２０１３年明 Ｊｕｎ．２０１３ 涧滑油 ＬＵＢＲＩＣＡ１１ＮＧ ＯＩＬ 第２８卷第３期 Ｖ０ ｌ２８．Ｎｏ．３ 文章编号：１００２—３１１９（２０１３）０３—００１７－０５ 涤纶高速纺ＤＴＹ油剂的研制
董莹，魏朝良，高显振，邵腾飞 （ｉｆｌｌ叫石汕大连润滑油研究开发Ｉ十ｌ心，辽宁大连１１６０３２） 摘要：文章分析了涤纶纤维高速纺ＤＴＹ生产丁艺对油剂的要求，通过对基础油和添加剂的筛选与优化，完成了涤纶高速纺 ＤＴＹ油剂的研制。研制的产品安全环保，具有良好的平滑性、抗静电性、可洗性及稳定的储存性能。现场应用试验表明研制产 品在高速纺ＤＴＹ生产中能有效克服油剂的飞溅问题，具有良好的使用性能，可满足生产的需求。 关键词：涤纶ＤＴＹ油剂；抗静电性；抗飞溅；环保 中图分类号：ＴＥ６２６．３１ 文献标识码：Ａ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ＰＥＴ—ＤＴＹ Ｈｉｇｈ—Ｓｐｅｅｄ Ｓｐｉｎｎｉｎｇ Ｏ
ＤＯＮＧ Ｙｉｎｇ，ＷＥＩ Ｃｈａｏ—ｌｉａｎｇ，ＧＡＯ Ｘｉａｎ—ｚｈｅｎ，ＳＨＡＯ Ｔｅｎｇ—ｆｅ （ＰｅｔｒｏＣｈｉｎａ Ｄａｌｉａｎ Ｌｕｂｒｉｃａｔｉｎｇ Ｏｉｌ Ｒ＆Ｄ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｄａｌｉａｎ １ １６０３２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｏｉｌ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ＰＥＴ—ＤＴＹ ｈｉｇｈ—ｓｐｅｅｄ ｓｐｉｎｎｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｗｅｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｏｉｌ ＷＳＳ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｂｙ ｐｒｅｃｉｓｅｌｙ ｓｅｌｅｃｔｉｎｇ ａｎｄ ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ ｂａｓｅ ｓｔｏｃｋｓ ａｎｄ ａｄｄｉｔｉｖｅｓ．Ｔｈｉｓ ｐｒｏｄｕｃｔ ｉｓ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ—ｆｒｉｅｎｄｌｙ，ｗｉｔｈ ｇｏｏｄ ｇｌｉｄｉｎｇ ｐｒｏｐ— ｅｒｔｙ，ａｎｔｉｓｔａｔｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｙ，ｅａｓｙ—ｗａｓｈｉｎｇ ａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｓｔａｂｌｅ ｓｔｏｒａｇｅ ｐｒｏｐｅｒｔｙ．Ｆｉｅｌｄ ｔｅｓｔ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔ ｈａｓ ｇｏｏｄ ａｐ— ｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ａｎｄ ｃａｎ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｏｉｌ ｓｐｌａｓｈｉｎｇ ｐｒｏｂｌｅｍ ａｎｄ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｄｅｍａｎｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＰＥＴ—ＤＴＹ ｏｉｌ；ａｎｔｉｓｔａｔｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｙ；ａｎｔｉｓｐｌａｓｈｉｎｇ；ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ
