環(huán)保型滌綸POY油劑TK-3518A的性能與應(yīng)用

朱建成，沈亞芬，朱 鋒，陳小琴，宋云飛

(桐鄉(xiāng)市恒隆化工有限公司，浙江 桐鄉(xiāng) 314500)

在滌綸預(yù)取向絲-假捻變形絲( POY-DTY )加工過程中，需要使用 POY 油劑對(duì)絲條進(jìn)行保護(hù)，以保證紡絲過程的順利進(jìn)行。POY 油劑是由多種功能性物質(zhì)經(jīng)過復(fù)配而成[1]。目前我國(guó)大部分的POY油劑仍然依賴進(jìn)口，為解決這一技術(shù)難題，桐鄉(xiāng)市恒隆化工有限公司依托母公司桐昆集團(tuán)的優(yōu)勢(shì)，在原有TK-1128T、TK-2178滌綸高速紡POY油劑的基礎(chǔ)上不斷進(jìn)行優(yōu)化，成功研發(fā)出滌綸高速紡POY油劑TK-3518A，該油劑由不同規(guī)格的聚醚、少量的特殊封端聚醚和微量添加劑組成，具有使用安全環(huán)保特點(diǎn)。

作者對(duì)TK-3518A POY油劑的基本性能和應(yīng)用性能進(jìn)行了研究，并與進(jìn)口同類油劑進(jìn)行比較，結(jié)果表明該油劑與進(jìn)口同類油劑的性能相當(dāng)，且在滌綸POY-DTY工藝的生產(chǎn)應(yīng)用中取得了滿意的結(jié)果。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 試樣

TK-3518A POY油劑：由不同規(guī)格的聚醚、少量的特殊封端聚醚和微量添加劑組成，桐鄉(xiāng)市恒隆化工公司產(chǎn)；F-3658 POY油劑：日本竹本公司產(chǎn)；L-165 POY油劑：德國(guó)雙S公司產(chǎn)。

1.2 儀器與設(shè)備

SFY-3000微量水分測(cè)定儀：淄博庫倫儀器有限公司制；FE20K酸度計(jì)：瑞士梅特勒-托利多集團(tuán)制；SYD-265H石油產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)黏度儀：上海昌吉地質(zhì)儀器有限公司制；BZY-201表面張力儀：上海方瑞儀器有限公司制；MQC+核磁共振分析儀：英國(guó)牛津儀器公司制；XCF-1A纖維摩擦系數(shù)測(cè)試儀：上海新纖儀器有限公司制；FMX-003紅外線靜電測(cè)試儀：東莞市海輝防靜電科技有限公司制；YG023B-Ⅲ全自動(dòng)單紗強(qiáng)力機(jī)：常州新紡檢測(cè)儀器設(shè)備有限公司制； SG635全自動(dòng)長(zhǎng)絲熱應(yīng)力測(cè)試儀：常州市雙固頓達(dá)機(jī)電科技有限公司制；4.5級(jí)灰卡：上海市紡織工業(yè)監(jiān)督所制。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 油劑的基本性能測(cè)試

有效成分(X)：按照GB/T 11275—2007《表面活性劑 含水量的測(cè)定》測(cè)定油劑中的含水量(w)，按如下公式計(jì)算X。

X=(1-w)×100%

(1)

pH值(質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%水溶液)：按國(guó)標(biāo)GB/T 6368—2008《表面活性劑水溶液pH值的測(cè)定 電位法》進(jìn)行測(cè)試。

黏度：使用石油產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)黏度儀，按照GB/T 265—88《石油產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)粘度測(cè)定法和動(dòng)力粘度計(jì)算法》進(jìn)行測(cè)試。

表面張力：按照GB/T 22237—2008《表面活性劑 表面張力的測(cè)定》進(jìn)行測(cè)試。

乳液穩(wěn)定性(質(zhì)量分?jǐn)?shù)15%)：配置質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的水溶液，在35 ℃恒溫水浴中放置72 h，不分層即為穩(wěn)定。

