纺织纤维用油剂介绍

腈纶简介
通常是指用85%以上的丙烯腈 与第二和第三单体的共聚物，经 湿法纺丝或干法纺丝制得的合成 纤维。丙烯腈含量在35%～85%之 间的共聚物纺丝制得的纤维称为 改性聚丙烯腈纤维。
腈纶的特性：
1、弹性极好，似羊毛； ——蓬松卷曲、柔软，保暖性 优于羊毛
2、耐晒性优良； 3、耐酸、氧化剂及其他有机溶剂性
润滑剂
合成润滑剂
➢醋(如丁基/异丁基硬脂 酸酣、癸二酸酯、三经甲 基丙烷酯、季戊四醇酯、 山梨醇酯)、 ➢聚氧乙烯脂肪酸酪、聚 醚(各种系列嵌段和无规 聚醚)、 ➢合成酯、 ➢有机硅。
5.选用润滑剂的条件
润滑剂
(1)耐热性、抗氧性好； (2)粘度低，而粘度指数高; (3)能润湿和扩展在纤维表面; (4)吸附在纤维表面而不是进入纤维内部; (5)对机械零部件无腐蚀作用； (6)化学、物理性能稳定; (7)乳化性好。
➢ 长丝的卷绕、加捻——流体摩擦（高摩擦系数）
➢边界摩擦在低速高接触压力下摩擦系数最大; ➢流体摩擦在高速时摩擦系数最大; ➢半边界摩擦是边界摩擦与流体摩擦的过渡区，在这个 区域内摩擦系数呈最低值。
3.影响摩擦系数的因素
润滑剂
纤维含油率
随着纤维含油 率和油膜厚度 的不同，摩擦 方式由干燥摩 擦过渡到流体 摩擦。
4. 抗静电剂效果分析
抗静电剂
效果衰退 当表面活性剂进入纤维内部，或在纤维表面不能均匀分布，或
使用量不够时，在纤维表面不能形成连续的水膜，这样，抗静电效 果将会减弱。
纤维表面分子排列愈紧密，抗静电效果 愈不易衰退。反之，则容易衰退。
各种抗静电剂效果分析
强离子系统的无机盐、无机碱——对金属设备有高腐蚀性； 离子系统抗静电剂（如烷基硫酸盐）——要求在一定湿度下起作用，并且易
油剂的副组分
集束剂
1
柔软剂
2
PH控制剂
3
其他
4
三、
集束剂
集束剂：集束剂是指提高纤维间抱合性能的助剂。
HJESegrave理论：
作用：一般说纤维间平行移动是摩擦，纤维间的垂直作
用即是集束。油剂液膜可促进纤维间的集束性提高，同 时也增加了纤维间动摩擦系数。
常用集束剂：三乙醇胺皂、聚醚、聚氧乙烯脂肪酸 酯、蓖麻醇环氧乙烷加成物等。
油剂粘度 导体和丝束粗糙度
温度
润湿效果
边界摩擦时，摩
当纺纱速度低
擦力与油剂粘度 于5m/min属边界
一般温度增
无关;流体摩擦时， 或半边界摩擦时， 加，油剂粘度降
摩擦力与油剂粘 导体粗糙度增加， 低，摩擦系数随
油剂润湿
度密切相关，此 摩擦力也增加;纺 之降低。但油剂 性好，摩擦力
时，摩擦系数与 纱速度为5一
➢ 纤维的边界摩擦程度，主 要取决于油剂分子对纤维表面的 配向性。配向性好，边界摩擦小。
• 流体摩擦模型介绍
润滑剂 • 流体润滑长丝纱的摩擦行为
式中: F：剪切力(即摩擦力)， η：润滑剂粘度; A：纤维与导体接触面积， V：纺丝速度; d：润滑油膜厚度。
➢ 短丝、毛条——边界摩擦（低摩擦系数）；
表面粗糙的带正电，表面平滑的带负电； 受强烈摩擦的物体带正电，摩擦较少的带负电； 导体静电积累少。
2.常用抗静电剂
抗静电剂
