本发明涉及一种表里退绕均一的氨纶纺丝油剂及其制备方法，该纺丝油剂由组分A和组分B混合而成，其中以重量计：组分A包括如下组分：组分B包括以下组分：以重量计，组分A与组分B的混合比例为1.5:1～1:1.2。本发明制得的聚氨酯弹性纤维用油剂为谈黄色透明液体，不仅能使氨纶纤维在卷装过程具有优良的成型性；同时使油剂具有更高的表面能，对聚氨酯有更强的吸附性，不易从纤维里层迁移到表面，从而赋予氨纶纤维较均匀的表里退绕，使氨纶在后道应用时退卷顺畅，不断丝。
1.一种表里退绕均一的氨纶纺丝油剂，其特征在于该纺丝油剂由组分A和组分B混合制得，其中以重量计：组分A包括如下组分：
二甲基硅油 80～92%改性硅油 1～10%含特殊官能团的硅烷 0.5～5%
矿物油 80～90%乳化剂 5～15%抗静电剂 1～5%改性12-羟基硬脂酸镁 0.5～2%其中，组分A的百分含量之和为100%，组分B的百分含量之和为100%；以重量计，组分A与组分B的混合比例为1.5:1～1:1.2；
所述组分A中的硅树脂是M单元:Q单元的比例在0.6～0.9之间的甲基乙烯基MQ硅树脂；
所述组分A中的含特殊官能团的硅烷为氨丙基三乙氧基硅烷、氨丙基甲基二乙氧基硅烷、氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、带有甲基丙烯酸甲氧基官能团的硅烷中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的表里退绕均一的氨纶纺丝油剂，其特征在于，所述组分A中的改性硅油是在25℃下运动粘度为100～1000 mPa· s的氨基改性硅油。
3.根据权利要求1所述的表里退绕均一的氨纶纺丝油剂，其特征在于，所述组分A中的二甲基硅油在25℃下的运动粘度为10～50 mPa· s。
4.根据权利要求1所述的表里退绕均一的氨纶纺丝油剂，其特征在于，所述组分B中的矿物油在40℃下的运动粘度为5～50 mPa· s。
5.根据权利要求1所述的表里退绕均一的氨纶纺丝油剂，其特征在于，所述组分B中的乳化剂为亲水亲油值HLB在3～10之间的脂肪酸酯类混合物，包括硬脂酸异辛酯、棕榈酸异辛酯、油酸异辛酯、亚油酸异辛酯中的一种或几种同失水山梨醇脂肪酸酯、甘油单油酸酯、甘油单硬脂酸酯、聚乙二醇单油酸酯中一种或几种的混合物。
6.根据权利要求1所述的表里退绕均一的氨纶纺丝油剂，其特征在于，所述组分B中的抗静电剂为带有聚醚基团的阴离子型抗静电剂，包括脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯钾、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯二乙醇胺盐或异构十三醇醚磷酸酯钾中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的表里退绕均一的氨纶纺丝油剂，其特征在于所述的纺丝油剂为淡黄色透明液体，无可见固体颗粒和悬浮物，25℃下的运动粘度为8～20 mPa· s。
8.一种如权利要求1至7任一权利要求所述的表里退绕均一的氨纶纺丝油剂的制备方法，其特征在于，所述纺丝油剂的制备方法为：
1）将重量比为80～92%︰1～10%︰0.5～5%︰1～8%的二甲基硅油、改性硅油、含特殊官能团的硅烷、以及硅树脂依次加入到60～70℃的反应釜内以50～200r/min中搅拌0.5～2h，得到无色透明的组分A；
2）将重量比为80～90%︰ 5～15%︰1～5%︰0.5～2%的矿物油、乳化剂、抗静电剂、改性12-羟基硬脂酸镁依次加入到反应釜内，于70～90℃的温度下以200～500r/min的转速搅拌1～
3）将组分A慢慢加入到组分B中，在室温下以100～400 r/min的转速搅拌0.5～1 h，即得无色透明液体的纺丝油剂。
一种表里退绕均一的氨纶纺丝油剂及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种聚氨酯弹性纤维用纺丝油剂，本发明还涉及了该聚氨酯弹性纤维油剂的制备方法，属于纤维油剂制备领域。
背景技术
[0002] 聚氨酯弹性纤维，亦称氨纶，由于其伸长率大、回弹性好，且具有优良好的染色性，被广泛应用于纺织服装领域。2016年我国氨纶产量已超过50万吨，并且还在增长。