潤(rùn)濕性能：按照GB/T 11983—2008《表面活性劑 潤(rùn)濕力的測(cè)定 浸沒法》進(jìn)行測(cè)試。

1.3.2 油劑的應(yīng)用性能測(cè)試

上油率：按照GB/T 6504—2017《化學(xué)纖維 含油率試驗(yàn)方法》進(jìn)行測(cè)試。

摩擦因數(shù)：采用XCF-1A纖維摩擦系數(shù)測(cè)試儀對(duì)上油后的滌綸POY進(jìn)行纖維與金屬(F/M)、纖維與纖維(F/F)的摩擦因數(shù)的測(cè)試。

靜電量：采用FMX-003紅外線靜電測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)試。

過尾率(G)：按公式(2)進(jìn)行計(jì)算。

(2)

式中：Ge為過尾斷絲只數(shù)；GT為絲總只數(shù)。

染色M率：用4.5級(jí)灰卡對(duì)纖維進(jìn)行比色。染色M率為染色均勻度大于等于4.5級(jí)的纖維與所有染色的纖維總數(shù)之比。

2 結(jié)果與討論

2.1 油劑的基本性能

由表1可以看出，TK-3518A POY油劑與日本竹本公司的F-3658 POY油劑和德國(guó)雙S公司的L-165 POY油劑的基本性能相當(dāng)。

表1 POY油劑的基本性能指標(biāo)Tab.1 Comparison of physical properties of POY spinning finishes

2.2 油劑的界面性能

滌綸POY的快速均勻上油是確保后紡高速加捻工藝生產(chǎn)的前提條件，選擇合適的表面活性劑能降低油劑的表面張力。提高油劑的滲透性能以達(dá)到POY油劑在纖維上的快速滲透、潤(rùn)濕、擴(kuò)散、鋪展。良好的界面特性是保證纖維均勻上油的重要條件[2]。滌綸高速紡絲油劑在滲透性、滲透速度上比常規(guī)紡絲油劑的要求要高很多[3]。良好潤(rùn)濕性能的油劑能很好地吸附在纖維表面,上油均勻且迅速潤(rùn)濕纖維,同時(shí)形成一層良好的保護(hù)膜,減少白粉的產(chǎn)生[4]。由表2可以看出，TK-3518A POY油劑的表面張力與潤(rùn)濕性能均與進(jìn)口油劑相當(dāng)。

表2 POY油劑的表面張力與潤(rùn)濕性能Tab.2 Surface tension and wettability of POY spinning finishes

2.3 油劑的上油性能

在相同乳液濃度，相同油壓泵型號(hào)和運(yùn)轉(zhuǎn)頻率的條件下，對(duì)3種不同油劑進(jìn)行上油試驗(yàn)，其結(jié)果如表3所示。

表3 POY油劑的上油率Tab.3 Oil pick-up of POY spinning finishes

由表3可以看出，相同條件下上油，TK-3518A POY油劑的上油率略高于另外兩種油劑，說明TK-3518A POY油劑的上油性能略優(yōu)于進(jìn)口油劑。

2.4 油劑的摩擦性能和抗靜電性能

油劑的摩擦性能是油劑后道使用非常關(guān)鍵的性能指標(biāo)之一，TK-3518A POY油劑采用自制的不同規(guī)格的聚醚、少量的特殊封端聚醚和微量添加劑組成，很好地調(diào)節(jié)絲路各個(gè)環(huán)節(jié)的摩擦因數(shù)及靜電性能。改變環(huán)氧乙烷-環(huán)氧丙烷無規(guī)聚醚(EPO) 鏈末端基結(jié)構(gòu)可以得到一系列功能性聚醚。含有烷基封端的雙烷基聚醚的紡絲油劑可以充分降低各種摩擦作用力,增加油劑在纖維表面的油膜強(qiáng)度,防止或減少毛絲、斷頭的產(chǎn)生[5]。由表4可以看出，TK-3518A POY油劑的摩擦因數(shù)和抗靜電性能均達(dá)到進(jìn)口油劑產(chǎn)品的水平。