吸湿型无机盐： 如Licl、Kcl这类具有潮解性的无机盐，在低
浓度时具有优良的吸湿性。
非离子表面活性剂：聚乙二醇、聚乙二醇脂肪酸酯和醚、脂肪酸甘
油酯、烷基酚等。
阴离子表面活性剂：脂烷肪基酸磺金化属盐皂、、烷脂基肪硫酸代乙丁醇二胺酸皂盐、、烷烷基基硫磷酸酸盐盐、、
合成纤维油剂
04
概述
目录 Contents
17
31
36
41
43
Page
油剂的 主组分
油剂的 腈纶油剂 副组分 选用原则
油剂的 结语 评价方法
123456
概述
油剂简述
1
油剂组分
2
油剂意义
3
发展概况
4
一、
纺丝油剂是用于生产和加工化学 纤维的特殊产品。众所周知，在整个 纺织生产过程中，如果没有纺丝油剂， 就没有化学纤维的生产和加工。在化 学纤维行业，这无疑是大家接受的普 遍事实，在天然纤维方面亦如此。
• 但是，油剂的质量由于受单体质量不稳、品种少、成本高的影响，一 直不能在全国各睛纶厂家推广使用，影响了油剂国产化的进程；
• 合成油剂的主要原料环氧乙烷和高碳醇，由于质量不稳定、数量少， 满足不了需求，需要引进。因此，国内既要提高单体质量，又要增加 产量。
发展趋势
• 油剂的配方，已由过去的通用型向专业化方向发展，增强了油剂对各 种纤维生产工艺技术的适应性，有利于产品质量的提高。
3）
化剂效果好。
2.常用的乳化剂
乳化剂
阴离子型
脂肪酸皂(乙醇胺皂)、烷基硫酸盐、烷基磺酸盐、烷 基硫代丁二酸盐、聚氧乙烯烷基磷酸酯盐等；
阳离子型
脂肪胺、聚氧乙烯脂肪胺、季铵盐、聚氧乙烯季铵 盐等；
非离子型
多元醇酯(甘油脂肪酸酯)、长链醇(油醇、鲸蜡醉等)的 环氧乙烷缩合物、脂肪酸的环氧乙烷缩合物、环氧乙 烷和环氧丙烷嵌段共聚物、脂肪胺的环氧乙烷缩合物、 烷基酚等。
润滑
在两个相对移动的摩擦面间加入油 剂，使摩擦面被一层油膜隔开，这就 是纤维的润滑。
2.摩擦的三种形式
干燥摩擦是接触面 之间没有任何润滑剂存 在时的摩擦。
润滑剂
在接触面中间存在着
极薄的油膜，摩擦面被一 层不连续的油膜分开。
当含油率达0-3%以上 时，摩擦面被一层连续的 流体膜隔开，摩擦体间不 存在固一固接触，这时称 为流体摩擦。
油剂的主组分
抗静电剂
1
润滑剂
2
乳化剂
3
二、
1.静电的产生
——电子转移的结果
抗静电剂
在正常情况下，物体是不带电的。当两个物体相互摩擦时，电子从一个物体 转移到另一个物体上产生电子迁移，一个物体因部分原子失去电子而带正电，另 一个物体因得到电子而带负电。
带电量与两物体介电常数之差成正比:
Q K 1 2
使纤维发黄，与其他油剂成分配伍 性不佳；
1.摩擦理论
摩擦
润滑
润滑剂
凝聚学说
当两个固体接触时， 全部负荷加于 接触部分时，造成的局部压力使接 触面产生粘合以致凝聚。
摩擦力
把凝聚了的两面剥离开所需的力就 是摩擦力。
摩擦理论
异种物质的凝聚较难，因此拉开它 们所需的力较小;同种物质易凝聚， 拉开它们所用的力较大
1.乳化剂选用原则
乳化剂
• 油剂需通过乳化液形式用到纤维上去，而成布以后表面的油剂又要求易于洗 净，以免影响染色，故油剂必须有良好的乳化性能。乳化剂的选择通常是凭 经验，一般原则是：
