印染行业环保要求不断提高，筒子纱加工设备的浴比越来越小、设备的功率越来越大，这些都会导致筒子纱在加工过程中的层差变大，而层差是筒子纱加工过程中的最重要的指标之一，这就对平滑剂的稳定性、渗透性及对纱线的吸附速率提出了极高的要求。目前所用的筒子纱平滑剂基本分为硅油类平滑剂、低熔点蜡乳液、高熔点氧化聚乙烯蜡乳液以及这三种类型平滑剂互相复配后所得的平滑剂，但这几种平滑剂均各自存在其本身无法避免的缺点。硅油类平滑剂例如专利公开cn107747224a、cn10480561b中介绍的硅油类平滑剂，虽然可以降低纱线的摩擦系数，但硅油类平滑剂在小浴比筒子纱设备上使用，由于稳定性不足，容易产生硅斑，且硅油类平滑剂会降低纱线之间的抱合力，使纱线强力下降，不利于后续的络筒及织造等工序。低熔点蜡乳液具有成膜均匀，光泽度和平滑性好等优点，可以作为平滑剂整理到纱线上，但其原料本身拒水，处理后的纱线吸水性很差，且蜡系原料处理的纱线手感变硬，即使加入大量的表面活性剂和柔软剂改善吸水和手感，但由于主要原料低熔点蜡没有改变，处理后的纱线吸水性还是下降明显。同时由于大量辅助原料的加入，乳液稳定性变差，不能很好的适应越来越多的小浴比筒子纱染色机的要求高熔点氧化聚乙烯蜡乳液具有平滑性好，附着力强，亲水性和柔软性好等优点，但其本身熔点在130℃以上，即使将其与低熔点蜡及柔软剂混合共同乳化如专利公开cn102619090a、cn109487560a制作平滑剂，乳化时温度也需要在130℃，对生产设备有较高的要求，生产时需要使用压力容器。同时其使用在小浴比的筒子纱染色机上时，存在产品破乳导致的筒子纱层差变大的风险。综上所述，在筒子纱用平滑剂应用方面，在获得较低动摩擦系数和较高强力保留率、良好的亲水性的情况下，确保其在小浴比筒子纱染色机上使用时不会产生较大的层差是亟待解决的问题。因此，研究制备能常压生产亲水性好、稳定性优异且吸附均匀的筒子纱用亲水小层差平滑剂具有重要的实用价值。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种筒子纱用亲水小层差平滑剂，用本发明的平滑剂整理筒子纱，可显著提高纱线的平滑性，降低纱线的动摩擦系数，提高针织物的缝纫性能和亲水性，并降低黄变的同时，与普通的平滑剂相比，能有效的降低筒子纱的内外层差。为此，本发明采用如下的技术方案：一种筒子纱用亲水小层差平滑剂，其包括以下重量分数的组份：氧化费托蜡：8-28％；低熔点蜡：2-7％；人工合成蜡：2-7％；柔软剂：0.5-3％；乳化剂：4-16％；氢氧化钠或氢氧化钾：0.1-1％；阳离子调节剂：0-4％；水：50-80％。氧化费托蜡与高熔点氧化聚乙烯蜡一样，具有硬度大、附着力强，亲水性和柔软性好等优点，且熔点低于100℃的氧化费托蜡就具有以上优点，这就为本发明用普通常压乳化釜生产提供了可行性。采用熔点低于100℃的氧化费托蜡与低熔点蜡、人工合成蜡复合乳化可制得亲水性较高且平滑性好的蜡乳液。进一步地，所述的氧化费托蜡为熔点低于100℃、摩尔质量4000-8000g/mol且酸值15-50mgkoh/g的白色粉体。本发明选用熔点低于100℃氧化费托蜡为核心原料，可使用普通的乳化釜用一步常压乳化法制备。进一步地，所述的低熔点蜡熔点低于90℃，为蜂蜡、费托蜡、微晶蜡、米糠蜡、石蜡中的一种或多种。进一步地，所述的人工合成蜡的结构式如下：式中：r1、r2为c10-c20饱和烷基。进一步地，所述柔软剂的结构为：其中：r1、r2为c10-c18的饱和或不饱和烷基。进一步地，所述的乳化剂为脂肪醇聚氧乙烯醚类表面活性剂、脂肪醇聚氧乙烯醚聚氧丙烯醚嵌段类表面活性剂和脂肪胺聚氧乙烯醚类表面活性剂的混合物，且脂肪醇聚氧乙烯醚：脂肪醇聚氧乙烯醚聚氧丙烯醚嵌段：脂肪胺聚氧乙烯醚类表面活性剂用量为1-3:2.5-5.5:0.5-1，脂肪胺聚氧乙烯醚类表面活性剂中，eo数为4-20。