一种聚氧亚甲基纤维油剂体系、其制备方法及其使用方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及聚氧亚甲基纤维油剂领域，尤其涉及一种具有反应活性的聚氧亚甲基 纤维油剂体系、其制备方法及其使用方法。
【背景技术】
[0002] 聚氧亚甲基纤维（又称聚甲醛纤维，缩写为POM纤维）具有高强高模、优异的耐碱 性、耐磨性、耐候性及高的伸长回复性(低蠕变)等优点，是一种重要的高性能纤维。由于其 结晶速度快、结晶度高的纺程特征，对纺丝油剂提出了较高的要求。一般需通过二步法来制 备聚氧亚甲基纤维，前纺速度一般不超过l〇〇〇m/min，后纺速度一般不超过300m/min。
[0003] 纺丝油剂可以调整纤维与纤维之间、纤维与设备之间的摩擦特性，减少因摩擦产 生的静电，使纤维具有良好的集束性、平滑性及分纤性，满足纤维后加工相关工序的需要。 因此，对聚氧亚甲基纤维而言，采用二步纺工艺中，前纺中获得的纤维为预取向丝或部分取 向丝，此时的纤维旦数较大，比表面积较小，结晶度相对较低。前纺油剂要求对丝束的降温 快（比热容大，以获得较低的结晶度）、扩散渗透性佳，而对耐热性等方面要求相对较低。同 时，聚氧亚甲基纤维表面光洁，摩擦系数低，为保障上油后的纤维能顺利地进行卷绕，丝筒 成型好，并且在后纺拉伸工序中，能减少毛丝断头并保证正常拉伸，这就要求前纺油剂必须 具备有良好的抗静电性和适度的润湿性及纤维抱合性。
[0004] 二步法工艺中，纤维需要静停一定时间。静停过程中，油剂需要在常温下持续渗 透，且蒸发较慢为佳。
[0005] 在后纺热牵伸过程中，前纺施加到纤维表层的油剂由于受热水分蒸发被不断地被 浓缩，但在温度升高的同时，油剂总体粘度也会随之降低，从而维持整体油剂适度的流动 性。同时要求纺丝油剂既要具有足够好的耐温性能，又不易在热板上结焦与粉化。后纺过程 中速度较低，丝束在热烘箱里停留时间相对较长，因此对油剂提出了耐热性好、难结焦或不 结焦、集束性优良、抗静电性佳等要求。实现聚甲醛塑料材料本体抗静电的技术已经比较 多，而通过表面涂覆油剂的方式来实现POM纤维表面的抗静电报导极少。此外，聚氧亚甲基 成品短纤维在存放过程中还需要防霉菌生长，因此还需要赋予油剂的抗菌防霉功能。
[0006] 后纺上油后部分偶联剂组份(活性界面剂)在热量作用下加速缩聚，可形成纤维表 面增强膜，同时兼顾后续在复合材料中的界面优化。
[0007] 此外，大多数化纤油剂产品均以烷基酚类化合物（烷基酚、烷基酚聚氧乙烯醚 APEO)作为其组分之一。这是由于烷基酚类化合物具有良好的润湿性、渗透性、乳化性、分散 性、增溶性、去污性等多种优异功能，但是随着科技的发展和对环保问题的日益重视，其生 态毒性的问题逐渐浮出水面。
[0008] 作为一种新型的高性能纤维，聚氧亚甲基纤维尚处于研发与未产业化阶段，因此 尚未有关于聚氧亚甲基纤维专用油剂的文献记载与公开报道。
【发明内容】
[0009] 针对目前无适合聚氧亚甲基纤维专用油剂体系的问题，且聚氧亚甲基纤维所用油 剂需要有如下特征:耐高温、渗透快、吸附能力强、分散性与反应活性，此外还有环保性及抗 菌防腐能力，本发明提出了一种针对聚氧亚甲基纤维前后纺适用的专用油剂体系。
[0010] 本发明提供了一种聚氧亚甲基纤维油剂体系，由前纺油剂与后纺油剂组合而成， 所述后纺油剂分为后纺一道油剂及后纺二道油剂；
[0011] 所述前纺油剂由以下物质按质量百分比组成： 平滑剂 50%~75%, 集束剂 5%~20%,
[0012] 乳化荆 5%-30%,： 抗静电剂0.5%~5.0%, 抗菌剂 0.05%~1.0%，
[0013] 所述平滑剂为长链烷基酯改性硅油，所述集束剂为N，N二烷基-N，Ν' -双[2_(乳 二糖氨基酸)_亚甲基]己二酰二胺、椰油酰胺基丙基甜菜碱、双壬基酚磺基甜菜碱、2-羟基-6-(Ν，Ν-二甲基十六烷基铵)丁磺酸盐的任意一种，所述乳化剂为十二烷基糖苷，所述抗静 电剂为油酸聚乙二醇酯或超支化聚乙烯亚胺，所述抗菌剂为花状纳米铜颗粒分散体；
[0014] 所述后纺一道油剂由所述前纺油剂的组成之和:偶联剂Α=100:3~30的质量比例 混合而成；
[0015]所述后纺二道油剂由所述前纺油剂的组成之和:偶联剂Β=100:3~30的质量比例 混合而成；
[0016] 所述偶联剂A为γ -氨丙基三乙氧基硅烷，偶联剂B为γ -缩水甘油醚氧丙基三甲氧 基硅烷，偶联剂A与偶联剂B为等质量比例存在，即二者在后道油剂中的质量浓度必须一致， 以保证二者缩聚时的比例。
[0017] 所述前纺油剂与后纺油剂的pH值均控制在6.0-8.0之间。
[0018]本发明还提供了一种聚氧亚甲基纤维油剂体系的制备方法，包括如下步骤：