０ 引言 涤纶高速纺ＤＴＹ油剂应用于涤纶高速纺ＰＯＹ —ＤＴＹ工艺的ＤＴＹ工序中，又称成品油剂、络筒油 剂。施加ＤＴＹ油剂主要是补充前纺油剂的损失，并 满足纺织厂从丝筒上很好地退绕用丝，以及织造工 艺对丝性能的要求…。 我国化纤工业近几年发展迅速，其中涤纶产品 占到总产量的８０％以上，随着涤纶工业的发展，对 涤纶油剂的需求，无论是品种或者数量都越来越多。 与此同时，开发适用于高速化的油剂新品种、开发适 用于不同纺丝品种加工工艺和纺织条件的通用油 剂，也是人们研究的重要课题。 １ 生产工艺对油剂性能的要求 通过现场调研，了解ＤＴＹ工艺简介，从工艺要 求分析性能要求。总结该产品应满足以下几点要 求： （１）黏度：油剂的黏度与所用平滑剂的性质 有关。涤纶ＤＴＹ丝上油率一般为２％一３％，黏 度过高，上油不均匀，因此拉伸、假捻速度加快 后，要求油剂黏度不能太高；黏度过低，上油率达 不到要求，而且会引起油剂飞溅，所以ＤＴＹ油剂 黏度应控制在适当范围。一般将运动黏度（４０ ｏＣ）控制在５～２０ ＩｎｌＴｌ ／ｓ，依据生产工艺不同可进 行适当调整。 （２）色度：对于涤纶ＤＴＹ油剂要求色度浅，防止 纤维变色发黄。 （３）抗静电性：合成纤维的特点是疏水性强、 吸湿性差、比电阻高，因此在加工过程中，会因摩 擦产生静电，造成加工的困难。纤维表面电阻在 １０ ｎ以下，可减少静电干扰。采用抗静电油剂 处理纤维的方法可有效地降低静电的干扰。抗 静电剂的作用在于提高纤维的电导率，减少电荷 产生和防止电荷的积聚，也就是通过油剂的处 理，提高纤维的吸湿性，改善纤维表面导电性能， 降低表面电阻。 （４）表面张力：油剂应在纤维表面迅速展开，并
ＯＩＬ ＲＥＳＥＡＲＣＨ＆ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮ囵臣墨圈
１８ 润溆油 ２０１３－￣第２蜷 形成一层均匀的薄膜。其表面均匀分布的程度取决 于它在相界面（纤维一空气）上的界面张力和黏度。 表面张力低，渗透性能好，能保证均匀上油。 （５）摩擦特性：摩擦特性包括两方面，一方面是 纤维与纤维以及器件之间的耐磨性，另一方面是油 剂本身的耐磨性，即附着在纤维表面的油膜在高温 及一定压力下不破裂 ，油膜强度高，油剂在丝的表 面形成均匀的界面膜，使纤维行走润滑性好，可保护 纤维，减少磨损，适应后加工要求。 （６）ｐＨ值：油剂应呈中性。若油剂呈酸性，与设 备接触就容易形成金属皂，腐蚀设备，影响纤维质 量。另外，油剂的ｐＨ值直接影响到纤维的上油，而 纤维上油后的外观，是纤维品质的一个重要指标。 根据生产的一般要求，ｐＨ值应控制在６～８为宜。 （７）可洗性：油剂要求可洗性好，即乳化性能 好，有利于染色。对于色丝不必染色，可洗性要求不 高，只要将油剂洗去，不考虑染色的影响；白丝要求 油剂必须彻底洗净，如果留有微小痕迹，即染色不均 变为残次品。鉴别可洗性的简单方法是测试油剂的 乳化性能，取一定量油剂，加入一定比例水分，摇匀 静置２４ ｈ，如果不分层不析油，该油剂便认为可洗性 合格 。 ２添加剂的筛选及配方确定 涤纶高速纺ＤＴＹ油剂通常由平滑剂、乳化剂、 抗静电剂、抗飞溅剂等组成。根据生产＿Ｔ艺的要求， 进行各种单体的筛选，通过配方的优化设计后考核 其各种物化性能，且进行生产性使用试验，与市场上 使用效果较好的油剂进行对比，最终确定研制产品 配方。 ２．