本发明在蜡乳液的基础上采用定制的脂肪醇聚氧乙烯醚聚氧丙烯醚嵌段类表面活性剂，有助于提高蜡乳液的稳定性和渗透性。即本发明选用了定制的嵌段类的乳化剂，产品稳定性和渗透性均比一般的平滑剂更好，能更好的适应筒子纱处理设备，降低筒子纱的层差。进一步地，所述的脂肪醇聚氧乙烯醚聚氧丙烯醚嵌段类表面活性剂的结构如下：其中：r为c8-c18的饱和烷基，x为4-14整数，y为2-10整数，z为4-14整数。进一步地，所述的阳离子调节剂为烷基酰胺羟乙基季铵盐。本发明选用了水溶性亲水阳离子调节剂，通过控制其加入量，调整产品的离子性以达到控制产品在筒子纱上的吸附速率，使筒子纱的层差更小。本发明还提供上述筒子纱用亲水小层差平滑剂的制备方法，其包括步骤：a)将氧化费托蜡，低熔点蜡，人工合成蜡，柔软剂，乳化剂和氢氧化钠或氢氧化钾放入反应釜中；b)升温到50℃后，开启搅拌，继续升温到80-90℃；c)分多次加入80-90℃热水，加热保持釜内温度在95℃以上，并搅拌乳化；d)快速冷却至室温；e)出料、过滤，即得筒子纱用亲水小层差平滑剂。进一步地，所述的制备方法还包括：在步骤d)之后和步骤e)之前，边搅拌边将所需量的阳离子调节剂加入到反应釜中，搅拌均匀。用本发明的平滑剂整理筒子纱，可显著提高纱线的平滑性，降低纱线的动摩擦系数，提高针织物的缝纫性能和亲水性，并降低黄变的同时，与普通的平滑剂相比，能有效的降低筒子纱的内外层差。本发明的制备方法，其分批加入热水，通过转相乳化法制备的筒子纱用亲水小层差平滑剂，乳液粒径小于200nm，离心稳定性、环流稳定性、曝气稳定性好，将其用于筒子纱平滑整理，尤其是在小浴比筒子纱染色机上处理时，可有效降低纱线的动摩擦系数，改善其缝纫性能，提供筒子纱良好的爽滑手感、优异的亲水性和很小的层差，且普通常压乳化釜即可生产，制备方法简单。附图说明图1是本发明实施例1的筒子纱用亲水小层差平滑剂的粒径分布曲线图；图2是本发明实施例2的筒子纱用亲水小层差平滑剂的粒径分布曲线图；图3是本发明实施例3的筒子纱用亲水小层差平滑剂的粒径分布曲线图。具体实施方式在一个优选的实施方式中，本发明的筒子纱用亲水小层差平滑剂包括：氧化费托蜡：8-28重量％，低熔点蜡：2-7重量％，人工合成蜡：2-7重量％，柔软剂：0.5-3重量％，乳化剂：4-16重量％，氢氧化钠或氢氧化钾：0.1-1重量％，阳离子调节剂：0-4重量％，水：50-80重量％。在一个优选的实施方式中，所述的氧化费托蜡为熔点低于100℃，优选为70-100℃，更优选为90-100℃，摩尔质量4000-8000g/mol，优选为5500-8000g/mol，更优选为7000-8000g/mol，酸值15-50mgkoh/g，优选为25-50mgkoh/g，更优选为35-50mgkoh/g的白色粉体。在一个优选的实施方式中，所述的低熔点蜡熔点低于90℃，优选为50-80℃；所述的低熔点蜡优选为蜂蜡、费托蜡、微晶蜡、米糠蜡、石蜡中的一种或多种。在一个优选的实施方式中，所述的人工合成蜡其结构式如下：式中：r1、r2为c10-c20饱和烷基，优选为c15-20饱和烷基；其合成方式如下：a.将c10-20醇和c10-20酸按摩尔比0.8-1.2:1加入反应釜中；b.边通氮气边加热到140-200℃；反应2-6小时；c.测定反应物的酸值在30mgkoh/g以下，反应完成；d.通冷却水，降温到50-80℃，趁热出料，切片包装。在一个优选的实施方式中，所述的柔软剂其结构为：其中：r1、r2为c10-c18的饱和或不饱和烷基；优选为c14-18饱和或不饱和烷基；更优选为c14-18不饱和烷基。其合成方式如下：a.c10-20饱和或不饱和脂肪酸与二乙醇胺按摩尔比1.5-2.5:1加入反应釜中；b.边通氮气边加热到140-200℃；反应2-6小时；c.测定反应物的酸值在30mgkoh/g以下，反应完成；d.