环保型涤纶POY油剂TK-3518A的性能与应用

2021-10-13朱建成沈亚芬陈小琴宋云飞

合成纤维工业 2021年4期

朱建成，沈亚芬，朱锋，陈小琴，宋云飞

(桐乡市恒隆化工有限公司，浙江桐乡 314500)

在涤纶预取向丝-假捻变形丝( POY-DTY )加工过程中，需要使用 POY 油剂对丝条进行保护，以保证纺丝过程的顺利进行。POY 油剂是由多种功能性物质经过复配而成[1]。目前我国大部分的POY油剂仍然依赖进口，为解决这一技术难题，桐乡市恒隆化工有限公司依托母公司桐昆集团的优势，在原有TK-1128T、TK-2178涤纶高速纺POY油剂的基础上不断进行优化，成功研发出涤纶高速纺POY油剂TK-3518A，该油剂由不同规格的聚醚、少量的特殊封端聚醚和微量添加剂组成，具有使用安全环保特点。

作者对TK-3518A POY油剂的基本性能和应用性能进行了研究，并与进口同类油剂进行比较，结果表明该油剂与进口同类油剂的性能相当，且在涤纶POY-DTY工艺的生产应用中取得了满意的结果。

1 实验

1.1 试样

TK-3518A POY油剂：由不同规格的聚醚、少量的特殊封端聚醚和微量添加剂组成，桐乡市恒隆化工公司产；F-3658 POY油剂：日本竹本公司产；L-165 POY油剂：德国双S公司产。

1.2 仪器与设备

SFY-3000微量水分测定仪：淄博库伦仪器有限公司制；FE20K酸度计：瑞士梅特勒-托利多集团制；SYD-265H石油产品运动黏度仪：上海昌吉地质仪器有限公司制；BZY-201表面张力仪：上海方瑞仪器有限公司制；MQC+核磁共振分析仪：英国牛津仪器公司制；XCF-1A纤维摩擦系数测试仪：上海新纤仪器有限公司制；FMX-003红外线静电测试仪：东莞市海辉防静电科技有限公司制；YG023B-Ⅲ全自动单纱强力机：常州新纺检测仪器设备有限公司制； SG635全自动长丝热应力测试仪：常州市双固顿达机电科技有限公司制；4.5级灰卡：上海市纺织工业监督所制。

1.3 实验方法

1.3.1 油剂的基本性能测试

有效成分(X)：按照GB/T 11275—2007《表面活性剂含水量的测定》测定油剂中的含水量(w)，按如下公式计算X。

X=(1-w)×100%

(1)

pH值(质量分数1%水溶液)：按国标GB/T 6368—2008《表面活性剂水溶液pH值的测定电位法》进行测试。

黏度：使用石油产品运动黏度仪，按照GB/T 265—88《石油产品运动粘度测定法和动力粘度计算法》进行测试。

表面张力：按照GB/T 22237—2008《表面活性剂表面张力的测定》进行测试。

乳液稳定性(质量分数15%)：配置质量分数为15%的水溶液，在35 ℃恒温水浴中放置72 h，不分层即为稳定。

润湿性能：按照GB/T 11983—2008《表面活性剂润湿力的测定浸没法》进行测试。

1.3.2 油剂的应用性能测试

上油率：按照GB/T 6504—2017《化学纤维含油率试验方法》进行测试。

摩擦因数：采用XCF-1A纤维摩擦系数测试仪对上油后的涤纶POY进行纤维与金属(F/M)、纤维与纤维(F/F)的摩擦因数的测试。

静电量：采用FMX-003红外线静电测试仪进行测试。

过尾率(G)：按公式(2)进行计算。

(2)