[0003] 聚氨酯弹性纤维由于分子结构中存在氨基甲酸酯极性基团，在赋予氨纶纤维弹性的同时，也使氨纶丝之间易发生粘连。因此在氨纶纺丝成型工序中，需要对氨纶丝进行上油，使氨纶丝在成型过程中具有良好的平滑性、集束性，在后期使用过程中易退绕、不塌边、底部断丝少，同时赋予氨纶丝良好的抗静电性能。
[0004] 目前生产氨纶用油剂的公司，国外主要有日本的竹本油脂公司，松本油脂公司以及美国的高尔斯顿公司，国内的有北京中纺海天，宁波希科，山东大易等公司。虽然生产氨纶油剂的公司很多，油剂种类也较多，但是也存在一些问题，比如油剂的抗静电性能差，氨纶丝在后道使用过程中的退绕性差，易塌边、断丝，退绕速度过慢等。如专利US3717575所述的的氨纶油剂，是由矿物油、硅油及氨基改性硅油组成，此类油剂的特点是所纺的氨纶丝滑爽，手感好，但是抗静电性能差。专利CN1696395A中使用二价硬脂酸金属盐作为防粘连助剂添加到油剂中改善氨纶丝的退绕性能，专利CN200810207234则添加有机硅树脂作为防粘连助剂来改善丝饼的退绕性，虽然硬脂酸盐和有机硅树脂的确可以起到防粘，增滑的作用，但是防粘连的持久性不足，由于油剂组分中的硅油和矿物油表面能低，油膜强度不足，吸附性弱，氨纶丝一旦放置三个月以上，油剂就容易从丝饼底部迁移到表面，导致氨纶表里退绕性差别大，后道应用时表层易出现塌边，里层易出现断丝。
发明内容
[0005] 技术问题：本发明所要解决的技术问题是提供一种可赋予聚氨酯弹性纤维均一表里退绕性的纺丝油剂及其制备方法，该纺丝油剂在配方中添加了含特殊官能团的硅烷，不仅可以提高油剂的表面能，而且含特殊官能团的硅烷还可以与聚氨酯纤维中的氨基甲酸酯等基团形成氢键，从而提高油剂对氨纶纤维的吸附性，使油剂不易从氨纶丝底部向表层迁移。因此，该油剂可赋予氨纶丝均一的表里退绕性，同时还具有良好的抗静电性能，适合多种干法氨纶纺丝工艺。
[0006] 技术方案：本发明的一种赋予聚氨酯弹性纤维均一表里退绕性的纺丝油剂由组分A和组分B混合制得，其中以重量计：
[0007] 组分A包括如下组分：
[0008]
[0009] 组分B包括以下组分：
[0010]
[0011] 组分A的百分含量之和为100％，组分B的百分含量之和为100％；以重量计，组分A与组分B的混合比例为1.5:1～1:1.2。
[0012] 所述的纺丝油剂为淡黄色透明液体，无可见固体颗粒和悬浮物，25℃下的运动粘度为8～20mPa.s。
[0013] 所述组分A中的含特殊官能团的硅烷为氨丙基三乙氧基硅烷、氨丙基甲基二乙氧基硅烷、氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、带有甲基丙烯酸甲氧基官能团的硅烷中的一种或几种。
[0014] 所述组分A中的改性硅油是在25℃下运动粘度为100～1000mPa.s的氨基改性硅油。
[0015] 所述组分A中的硅树脂是M单元:Q单元的比例在0.6～0.9之间的甲基乙烯基MQ硅树脂。(M是指单官能团的Si-O单元，Q是指四官能团的Si-O单元，不同的MQ硅树脂M：Q比例不一样)。
[0016] 所述组分A中的二甲基硅油在25℃下的运动粘度为10～50mPa.s。
[0017] 所述组分B中的矿物油在40℃下的运动粘度为5～50mPa.s。
[0018] 所述组分B中的乳化剂为亲水亲油值HLB在3～10之间的脂肪酸酯类混合物，具体为硬脂酸异辛酯、棕榈酸异辛酯、油酸异辛酯、亚油酸异辛酯中的一种或几种同失水山梨醇脂肪酸酯、甘油单油酸酯、甘油单硬脂酸酯、聚乙二醇单油酸酯中一种或几种的混合物。
[0019] 所述组分B中的抗静电剂为带有聚醚基团的阴离子型抗静电剂，具体为脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯钾、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯二乙醇胺盐或异构十三醇醚磷酸酯钾中的一种或几种。
[0020] 所述组分B中的改性硬脂酸镁为改性12-羟基硬脂酸镁。
[0021] 本发明的赋予聚氨酯弹性纤维均一退绕性能的纺丝油剂的制备方法为：
[0022] 1)将重量比为80～92％︰1～10％︰0.5～5％︰1～8％的二甲基硅油、改性硅油、含特殊官能团的硅烷、以及硅树脂依次加入到60～70℃的反应釜内以50～200r/min中搅拌0.5～2h，得到无色透明的组分A；
[0023] 2)将重量比为80～90％︰5～15％︰1～5％︰0.5～2％的矿物油、乳化剂、抗静电剂、改性硬脂酸镁依次加入到反应釜内，于70～90℃的温度下以200～500r/min的转速搅拌1～2h得到无色透明的组分B；