通冷却水，降温到50℃以下，出料包装。在一个优选的实施方式中，所述的乳化剂为脂肪醇聚氧乙烯醚类表面活性剂、脂肪醇聚氧乙烯醚聚氧丙烯醚嵌段类表面活性剂、脂肪胺聚氧乙烯醚类表面活性剂的混合物，且脂肪醇聚氧乙烯醚类表面活性剂：脂肪醇聚氧乙烯醚聚氧丙烯醚嵌段类表面活性剂：脂肪胺聚氧乙烯醚类表面活性剂用量为1-3:2.5-5.5:0.5-1，优选为1.2-2.7:3-4.9:0.6-0.9；更优选为1.4-2.4:3.5-4.4:0.7-0.8。在一个优选的实施方式中，所述的脂肪醇聚氧乙烯醚聚氧丙烯醚嵌段类表面活性剂其结构如下：其中：r为c8-c18的饱和烷基，x为4-14整数；y为2-10整数；z为4-14整数。在一个优选的实施方式中，所述的阳离子调节剂为烷基酰胺羟乙基季铵盐。应用例：本发明筒子纱用亲水小层差平滑剂的应用性能通过如下实验验证。1实验内容1.1纺织品：全棉筒子纱(单颗纱线重1kg)、全棉针织物1.2平滑剂：国内产品aq、国外产品ag、本发明平滑剂1.3应用工艺：全棉筒子纱：2％owf工作液，醋酸调节ph值5.0，40℃浸渍30min→脱水→烘干，恒温恒湿(20±1℃，65±2％rh)平衡24h测试。全棉针织物：30g/l平滑剂，0.2g/l柠檬酸调节ph值，一浸一轧(带液率90％)→160℃×120s烘干，恒温恒湿(20±1℃，65±2％rh)平衡24h测试。2性能测试2.1乳液粒径配制0.2wt％的平滑剂微乳液，用zetasizernanozs90激光粒度仪测定其平均粒径和多分散指数pdi。2.2乳液离心稳定性将平滑剂微乳液用上海卢湘仪离心机仪器有限公司td5型离心机于3000rpm的转速下离心30min，观察是否分层、漂油。2.3乳液环流安定性公司内部评价方法：配制2g/l的乳液300ml并调整至指定的温度；使用小型液体循环泵将乳液从距离液面12cm处滴下并循环处理30分钟；用黑棉布过滤乳液，黑棉布上浮渣越少则表面产品越稳定，按浮渣量的多少以1-5分评级，1分最差，5分最好。2.4乳液曝气安定性公司内部评价方法：配制2g/l的乳液300ml并调整至指定的温度；使用空压泵向乳液持续曝气30分钟后，用黑棉布过滤乳液，黑棉布上浮渣越少则表面产品越稳定，按浮渣量的多少以1-5分评级，1分最差，5分最好。2.5亲水性参考gb/t21655.1-2008中所述滴水扩散时间的测试方法。2.6纱线动摩擦系数利用rothschildr-3088分析仪测试整理后的纱线在预张力30cn时与不锈钢的动摩擦系数(抽线速率60m/min，测试1min)，动摩擦系数越低，纱线平滑性越好。2.7断裂强力参考gb/t3916-2013方法，将纱线在温度20±1℃，相对湿度65±2％条件下平衡放置24h，南通三思yg020b单纱强力机测试纱线的断裂强力，测试50次取平均值。2.8白度用datacolor600型测色仪测试整理前后纺织品cie白度，白度降低越少，黄变越低。2.9可缝性能公司内部评价方法：缝纫机---高速单针工业缝纫机，针头类型---9#或11#或14#，缝间距---1mm或2mm，垂直方向，4层放置缝纫，无线缝纫后，拉扯布样，记录针孔数目。针孔数目越少，可缝性越好。2.10手感手摸法评价。综合5人的手感评定结果(1-5分，1分最差，5分最好)。2.11筒子纱层差：将处理好的筒子纱，按最内到最外，均匀分成7层，每层取出测试所需要的纱线，分别测试其亲水性、摩擦系数、断裂强力、白度，所得数据相差越小，表面筒子纱的层差越小。制备实施例1中使用的人工合成蜡1：a.将214.39gc14醇和228.37gc14酸加入反应釜中；b.边通氮气边加热到180℃；反应4小时后取样测的样品的酸价7.8mgkoh/g，判断反应完成c.通冷却水，降温到70℃，趁热出料，切片包装。