1）
选用亲水性大的和亲水性小的乳化剂搭配;
混合后乳化剂的HLB值(亲水亲油平衡值)约
2）
等于被乳化物的HLB值;
乳化剂在乳化物中易溶解。这样配制的乳
展
历
3
70年代初期，产生了以脂肪酸酯和PO(环氧丙烷)/EO(环氧
乙烷)聚醚并用的第三代油剂。
程
4
70年代中后期，以PO/EO聚醚为主的第四代油剂。
5
80、90年代，开发了改性PO/EO聚醚及具有低摩擦、超耐热、
易润湿等特种功能的成分和添加剂组成的第五代油剂。
国外研究进展
睛纶油剂主要由表面活性剂和其它非表面活性物质组成，但起主导作用的是表面活 性剂。因此，许多科研部门和生产厂家都在积极地不断完善表面活性剂自身以及与非表 面活性剂的合理复配，不断更新油剂合成技术。
PH控制剂
其他
根据工艺特殊需要， 尚需添加一些助剂：
1 抗菌剂 2 防腐剂 3 抗氧剂 4 防霉剂
其他添加剂
匀染剂
粘度调节剂 5
6 尽管这些添加剂用量 很小，但影响极大，往往 是油剂成败的关键。
腈纶油剂选用原则
腈纶简介
1
腈纶油剂组成 2
腈纶油剂选用原则 3
四、
• 腈纶——聚丙烯腈纤维（PAN）
聚氧乙烯烷基磷酸盐等。
阳离子表面活性剂：脂肪胺、聚氧乙烯脂肪胺、季按盐、聚氧乙烯
季按盐。
两性表面活性剂： 氨基酸和它的盐、甜菜碱。
3. 抗静电剂消除静电的原理
抗静电剂
表面活性剂之所以能起到抗静电作用，是由于表面活性剂能在 纤维外层形成界面膜，而界面膜能吸收空气中的湿气并供给离子， 离子能在此表面上移动，因此能导电防止静电积聚。
➢ 抗静电剂：
烷基醚磷酸酯 盐、烷基硫酸酯盐 应用的最多，它们 具有良好的抗静电 性和平滑性，而且 耐热性好，热挥发 性小，可以增加油 膜强度。
烷基磷酸酯盐： 单醋的抗静电效果好于双醋； 烷基链长的摩擦系数低，平滑性好，抗静电性较差；链短的摩擦 系数较大，平滑性较差，纤维的抗静电性好，集束性也好。
干燥摩擦
源自文库
边界摩擦
流体摩擦
这时摩擦系数最 大。含油率为0-0.05% 的纤维摩擦，可近似 看成干燥摩擦。
含油率0.05~0.3% 者属于边界摩擦。
边界摩擦的接触模型
介于边界摩擦与流体 摩擦之间的过渡状态称为 半边界摩擦。
流体摩擦模型
• 边界摩擦的接触模型介绍
润滑剂
式中: A：支承负荷的真正接触面积; α:支承负荷的部分与固体接触(凝着) 的比率; S1:凝着部分的剪切应力; S2:油膜的剪切应力。
降低静摩擦性质的顺序为: 阳离子>多元醇醋型非离子>阴离 子>聚乙二醇型非离子>矿物油、 合成润滑油。
国外平滑柔软剂组分
日本竹本公司利用协同效应原理，推荐出了具抗静电剂和平滑柔钦剂多种性能 的新型复台油剂，其品种和性能如下表：
国内研究进展
• 国内对于睛纶油剂的研究起步比较晚，近年来，许多科研部门和生产 厂家，从油剂的三要素(抗静电性、平滑性、柔软性)出发，积极地研 制新型油剂，开发了一些性能比较好的油剂组分，有的已应用于工业 生产；
如在高温下分解 小。
