滌綸POY-DTY油劑的研制

張丙伍，陳星宇，朱潔

(江蘇雙江能源科技股份有限公司，江蘇 江陰 214431)

0 引言

滌綸是合成纖維的一個重要品種，是我國聚酯纖維的商品名稱。是以聚對苯二甲酸(PTA)或對苯二甲酸二甲酯(DMT)和乙二醇(MEG)為原料經酯化或酯交換和縮聚反應而制得的成纖高聚物-聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)，經紡絲和后處理制成的纖維。我國化纖工業發展迅速，2020年中國滌綸產量為4923萬t，其中滌綸產品占到總產量的80%以上。

目前，預取向絲(Pre Oriented Yarn，POY)，指經高速紡獲得的取向度在未取向絲和拉伸絲之間的未完全拉伸的化纖長絲，已經成為合成纖維長絲中最為重要的中間產品[1]，滌綸高速紡DTY(Draw Texturing Yarn)油劑應用于滌綸高速紡POY-DTY工藝的DTY工序中，又稱成品油劑或絡筒油劑，是化學纖維在紡絲過程中必不可少的。它能防止或消除靜電積累，賦予纖維平滑、柔軟等特性，使化學纖維順利通過紡絲、拉伸、加彈紡紗、織造等工序，確?；w生產的順利進行[2]。盡管化纖油劑在化纖生產中的用量僅為0.15%～2.5%，但它對纖維的質量起著舉足輕重的作用，是纖維出廠前的最后一道油劑，一方面補充前紡油劑在高溫-拉伸-假捻等工藝過程的損失，另一方面滿足紡織廠從絲筒上很好地退繞以及織造工藝對絲性能的要求[3]。另外化纖油劑需要具有合適的黏度，保證合適的上油率；抗黃變性能好；較低的表面張力，利于均勻上油；下游染整工序化纖油劑的可洗性好[4]。目前國內外滌綸DTY油劑沒有統一的標準，伴隨著滌綸工業的發展，對滌綸DTY油劑的需求呈現出多功能性、多樣性的技術發展趨勢，因此開發適用于不同紡絲品種的DTY油劑是一項很有價值的研究課題。

1 實驗部分

賽博特顏色：當透過試樣液柱與標準色板觀測對比時，測得與三種標準色板之一最接近時的液柱高度數值，按表查出賽博特顏色號。賽博特顏色色號規定為-16(最深)～+30(最淺)，采用標準為GB/T 3555。

比電阻：根據體積電阻公式，測量在一定的幾何形狀下，具有一定密度纖維的電阻值，再根據纖維的填充度換算成比電阻值。設備為江蘇省常州市第一紡織設備有限公司生產的YG321型纖維比電阻試驗儀，采用標準為GB/T 14342。

表面張力：使用德國Kruss K100型表面張力儀測定(鉑片法)。

油劑的可洗性能：取一定量的油劑，加入一定比例的水(試驗中選擇等比例)，搖勻靜置24 h，如果不分層不析油，該油劑便認為可洗性能合格。

2 結果與討論

2.1 乳化劑的選擇

乳化劑是表面活性劑的一種，是由兩部分構成的，其一端是非極性烴鏈，溶于油類，不溶于水，另一端是一個較短的極性集團，能溶于水，但不溶于油類[5]。乳化劑種類的選擇是研制的重點，因為平滑劑是親油性的，為了賦予其抗靜電性、乳化性等[6-8]，必須加入乳化劑。非離子表面活性劑因其性能良好，使用面廣，價格低廉，是化纖油劑中較為重要的一類[9-11]。選用市售的環保工業級醇醚類乳化劑，考察了乳化劑在平滑劑中的溶解性和乳液穩定性，結果見表1。由表1可知乳化劑E1、E2和E3在平滑劑中的溶解性和乳化以及乳化穩定性能良好，考慮到綜合性能和整體配方的HLB值以及纖維后整理的可洗性能，因此選擇E1、E2和E3乳化劑復配使用。

表1 不同乳化劑的應用性能

2.2 抗靜電劑的選擇

滌綸是由對苯二甲酸和乙二醇縮聚而成的聚酯經紡絲所得的合成纖維，分子鏈中極性基團占比較少，本身具有很強的疏水性，就不可避免地要產生靜電[12-13]，特別是纖維生產加工中機械的高速運轉，摩擦產生的電荷不能及時逸散，會給生產帶來一系列的問題，如靜電使絲束飛散、不易卷繞、毛絲、斷頭等。陰離子型抗靜電性性能適中，價格便宜，來源廣泛，綜合性能適合用于紡絲油劑中。抗靜電劑不單單考慮其抗靜電性能，也兼顧乳化、集束、柔軟等作用，要綜合考慮選擇抗靜電劑。