制备实施例1中使用的柔软剂1：a.228.37gc14酸与52.57g二乙醇胺加入反应釜中；b.边通氮气边加热到180℃；反应4小时，取样测得样品的酸价为5.4mgkoh/g，判断反应完成；c.通冷却水，降温到50℃以下，出料包装。制备实施例2中使用的人工合成蜡2：a.将172.31gc11醇和284.48g硬脂酸加入反应釜中；b.边通氮气边加热到140℃；反应6小时后取样测的样品的酸价11.3mgkoh/g，判断反应完成c.通冷却水，降温到80℃，趁热出料，切片包装。制备实施例2中使用的柔软剂2：a.284.48g硬脂酸与50g二乙醇胺加入反应釜中；b.边通氮气边加热到140℃；反应6小时，取样测得样品的酸价为14.8mgkoh/g，判断反应完成；c.通冷却水，降温到50℃以下，出料包装。制备实施例3中使用的人工合成蜡3：a.将270g正18醇和180g癸酸加入反应釜中；b.边通氮气边加热到200℃；反应2.5小时后取样测的样品的酸价9.7mgkoh/g，判断反应完成；c.通冷却水，降温到80℃，趁热出料，切片包装。制备实施例3中使用的柔软剂3：a.255g2-十六烯酸与60g二乙醇胺加入反应釜中；b.边通氮气边加热到200℃；反应2小时，取样测得样品的酸价为1.3mgkoh/g，判断反应完成；c.通冷却水，降温到50℃以下，出料包装。实施例1a)将140g氧化费托蜡a2(沙索氧化费托蜡)，35g56#半精炼石蜡(高桥石化)，35g人工合成蜡1，20g柔软剂1，20g脂肪醇醇聚氧乙烯醚ae0-9(皇马)，40g定制嵌段乳化剂(c14醇10eo6po3eo)，7g十八胺聚氧乙烯醚a-c1815(皇马)，5g氢氧化钾加入反应釜中；b)升温到50℃后，开启搅拌，继续升温到90℃；c)分5次缓慢加入678g的95℃热水，加热保持釜内温度在95℃左右以上，并搅拌乳化；d)快速冷却至室温；e)边搅拌边将20g阳离子调节剂(华界化学)加入到反应釜中，搅拌均匀；f)出料、过滤，即得白色微浊半透明乳液。将制备的平滑剂用去离子水配置成0.2wt％的溶液，用zetasizernanozs90激光粒度仪测定所得平滑剂的粒径为165.2nm，多分散指数pdi为0.191，粒径分布图如图1所示。在3000rpm×30min离心测试下，乳液无漂油、无分层，去离子水任意稀释无颗粒析出。该平滑剂的环流稳定性和曝气稳定性表现见表1。该平滑剂的应用性能见表2-6。实施例2a)将250g氧化费托蜡a28(沙索氧化费托蜡)，65g70#微晶蜡(购自蜂花蜡业)，65g人工合成蜡2，30g柔软剂2，20g脂肪醇醇聚氧乙烯醚xl-140(巴斯夫)，110g定制嵌段乳化剂(c10醇20eo3po10eo)，18g十八胺聚氧乙烯醚a-c1820(皇马)，5g氢氧化钾加入反应釜中；b)升温到50℃后，开启搅拌，继续升温到90℃；c)分5次缓慢加入417g的95℃热水，加热保持釜内温度在95℃左右以上，并搅拌乳化；d)快速冷却至室温；e)边搅拌边将20g阳离子调节剂(华界化学)加入到反应釜中，搅拌均匀；f)出料、过滤，即得白色微浊半透明乳液。将制备的平滑剂用去离子水配置成0.2wt％的溶液，用zetasizernanozs90激光粒度仪测定所得平滑剂的粒径:156.7nm，多分散指数pdi为0.145，粒径分布图如图2所示。在3000r×30min离心测试下，乳液无漂油、无分层，去离子水任意稀释无颗粒析出。该平滑剂的环流稳定性和曝气稳定性表现见表1。该平滑剂的应用性能见表2-6。实施例3a)将100g氧化费托蜡a28(沙索氧化费托蜡)，25g费托蜡(h1沙索)，25g人工合成蜡3，10g柔软剂3，10g脂肪醇醇聚氧乙烯醚平平加0-25(杭州白浪)，25g定制嵌段乳化剂(c18醇8eo8po8eo)，5g十八胺聚氧乙烯醚a-c1806(皇马)，5g氢氧化钾加入反应釜中；b)升温到50℃后，开启搅拌，继续升温到90℃；c)分5次缓慢加入791g的95℃热水，加热保持釜内温度在95℃左右以上，并搅拌乳化；d)快速冷却至室温；e)边搅拌边将4g阳离子调节剂(华界化学)加入到乳化釜中，搅拌均匀；f)出料、过滤，即得白色微浊半透明乳液。