[发明专利]一种聚对苯二甲酰对苯二胺纤维用长丝油剂

说明书

技术领域

本发明涉及以含氧高分子混合物作添加剂为特征的润滑油组合物，特别涉及一种用于聚对苯二甲酰对苯二胺纤维用长丝油剂。

背景技术

聚对苯二甲酰对苯二胺纤维，简称芳纶1414或对位芳纶，具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸碱、重量轻等优良性能，广泛应用于高性能轮胎、防弹材料、航空、航天等高科技领域。现产能主要集中在美国、日本和欧洲，目前全世界产量约15万吨，价格达30美元/Kg，而2009年世界需求量将达到56万吨以上，全球对芳纶的需求呈现迅速增长的态势，芳纶作为一种新兴的高性能纤维进入了飞速发展的时期。我国的芳纶研发尽管起步较晚，但芳纶纤维的开发尤其是对位芳纶的开发与工业化从国家“八.五”计划到“十二.五”规划被连续列为国家化纤行业重点攻关与鼓励发展的产业化项目，发展十分迅速，目前国内已有数家公司自行开发的具有完全知识产权的芳纶1414工业化装置处于试生产阶段。由于芳纶的独特性能，使其在纺丝过程中所用的油剂不同于其它的化纤纺丝油剂，其研究生产在国内尚属空白。芳纶生产企业现用油剂主要由美国杜邦公司，日本竹本公司、帝人公司等提供，但油剂综合性能难以满足国内现有的生产工艺及产品质量，厂家需要一种综合性能优异的纺丝油剂，以适应国内开发的芳纶生产工艺，提高其产品质量，满足芳纶不同用途的需求。

CN101519847公开了一种芳香族聚酰胺纤维用短纤油剂，该油剂可解决现有油剂所存在的抗静电性、耐热性及饱和性等主要性能较差的缺陷，旨在提供一种芳纶短纤油剂，其具有良好的抗静电性、饱和性、柔软性、染色均匀性，且使芳纶短纤具有良好的后加工性能等。但油剂仅适用于芳纶短纤尤其是芳纶1313的前后纺工艺，不能满足芳纶1414长丝工艺要求油剂所具有的耐热性、平滑性、防弹性及粘合性等。

USP5139873、USP5270113所公开的芳纶长丝油剂主要由合成酯类润滑剂、乳化剂、烷基磷酸盐或烷基硫酸盐抗静电剂及防腐剂等单体组成。该类油剂使芳纶纤维具有较高的断裂强度和模量，纤维在捻织过程中的强力损失低，所纺纤维适宜作轮胎帘子线，传送带等织物。该油剂的特点是乳液易乳化，纤维与纤维、纤维与金属之间的摩擦系数低，所纺芳纶纤维具有持久的抗静电性。但所发明油剂的耐热性差，芳纶纤维若高温使用时颜色发黄，有异味。

本发明根据芳纶1414纤维的分子结构、生产工艺、用途以及现用油剂的不足，提供一种乳化性、耐热性、平滑性、抗静电性以及染色性、后加工性等性能优良的油剂，油剂单体水溶性强，易清洗，可生物降解，不会对环境及人体造成任何危害。

发明内容

本发明是针对现有技术中油剂的耐热性、平滑性以及适应性较差等缺点，提出一种新的聚对苯二甲酰对苯二胺纤维用长丝油剂，该油剂具有良好的平滑性、耐热性、抗静电性、染色均匀性和后加工性等，所纺对位芳纶长丝可适宜作为不同用途之需求。

本发明提供的聚对苯二甲酰对苯二胺纤维用长丝油剂由以下组分组成：

(a)3～60重量％的多元醇脂肪酸酯，

(b)2～40重量％的聚氧乙烯多元醇脂肪酸酯，

(c)5～40重量％的脂肪醇环氧乙烷环氧丙烷聚醚脂肪酸酯，

(d)1～20重量％的烷基聚氧乙烯醚磷酸酯盐，

(e)5～30重量％的长链脂肪醇脂肪酸酯，

(f)1～10重量％的粘合性能改进剂，

(g)0.1～5重量％的聚醚改性硅油。

其中：组分(a)是由多元醇与脂肪酸合成的酯，所述多元醇为选自丙三醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇中的一种，脂肪酸为C₄～C₂₄的脂肪酸，所述合成酯为脂肪酸全酯，即多元醇中的羟基完全被酯化，其在油剂中的所占重量百分含量为3～60重量％，最好为15～40重量％。

组分(b)是多元醇部分脂肪酸酯与环氧乙烷的加成物，多元醇包括丙三醇、山梨醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇等，其在分子中的摩尔数为1；环氧乙烷的摩尔数为4～30，最好为10～20，如聚氧乙烯丙三醇单油酸酯，分子式如下：

其在油剂中的所占重量百分含量为2～40重量％，最好为10～30重量％。

组分(c)是脂肪醇环氧乙烷与环氧丙烷的无规共聚醚与脂肪酸所合成的聚醚酯，结构式如式(1)所示：