2.5 油劑的應(yīng)用性能

2.5.1 POY油劑在滌綸POY紡絲中的應(yīng)用情況

將3種POY油劑配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10.5%的乳液，在滌綸圓孔260 dtex/48 f POY和扁平135 dtex/144 f POY的生產(chǎn)中進(jìn)行應(yīng)用試驗(yàn)。其中，滌綸圓孔260 dtex/48 f POY在熔體紡TMT-ORCA-Ⅱ418R/12型卷繞機(jī)上進(jìn)行，紡絲速度3 150 m/min，側(cè)吹風(fēng)冷卻，POY油劑乳液質(zhì)量分?jǐn)?shù)10.5%；滌綸扁平135 dtex/144 f POY的生產(chǎn)在熔體紡TMT-ORCA-Ⅱ418R/12型卷繞機(jī)上進(jìn)行，紡絲速度2 850 m/min，環(huán)吹風(fēng)冷卻。POY油劑應(yīng)用結(jié)果見表5。

表5 滌綸POY的物理性能及優(yōu)等率Tab.5 Physical properties and top-quality rate of polyester POY

由表5可看出，TK-3518A POY油劑在兩種規(guī)格的滌綸POY生產(chǎn)中應(yīng)用情況良好，其優(yōu)等品率均達(dá)到了99%，與進(jìn)口油劑質(zhì)量水平相當(dāng)。

2.5.2 POY油劑在滌綸POY-DTY工藝中的生產(chǎn)應(yīng)用情況

將2.5.1滌綸POY分別進(jìn)行加彈生產(chǎn)，其中圓孔260 dtex/48 f在TMT-ATF-1500F/V型加彈機(jī)上進(jìn)行加彈生產(chǎn)，速度為980 m/min，扁平135 dtex/144 f在TMT-ATF-1500F/T型加彈機(jī)上進(jìn)行加彈生產(chǎn)，速度為870 m/min，所得滌綸DTY的物理性能及優(yōu)等品率等如表6所示。由表6可看出，應(yīng)用TK-3518A POY油劑生產(chǎn)的滌綸POY經(jīng)后加彈制得的圓孔165 dtex/48 f、扁平82.5 dtex/144 f的滌綸DTY的物理性能與應(yīng)用進(jìn)口油劑所得的DTY的性能相當(dāng)，且兩種DTY的G大于等于96.5%、染色M率大于等于99.3%、優(yōu)等品率大于等于97.0%，均稍高于應(yīng)用進(jìn)口油劑生產(chǎn)的DTY。

表6 滌綸 DTY的物理性能及生產(chǎn)情況Tab.6 Physical properties and production situation of polyester DTY

3 結(jié)論

a.TK-3518A POY油劑由不同規(guī)格的聚醚、少量的特殊封端聚醚和微量添加劑組成，具有使用安全環(huán)保的特點(diǎn)。

b.TK-3518A POY油劑的物理性能與與日本竹本公司的F-3658 POY油劑和德國(guó)雙S公司的L-165 POY油劑的基本性能相當(dāng)，上油性能略優(yōu)于進(jìn)口油劑。

c.TK-3518A POY油劑在桐昆集團(tuán)熔體直紡的POY生產(chǎn)線上已經(jīng)全面取代進(jìn)口油劑使用，POY-DTY后加彈從國(guó)產(chǎn)的普通M型機(jī)和V型機(jī)到TMT高溫短熱箱全自動(dòng)絡(luò)筒機(jī)型，均表現(xiàn)良好的后加工性能，可以完全替代同類進(jìn)口油劑使用。