[0019] (1)前纺油剂的调配:将平滑剂、集束剂、乳化剂、抗静电剂抽入反应釜中，反应温 度为30~75°C，搅拌均匀，然后再将抗菌剂抽入反应釜中，搅拌Ih~5h后，冷却，密闭过滤， 出料，包装即得前纺油剂；
[0020] (2)后纺油剂的调配:将平滑剂、集束剂、乳化剂、抗静电剂抽入反应釜中，反应温 度为30~75°C，搅拌均匀，然后再将偶联剂和抗菌剂同时抽入反应釜中，搅拌Ih~5h后，冷 却，密闭过滤，出料，包装即得后纺油剂。
[0021] 本发明所述一种聚氧亚甲基纤维油剂体系的使用方法为前纺与后纺一道油剂均 使用舔式油轮涂覆式上油，后纺二道油剂经雾化器雾化后，丝束经过雾化箱内的环向喷嘴 后即完成上油，雾化油剂的颗粒粒径为2~50微米，喷射压力为0.3~1.0 MPa;
[0022] 使用时，将前述调配好的前纺油剂、后纺一道油剂及后纺二道油剂与去离子水搅 拌混合，溶液浓度分别为8·0%~20·0%、6·0%~12.0及6·0%~12·0%。
[0023] 本发明所述一种具有反应活性的聚氧亚甲基纤维油剂体系具有下述优点：
[0024] (1)未使用烷基酚类化合物，因此本发明体系更为环保；
[0025] (2)分阶段使用油剂，满足各阶段工艺对纤维集束性、抗静电等方面的要求；
[0026] (3)后纺一、二道油剂分别含有二种不同的偶联剂，可缩聚成界面改性剂，赋予聚 氧亚甲基纤维表面具有极性基团，同时改变纤维表面过于光滑的状态，从而改善与复合材 料中基体的黏结性能。
【具体实施方式】
[0027] 下面结合【具体实施方式】，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发 明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明的内容之后，本领域技术人员 可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的 范围。
[0028] 实施例1
[0029]前纺油剂组成:平滑剂为长链烷基酯改性硅油，占油剂总质量的75% ;集束剂为椰 油酰胺基丙基甜菜碱，占油剂总质量的15% ;乳化剂为十二烷基糖苷，占油剂总质量的5% ; 抗静电剂为超支化聚乙烯亚胺，占油剂总质量的4.0%;抗菌剂为花状纳米铜颗粒分散体， 占油剂总质量的1. 〇% ;后纺一道油剂组成:在与前纺油剂其他组分一致的基础上，按前纺 油剂:偶联剂Α( γ -氨丙基三乙氧基硅烷）=100:3(质量比）混合而成。后纺二道油剂组成： 在与前纺油剂其他组分一致的基础上，按前纺油剂:偶联剂Β(γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧 基硅烷）=100:3(质量比）混合而成。所有油剂的pH值均控制在7.5。油剂的调配方法:将油 剂的复配原料重量百分比组成和下述工艺方法:平滑剂、集束剂、抗静电剂、乳化剂抽入反 应釜中，反应温度为75°C，搅拌均匀，然后再将抗菌剂(后纺油剂调配时则一并加入偶联剂） 抽入反应釜中，搅拌2.5h后，冷却，密闭过滤，出料，包装即得组合样品1，使用时前纺、后纺 一道及后纺二道的油剂浓度分别为20%、10%及10%。
[0030] 实施例2
[0031]前纺油剂组成:平滑剂为长链烷基酯改性硅油，占油剂总质量的50% ;集束剂为N， Ν'-二烷基-N，N'_双[2_(乳二糖氨基酸)-亚甲基]己二酰二胺，占油剂总质量的20% ;乳化 剂为十二烷基糖苷，占油剂总质量的27.5% ;抗静电剂为油酸聚乙二醇酯，占油剂总质量的 2.0%;抗菌剂为花状纳米铜颗粒分散体，占油剂总质量的0.5%;后纺一道油剂组成:在与 前纺油剂其他组分一致的基础上，按前纺油剂:偶联剂Α( γ -氨丙基三乙氧基硅烷）=100: 30(质量比）混合而成。后纺二道油剂组成:在与前纺油剂其他组分一致的基础上，按前纺油 剂:偶联剂Β(γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷）= 100:30(质量比）混合而成。所有油剂 的PH值均控制在8.0。油剂调配方法:将油剂的复配原料重量百分比组成和下述工艺方法： 平滑剂、集束剂、抗静电剂、乳化剂抽入反应釜中，反应温度为30°C，搅拌均匀，然后再将抗 菌剂(后纺油剂调配时则一并加入偶联剂)抽入反应釜中，搅拌I.Oh后，冷却，密闭过滤，出 料，包装即得组合样品2,使用时前纺、后纺一道及后纺二道的油剂浓度分别为8%、6%及 6% 〇
[0032] 实施例3
[0033]前纺油剂组成:平滑剂为长链烷基酯改性硅油，占油剂总质量的62% ;集束剂为双 壬基酚磺基甜菜碱，占油剂总质量的16% ;乳化剂为十二烷基糖苷，占油剂总质量的18% ; 抗静电剂为油酸聚乙二醇酯，占油剂总质量的3.95%;抗菌剂为花状纳米