式中：Ge为过尾断丝只数；GT为丝总只数。

染色M率：用4.5级灰卡对纤维进行比色。染色M率为染色均匀度大于等于4.5级的纤维与所有染色的纤维总数之比。

2 结果与讨论

2.1 油剂的基本性能

由表1可以看出，TK-3518A POY油剂与日本竹本公司的F-3658 POY油剂和德国双S公司的L-165 POY油剂的基本性能相当。

表1 POY油剂的基本性能指标Tab.1 Comparison of physical properties of POY spinning finishes

2.2 油剂的界面性能

涤纶POY的快速均匀上油是确保后纺高速加捻工艺生产的前提条件，选择合适的表面活性剂能降低油剂的表面张力。提高油剂的渗透性能以达到POY油剂在纤维上的快速渗透、润湿、扩散、铺展。良好的界面特性是保证纤维均匀上油的重要条件[2]。涤纶高速纺丝油剂在渗透性、渗透速度上比常规纺丝油剂的要求要高很多[3]。良好润湿性能的油剂能很好地吸附在纤维表面,上油均匀且迅速润湿纤维,同时形成一层良好的保护膜,减少白粉的产生[4]。由表2可以看出，TK-3518A POY油剂的表面张力与润湿性能均与进口油剂相当。

表2 POY油剂的表面张力与润湿性能Tab.2 Surface tension and wettability of POY spinning finishes

2.3 油剂的上油性能

在相同乳液浓度，相同油压泵型号和运转频率的条件下，对3种不同油剂进行上油试验，其结果如表3所示。

表3 POY油剂的上油率Tab.3 Oil pick-up of POY spinning finishes

由表3可以看出，相同条件下上油，TK-3518A POY油剂的上油率略高于另外两种油剂，说明TK-3518A POY油剂的上油性能略优于进口油剂。

2.4 油剂的摩擦性能和抗静电性能

油剂的摩擦性能是油剂后道使用非常关键的性能指标之一，TK-3518A POY油剂采用自制的不同规格的聚醚、少量的特殊封端聚醚和微量添加剂组成，很好地调节丝路各个环节的摩擦因数及静电性能。改变环氧乙烷-环氧丙烷无规聚醚(EPO) 链末端基结构可以得到一系列功能性聚醚。含有烷基封端的双烷基聚醚的纺丝油剂可以充分降低各种摩擦作用力,增加油剂在纤维表面的油膜强度,防止或减少毛丝、断头的产生[5]。由表4可以看出，TK-3518A POY油剂的摩擦因数和抗静电性能均达到进口油剂产品的水平。

2.5 油剂的应用性能

2.5.1 POY油剂在涤纶POY纺丝中的应用情况

将3种POY油剂配成质量分数为10.5%的乳液，在涤纶圆孔260 dtex/48 f POY和扁平135 dtex/144 f POY的生产中进行应用试验。其中，涤纶圆孔260 dtex/48 f POY在熔体纺TMT-ORCA-Ⅱ418R/12型卷绕机上进行，纺丝速度3 150 m/min，侧吹风冷却，POY油剂乳液质量分数10.5%；涤纶扁平135 dtex/144 f POY的生产在熔体纺TMT-ORCA-Ⅱ418R/12型卷绕机上进行，纺丝速度2 850 m/min，环吹风冷却。POY油剂应用结果见表5。

表5 涤纶POY的物理性能及优等率Tab.5 Physical properties and top-quality rate of polyester POY

由表5可看出，TK-3518A POY油剂在两种规格的涤纶POY生产中应用情况良好，其优等品率均达到了99%，与进口油剂质量水平相当。

2.5.2 POY油剂在涤纶POY-DTY工艺中的生产应用情况

将2.5.1涤纶POY分别进行加弹生产，其中圆孔260 dtex/48 f在TMT-ATF-1500F/V型加弹机上进行加弹生产，速度为980 m/min，扁平135 dtex/144 f在TMT-ATF-1500F/T型加弹机上进行加弹生产，速度为870 m/min，所得涤纶DTY的物理性能及优等品率等如表6所示。由表6可看出，应用TK-3518A POY油剂生产的涤纶POY经后加弹制得的圆孔165 dtex/48 f、扁平82.5 dtex/144 f的涤纶DTY的物理性能与应用进口油剂所得的DTY的性能相当，且两种DTY的G大于等于96.5%、染色M率大于等于99.3%、优等品率大于等于97.0%，均稍高于应用进口油剂生产的DTY。