１平滑剂 由于ＤＴＹ工序中的拉伸、假捻和络筒都是在高 速条件下进行的，所以减少纤维与金属之问的动摩 擦系数是最重要的。而矿物油能有效降低动摩擦系 数，是纤维和金属间高速度摩擦下的良好平滑剂，它 起的作用近似流体润滑作用，其润滑性与油剂黏度 直接有关。黏度过高，上油不均匀，因此拉伸、假捻 速度加快后，要求油剂黏度低。但黏度过低，上油率 达不到要求，而且会引起油剂飞溅，所以涤纶高速纺 ＤＴＹ油剂的黏度应控制在适当的范围内，一般要求 ４０℃不大于２０ ｍｉｌｌ ／ｓ，同时根据客户要求调整至合 适的黏度。此外还要求其化学性质稳定，对人体无 害，无色或浅色。 ２．２乳化剂 乳化剂的选择是油剂配制的核心和重点。因为 油剂中起平滑作用的矿物油没有亲水基，为了赋予 其乳化性、分散性、抗静电性及可洗性，必须加入乳 化剂。所选乳化剂必须很好地溶解在矿物油中成为 均匀透明的液体。乳化剂应对平滑剂和抗静电剂有 良好的乳化和稳定能力，使成品油剂在水中形成稳 定的乳化液，容易洗去，不影响后道染色加１二。在达 到乳油稳定，在水中乳化分散好的前提下，尽可能降 低乳化剂的用量，减少乳化剂的种类。 由于ＡＰＥＯ（烷基酚聚氧乙烯醚）对环境潜在的 危害已经被广泛的研究和论证，欧洲一些国家自 １９７６年制定了法规限制生产和使用ＡＰＥＯ。直至 ２００３，欧盟专门制订了限制ＡＰＥＯ使用的法规性文 件“２００３／５３／ＥＣ指令”，其中明确界定：出口欧洲纺 织品和服装上的ＡＰＥＯ的限量不超过０．１％。因此 在乳化剂的选择上应避免使用已禁用产品。ＡＰＥＯ 中包括壬基酚聚氧乙烯醚（ＮＰＥＯ，占８０％～８５％）． 辛基酚聚氧乙烯醚（ＯＰＥＯ，占１５％以上），十二烷基 酚聚氧乙烯醚和二壬基酚聚氧乙烯醚（ＤＰＥＯ和 ＤＮＰＥＯ，各占１％）。以往的ＤＴＹ油剂中ＮＰ一３，７， １０是不可缺少的乳化剂。目前的应对措施是采用 替代ＡＰＥＯ的环保原料，如脂肪醇聚氧乙烯醚（ＡＥＯ 系列和平平加０系列）或支链的脂肪醇聚氧乙烯 醚，以及失水山梨醇酯（斯盘系列）和失水山梨醇酯 聚氧乙烯醚（吐温系列），以上产品均为无毒无刺 激、无公害的非离子表面活性剂，完全可替代 ＡＰＥＯ。 选取几种市售的环保型非离子型乳化剂，考察 了乳化剂的基本性质及其在环烷基基础油中的溶解 性和稳定性，结果见表１。其中乳化剂的加入量为 １５％，其余８５％为环烷基基础油。 表１不同乳化剂的应用性能
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Ｎ 第３期 董莹等．涤纶高速纺ＤＴＹ油剂的研制 １９
乳化剂Ａ１、Ａ２和Ａ３与基础油具有较好的相容 性，浓缩液外观透明澄清。同时，Ａ１、Ａ２的乳化性优 于Ａ３，容易形成均匀的乳液，但乳液的稳定性差，２４ ｈ后出现分层现象，因此需要将乳化剂复配使用。 表２乳化剂复配后乳化性能 Ａｌ Ａ２ Ａ３ Ａ４ Ａ５ Ａ６ Ａ７ 浓缩液 ５％蒸馏水乳化液２４ｈ，油／皂／ｍｌＪｒｎＬ
、／ 、／
、／ 澄清透明，稳定时间１个月 浑浊 浑浊 浑浊 浑浊 浑浊 浑浊 浑浊 澄清透明，稳定时间＞４个月 从表２中可以看出，使用Ａ１、Ａ２和Ａ３三种乳 化剂的复配体系可得到澄清透明、均匀稳定的浓缩 液，且易乳化，使油剂具有较好的可洗性能。油剂的 均匀性和乳化性对于纤维的纺丝后整理及染色都非 常重要，要求油剂必须均匀稳定不分层，因此选择 Ａ１、Ａ２和Ａ３三种乳化剂复配的非离子乳化体系。 ２．３抗静电剂 由于涤纶的分子链中只含有少量极性基团，而 且结构紧密，再结合结晶和取向等原因，使得涤纶吸 湿性很差，在标准条件下其吸湿率仅为０．４％，因而 在纺丝、纺织加工过程中，由于纤维与纤维、纤维与 机械零件之间的摩擦，使其表面发生电荷的转移从 而产生静电。若不使静电及时逸散，在加工过程中 会出现丝束松散，不能顺利卷绕，易产生毛丝、断头 等，所以一定要给纤维施加具有抗静电性能的油剂。 