粘度对数呈线性 50m/min时，光 发，油膜层减少，
关系:
滑导体摩擦力 则摩擦系数上升。
f=Alogη+B
的增加反而大于
粗糙导体。
通常利用测定纤维的热摩擦性能来评 价油剂的耐热性。
4.常用润滑剂
天然润滑剂
➢植物油(如蓖麻油、椰子 油、甘油三酯)、 ➢矿物油(如锭子油、白油) ➢动物油(如抹香鲸油-一元 脂肪酸酯、牛油-脂肪酸甘 油酚)。
较强，但耐碱性较差； 4、易染、色泽鲜艳。
腈纶油剂组成
润滑剂、抗静电剂、乳化剂
表面活性剂的抗静电效果和其配向性有关。良好的抗静电剂在其使 用合理的情况下，纤维表面可生成一连续的导湿膜。阴离子、阳离子表 面活性剂都具有较好的抗静电效果。非离子表面活性剂虽然在外层也能 维持水层，但没有移动的离子，故其抗静电效果就不如上述两者。
表面活性剂要根据纤维摩擦和带电的情况选用。如果纤维摩擦后 带正电，则宜选用能给予电子的表面活性剂，这样可以通过电性中和 达到抗静电的目的。
一般抗静电效果其 电阻小于108欧姆，生 产就可以顺利进行。
➢ 平滑柔软剂：
调整纤维与纤维或纤维与金属间的摩 擦系数(静摩擦系数µs。和动摩擦系数件 µd)、使纤维具有良好的平滑性、集束性 和分纤性。
µs的影响最大。 µs大，纤维的集束性好，平滑性差， µs小，纤维的平滑性好，有利于纤维 的牵伸。
柔软剂
特性 纤维表面吸附柔软剂后，可降低纤维摩擦系数，特别对刚性强的 纤维，可提高加工性能、织造性能和成品质量。
选用原则 阳离子表面活性剂处理纤维能产生柔软感。用作柔软剂的大都是 具有16个以上碳数的疏水基阳离子表面活性剂。
PH值控制剂是用于油剂合成中控制pH 值或调节酸碱度的一类添加剂；
常用的PH值控制剂：酸性的有柠檬 酸、 山梨酸等等，碱性的有碳酸氢钠、 磷酸氢二钠等等。
作为假发原材料的化学纤维，因 其要求纤维具有似人发的优良梳理 性、柔顺性及无静电的要求，使得 用作假发的化学纤维对油剂的要求 更高。
油剂重要性
发展概况
1 发展历程 2 国外发展现状 3 国内发展现状 4 未来发展趋势
1
50年代，以矿物油为主体，再添加乳化剂和抗静电剂等组成。
发2
60年代，提高了对油剂的耐热要求，开发出以脂肪酸酯为 主体的第二代油剂。
丝本身带有保护性润滑成份。
羊毛，带有自身的油脂。 原棉上涂有宝贵的蜡，作为
纤维加工助剂。
油剂简述
主组分
润滑剂 乳化剂
表面
主组分
活性 剂
抗静电剂
油剂组分 • 副组分——添加剂
PH值控制剂 其他
抗氧剂 副组分 柔软剂
抗菌剂 集束剂
为了顺利进行合成纤维纺丝、纺织加工， 减少丝束与导丝钩件摩擦，减少静电，必 须人工赋予纤维一定的柔软性、平滑性和 抗静电性；
• 对油剂耐热性能要求越来越高，即油剂的热稳定性好。遇热不分 解， 挥发性小，才能有效地消除静电、调整摩擦系数。同时，为使睛纶纤 维产品有良好的透明度，应研制渗透性小的油剂。
• 用于油剂的表面活性剂已由低分子量向中、高分子量发展； • 利用协同效应原理，不断完善表面活性剂自身以及与非表面活性剂的
合理复配，使合成油剂技术有了新发展，油剂性能更加完善