将制备的平滑剂用去离子水配置成0.2wt％的溶液，用zetasizernanozs90激光粒度仪测定所得平滑剂的粒径为183.3nm，多分散指数pdi为0.177，粒径分布图如图3所示。在3000r×30min离心测试下，乳液无漂油、无分层，去离子水任意稀释无颗粒析出。该平滑剂的环流稳定性和曝气稳定性表现见表1。该平滑剂的应用性能见表2-6。表1样品环流、曝气安定性对比：由表1可知，本发明制备的平滑剂的环流安定性与曝气安定性较国内产品aq、国外产品ag有显著的提高，更能适应筒子纱的加工环境。样品用于筒子纱处理应用性能对比表2亲水性秒最内层内层内→中中层中→外外层最外层空白样11<1<1<1<1<1实施例13221111实施例22.5221111实施例34322111国内产品aq13511089671351国外产品ag261653322表3摩擦系数最内层内层内→中中层中→外外层最外层空白样断纱断纱断纱断纱断纱断纱断纱实施例10.2480.2430.2470.2550.2590.2640.265实施例20.2400.2440.2490.2570.2600.2630.269实施例30.2440.2490.2550.2590.2670.2670.270国内产品aq0.2350.2490.2970.3030.458断纱断纱国外产品ag0.2390.2570.3330.3980.4350.488断纱表4断裂强力cn最内层内层内→中中层中→外外层最外层空白样244.3246.3241.6246.4235.7240.6254.3实施例1234.9237.8229.6236.8228.5239.6244.7实施例2230.5231.4236.9241.6235.6243.6250.5实施例3229.5234.5237.6238.8240.9244.3249.7国内产品aq198.5205.6223.6230.4250.6255.4255.6国外产品ag210.3215.7222.2230.7238.7240.5253.4表5白度最内层内层内→中中层中→外外层最外层空白样78.880.381.482.582.382.380.1实施例176.778.479.680.580.480.678.5实施例276.978.779.981.180.980.979.0实施例377.079.280.081.381.881.679.3国内产品aq73.675.477.778.282.282.580.2国外产品ag74.275.078.979.882.082.680.0由表2-5可知，本发明制备的平滑剂整理到棉筒子纱上，在保证高亲水性、低黄变、显著降低纱线的动摩擦系数、断裂强力下降较少的前提下，各项性能在筒子纱最内层到最外层表现出高度的一致性，与国内产品aq、国外产品ag相比，能显著的降低筒子纱的内外层差。表6对棉针织物整理应用性能对比针洞数亲水性手感白度空白样>200<1s183.7实施例184582.9实施例293583.2实施例365583.3国内产品aq16>180582.1国外产品ag105583.3由表6数据可知，本发明的平滑剂在不影响织物亲水性和白度的前提下，可显著降低针织物缝纫过程产生的针洞，获得爽滑的手感，改善针织物的缝纫性能。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明的保护范围内。当前第1页1 2 3 

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