抗静电剂是油剂中不可或缺的重要组分之一 。 抗静电剂是依据对涤纶的抗静电性能的优劣和 与其他组分的互溶性好坏来选择。根据分子中与长 链烷基相连接的极性基的电荷性质，抗静电剂大致 上可分为阴离子型、阳离子型、非离子型和两性型表 面活性剂。一般，抗静电效果最好的是阳离子型和 两性型，阴离子次之，非离子型抗静电效果最差。阳 离子型抗静电性能虽好，但对金属材料和设备腐蚀 性大，且价格昂贵。两性型抗静电性好，耐热性亦 好，但来源不广，价格昂贵，影响油剂成本和工业化 生产。阴离子型抗静电性能尚可，价格便宜，来源广 泛，较适合用于纺丝油剂中。抗静电剂在化纤油剂 中并不起着单纯的抗静电作用，往往兼顾其他诸如 平滑、乳化、集束、柔软等作用，故选择合适的抗静电 剂要进行综合平衡。 通过实验室考察，选取一种脂肪醇聚氧乙烯磷 酸酯钾盐作为ＤＴＹ油剂的抗静电剂组分，测定其比 电阻值如表３所示。由表３可以看出，研制产品较 市售几种ＤＴＹ油剂的纤维比电阻值小，抗静电性能 好 表３几种油剂的纤维比电阻值
２．４抗飞溅剂 由于高速上油容易引起油剂的飞溅，影响环境
ＯＩＬ ＲＥＳＥＡＲＣＨ＆ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮ日臣墨圈 、＞
Ｖ Ｖ ２０ 润滑油 ２０１３年第２８卷 卫生和产品质量，增加油剂单耗。这就要求既能均 匀上油又不发生油剂飞溅。抗飞溅剂是一种聚合 物，具有较高的分子量，加入到油剂中会增加油剂的 黏度，有效增强与丝束的黏附力，可防止飞溅。此 外，添加该剂后要求油剂不变色，对退绕没有影响， 对印染整理也没有影响。通过调研及试验，选取一 种高分子量的聚合物作为抗飞溅剂组分，其外观无 色透明，与其他添加剂相容性良好，油溶性好，对抗 静电没有影响，且不会变色，对提高ＤＴＹ油剂抗飞 溅性能具有非常显著的作用。 ２．５摩擦性能测定 涤纶纤维在生产与加工过程中，要在高速、强 力下经纤维与纤维之间、纤维与金属等其他表面之 间摩擦运动，油剂的施加，依据其良好的平滑性、较 低的摩擦系数，就可以减少纤维的磨损并有效控制 这种摩擦运动 Ｊ。油剂的摩擦特性，常用上油后 纤维与纤维（Ｆ／Ｆ）和纤维与金属（Ｆ／Ｍ）之问的静 摩擦系数（ ）及动摩擦系数（ ）来表示，通过纤 维摩擦系数测定仪测量摩擦系数来衡量油剂的平 滑性。 在纤维的整个织造过程中，要求纤维与纤维之 问的静摩擦系数 （Ｆ／Ｆ）适当大一些，对纤维与纤 维之间的动摩擦系数 （Ｆ／Ｆ）则无要求。尽量降低 纤维与金属之问的动摩擦系数 （Ｆ／Ｍ），影响该系 数的因素较多，包括油剂黏度、极性、亲水性、纤维表 面的含油量等。 采用Ｙ１５１型纤维摩擦系数测定仪，测得国内部 分ＤＴＹ油剂及研制产品的摩擦系数，结果如表４ 所示。 表４几种油剂的摩擦系数
由试验结果可以看出，研制产品较市售ＤＴＹ油 剂产品的动摩擦系数 （Ｆ／Ｍ）低，说明其具有优良 的平滑性。 ２．６ 配方确定及理化性能考察 确定配方使用的各类添加剂后，对各类添加剂 进行了优化平衡，使涤纶高速纺ＤＴＹ油剂的综合性 能达到最佳，最终确定研制产品的配方体系，结果如 表５。 表５涤纶高速纺ＤＴＹ油剂组成 组成 比例，％ 乳化剂Ａ１ 乳化剂Ａ２ 孚Ｌ化齐４ Ａ３ 抗静电剂 抗飞溅剂 基础油 １～５ ２～５ ５～１０ ０．１～３ ０．２～１．０ ７６—９１．８ 配方确定后，对其理化性能进行了试验室评价， 结果如表６所示，可以看出，研制的ＤＴＹ油剂无味 无腐蚀，具有良好的稳定性、平滑性、抗静电性，抗飞 溅且可洗性好。
表６涤纶高速纺ＤＴＹ油剂典型值
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