選擇市場上常用的醇醚磷酸酯鉀鹽作為POY-DTY油劑的抗靜電劑組分，綜合考慮添加劑的HLB值后，調合成成品油劑測定比電阻數據見表2。由表2可知，研制產品的抗靜電性優于市售DTY油劑的抗靜電性，抗靜電性能良好。

表2 幾種DTY油劑的比電阻

2.3 集束劑的選擇

纖維用集束劑是油劑的一種組分，其作用為提高纖維的集束性，需要選用對纖維附著性和滲透性好，自身黏度大[14]，上述兩種性能有一定矛盾，需要均衡解決。根據經驗和市售產品的性價比，選擇至少兩種添加劑作為油劑的集束劑。

2.4 抗飛濺劑的選擇

由于POY-DTY油劑的運動黏度較小，高速上油易引起油劑的飛濺[15]，既影響環境又浪費油劑。防飛濺劑是一種無色透明的黏稠體，主要起到滌綸高速運動中防止油劑飛濺到地上、機臺上，從而提高油劑的使用率。通過試驗，選擇一種高分子量和低分子量的兩種聚合物作為抗飛濺劑組分進行性能對比，高分子量的聚合物拉絲效果明顯，抗飛濺性優異。

2.5 滲透劑的選擇

滲透劑起滲透作用，在溶液的表面能定向排列，并能使表面張力顯著下降的物質。一般25 ℃白油的表面張力為30 mN/m,油劑使用要求必須達到25 mN/m以下，為使油劑快速滲透到纖維表面，油劑中必須加入滲透劑。試驗中選擇一種含硅類的滲透劑，能顯著降低表面張力，且加劑量小。

2.6 配方確定和性能考察

確定配方使用的各類添加劑后，對各類添加劑進行了平衡優化，最終確定POY-DTY油劑的配方體系，性能參數如表3。從表3可以看出，研制的POY-DTY油劑色度高，抗黃變性能、抗靜電性、抗飛濺性及可洗性好。

表3 POY-DTY油劑的典型值

2.7 上油輪轉速和上油率及比電阻之間的關系

以研制的POY-DTY油劑為對象，考察了上油輪轉速和上油率及比電阻之間的關系，無油絲為客戶提供的75D/72F的滌綸絲，紡絲速率為800 m/min,圖1結果表明：當上油輪轉速分別為0.8 r/min、1.0 r/min、1.2 r/min、1.4 r/min和1.6 r/min，對應的上油率分別為1.5%、2.04%、2.33%、2.72%和3.11%，對應的比電阻分別為1.3×109Ω·cm、1.1×109Ω·cm、1×109Ω·cm、3.42×108Ω·cm和4.21×108Ω·cm。當紡絲速率一定的情況，上油輪轉速越快，上油率越高，比電阻呈下降的趨勢，上油輪轉速達到一定速率后，上油率變化不大，比電阻變化不明顯。這是因為上油輪轉速越快，同樣的時間內，無油絲接觸油劑的幾率提高，上油率變高，無油絲上吸附的抗靜電劑越多，抗靜電性越好。

圖1 上油輪轉速和上油率及比電阻之間的關系

2.8 紡絲速率和上油率及比電阻之間的關系

以研制的POY-DTY油劑為對象，考察了紡絲速率和上油率及比電阻之間的關系，無油絲為客戶提供的75 D/72F的滌綸絲，上油輪速率為常規轉速1.4 r/min，圖2結果表明：當紡絲速率分別為200 m/min、400 m/min、600 m/min、800 m/min，對應的上油率分別為10.38%、5.70%、3.52%、2.72%，對應的比電阻分別為2.62×108Ω·cm、3.92×108Ω·cm、4.12×108Ω·cm和3.42×108Ω·cm。當上油輪速率一定的情況，紡絲速率越快，上油率越低，比電阻呈上升的趨勢，紡絲速率達到一定速率后，上油率變化不大，比電阻變化也不明顯。這是因為紡絲速率越快，同樣的時間內，無油絲接觸油劑的幾率減少，上油率變低，無油絲上吸附的抗靜電劑越少，抗靜電性變差。

圖2 紡絲速率和上油率及比電阻之間的關系

3 現場應用試驗

研制的POY-DTY油劑的使用試驗在某紡織公司進行，試驗設備為越劍YJ-1000型加彈機，結合現場應用，經過測試，，研制產品具有以下優點：

(1)油劑外觀顏色淺，無刺激性氣味；

(2)上油率適用，抗靜電性良好；

(3)油劑的可洗性好；

(4)油劑的抗飛濺性良好；

(5)后續織造過程退繞順利。

4 結論

(1)研制的POY-DTY油劑的抗靜電性好、抗飛濺性和可洗性好。

(2)當紡絲速率一定的情況，上油輪轉速越快，上油率越高，比電阻呈下降的趨勢；當上油輪速率一定的情況，紡絲速率越快，上油率越低，比電阻呈上升的趨勢。

(3)使用試驗表明，研制的油劑具有良好的使用性能。