[0024] 3)将组分A慢慢加入到组分B中，在室温下以100～400r/min的转速搅拌0.5～1h，即得无色透明液体的纺丝油剂。
[0025] 有益效果：
[0026] 1.本发明在油剂配方中加入一定量的含特殊官能团的硅烷，不仅可以提高油剂的表面能，还能增加油剂与氨纶丝之间的作用力，提高油剂对氨纶丝的吸附性，使油剂不易从氨纶丝底部向表层迁移，从而赋予氨纶丝均一的表里退绕性。
[0027] 2.本发明采用两种以上的脂肪酸酯类乳化剂作为稳定增溶剂，可以在油剂配方中溶解较多的抗静电剂和改性硬脂酸镁，从而使油剂具有良好的抗静电性能和退绕性。
具体实施方式
[0028] 本发明的一种赋予聚氨酯弹性纤维均一表里退绕性的氨纶干法纺丝油剂，是由组分A和组分B以一定的比例混合而成的，其中组分A包括如下组分：
[0029]
[0030] 组分B包括以下组分：
[0031]
[0032] 组分A的百分含量之和为100％，以重量计；组分B的百分含量之和为100％，以重量计。
[0033] 所述的纺丝油剂为淡黄色透明液体，无可见固体颗粒和悬浮物，25℃下的运动粘度为8～20mPa.s。
[0034] 其中，所述的组分A和组分B的混合比例在1.5:1～1:1.2之间。
[0035] 其中，所述组分A中的含特殊官能团的硅烷为氨丙基三乙氧基硅烷、氨丙基甲基二乙氧基硅烷、氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、带有甲基丙烯酸甲氧基官能团的硅烷中的一种或几种。含特殊官能团的硅烷作为功能助剂，可提高油剂对氨纶丝的吸附性。
[0036] 其中，所述组分A中的二甲基硅油在25℃下的运动粘度为10～50mPa.s，二甲基硅油在本发明的纺丝油剂中作为平滑剂。
[0037] 其中，所述组分A中的改性硅油是在25℃下运动粘度为100～1000mPa.s的氨基改性硅油。氨基改性硅油在本发明的纺丝油剂中作为功能性助剂，与其它组分相容性好，可改善退绕，同时还可改善氨纶丝的手感。
[0038] 其中，所述组分A中的硅树脂是M单元:Q单元比例在0.6～0.9之间的甲基乙烯基MQ硅树脂。硅树脂在在本发明中作为退绕助剂，可改善氨纶丝的退绕性。
[0039] 其中，所述组分B中的矿物油在40℃下的运动粘度为5～50mPa.s。矿物油在本发明的纺丝油剂中也作为一种平滑剂，与硅油配合可以调节油剂的涩滑平衡性，同时对抗静电剂和改性硬脂酸镁的溶解性也好于硅油。
[0040] 其中，所述组分B中的乳化剂为亲水亲油值HLB在3～10之间的脂肪酸酯类混合物，具体为硬脂酸异辛酯、棕榈酸异辛酯、油酸异辛酯、亚油酸异辛酯中的一种或几种同失水山梨醇脂肪酸酯、甘油单油酸酯、甘油单硬脂酸酯、聚乙二醇单油酸酯中一种或几种的混合物。脂肪酸酯类乳化剂在本发明中作为稳定增溶剂，提高抗静电剂和改性硬脂酸镁在油剂中的稳定性。
[0041] 其中，所述组分B中的抗静电剂为带有聚醚基团的阴离子型抗静电剂，优选的是脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯钾、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯二乙醇胺盐、异构十三醇醚磷酸酯钾中的一种或几种。
[0042] 本发明还提供了所述纺丝油剂的制备方法，包括如下步骤：(1)将重量比为80～92％︰1～10％︰0.5～5％︰1～8％的二甲基硅油、改性硅油、含特殊官能团的硅烷、以及硅树脂依次加入到60～70℃的反应釜内以50～200r/min中搅拌0.5～2h，得到无色透明的组分A；(2)将重量比为80～90％︰5～15％︰1～5％︰0.5～2％的矿物油、乳化剂、抗静电剂、改性硬脂酸镁依次加入到反应釜内，于70～90℃的温度下以200～500r/min的转速搅拌1～2h得到淡黄色透明的组分B；(3)将组分A慢慢加入到组分B中，在室温下以100～400r/min的转速搅拌0.5～1h，即得无色透明液体的纺丝油剂。
[0043] 下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解这些实施例仅用于说明本发明而不限制本发明的范围。
[0044] 实施例1
[0045] 将85％重量的二甲基硅油(25摄氏度时的运动粘度为10mPa.s)，8％重量份的氨基改性硅油(25摄氏度时的运动粘度为200mPa.s)，2％重量份的氨丙基三乙氧基硅烷，5％重量份的甲基乙烯基硅树脂(M:Q＝0.7)依次加入到搅拌分散装置中搅拌1h，得到无色透明的组分A；将85％重量份的矿物油(40摄氏度时的运动粘度为10mPa.s)，6％重量份的硬脂酸异辛酯，5％重量份的失水山梨醇脂肪酸酯，3％重量份的脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯钾，1％重量份的12-羟基硬脂酸镁加入到反应釜内，于80℃的温度下以300r/min的转速搅拌1h得到淡黄色透明的组分B；将1份的组分A慢慢加入到1份的组分B中，在室温下以300r/min的转速搅拌0.5h，即得氨纶干法纺丝油剂。
[0046] 油剂的主要性能：
[0047] 外观：淡黄色透明液体
[0048] 粘度：12.6mPa.s
[0049] 密度：0.8904mg/cm3
[0050] PH值：6-7
[0051] 挥发分：0.32％(100℃，1h)。
[0052] 实施例2
[0053] 将90％重量的二甲基硅油(25摄氏度时的运动粘度为10mPa.s)，5％重量份的氨基改性硅油(25摄氏度时的运动粘度为500mPa.s)，1.5％重量份的氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷，3.5％重量份的甲基乙烯基硅树脂(M:Q＝0.8)依次加入到搅拌分散装置中搅拌1h，得到无色透明的组分A；将80％重量份的矿物油(40摄氏度时的运动粘度为10mPa.s)，8％重量份的油酸异辛酯，6％重量份的甘油单硬脂酸酯，4％重量份的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵，2％重量份的12-羟基硬脂酸镁加入到反应釜内，于90℃的温度下以400r/min的转速搅拌2h得到淡黄色透明的组分B；将1份的组分A慢慢加入到1份的组分B中，在室温下以400r/min的转速搅拌1h，即得氨纶干法纺丝油剂。
[0054] 油剂的主要性能：
[0055] 外观：淡黄色透明液体
[0056] 粘度：14.2mPa.s
[0057] 密度：0.8991mg/cm3
[0058] PH值：6-7
[0059] 挥发分：0.35％(100℃，1h)。
[0060] 实施例3
[0061] 将88％重量的二甲基硅油(25摄氏度时的运动粘度为10mPa.s)，7％重量份的氨基改性硅油(25摄氏度时的运动粘度为800mPa.s)，1％重量份的氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷，1％重量份的氨丙基甲基二乙氧基硅烷，3％重量份的甲基乙烯基硅树脂(M:Q＝0.7)依次加入到搅拌分散装置中搅拌1h，得到无色透明的组分A；将84％重量份的矿物油(40摄氏度时的运动粘度为10mPa.s)，7％重量份的棕榈酸异辛酯，4％重量份的聚乙二醇单油酸酯，
3.5％重量份的脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯二乙醇胺盐，1.5％重量份的12-羟基硬脂酸镁加入到反应釜内，于85℃的温度下以300r/min的转速搅拌1.5h得到淡黄色透明的组分B；将1份的组分A慢慢加入到1份的组分B中，在室温下以300r/min的转速搅拌1h，即得氨纶干法纺丝油剂。
[0062] 油剂的主要性能：
[0063] 外观：淡黄色透明液体
[0064] 粘度：15.6mPa.s
[0065] 密度：0.8943mg/cm3
[0066] PH值：6-7
[0067] 挥发分：0.42％(100℃，1h)
[0068] 将本发明实施例中制得的氨纶干法纺丝油剂与市场上退绕效果较好的两种主流油剂进行对比实验。对纺丝过程，丝饼抗静电性和退绕性进行对比，对比结果见表1。
[0069] 表1
[0070]
[0071]
[0072] 其中，表1中退绕性的测试是利用电子恒定张力传送系统，在规定的输入速度下，记录氨纶丝与丝卷表面发生粘连时的输出速度，以输出速度/输入速度来表示氨纶丝的退绕性，该比值越小，表示氨纶丝的退绕性越佳。
[0073] 由表1可知，实施例中所制备的油剂不仅具有很好的防粘连效果，而且表里层退绕非常均一，比现在市场上防粘连效果较好的油剂1及油剂2具有更加均一的表里退绕性。
