氨纶织物除油剂的制备及其应用性能研究.pdf
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1、研究与开发合成纤维工业,2023,46(4):48CHINA SYNTHETIC FIBER INDUSTRY 收稿日期:2022-12-22;修改稿收到日期:2023-05-30。作者简介:鲁浩(1990),男,硕士,主要从事纺织品助剂的研发与应用。E-mail:ziqian china-。氨纶织物除油剂的制备及其应用性能研究鲁 浩(上海喜赫精细化工有限公司,上海 201620)摘 要:以脂肪酸甲酯丙烯酸共聚物(M800)为乳化剂、脂肪酸甲酯乙氧基化物(FMEE)为分散剂、脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO-8)为清洗剂、伯烷基磺酸钠(PAS80)为渗透剂,复配一种用于氨纶织物表面油剂清洗的除油剂;通
2、过正交实验分析 4 种主要原料的用量对矿物油和硅油乳化作用的影响,确定了氨纶织物除油剂的较佳配方;并将除油剂用于氨纶织物表面除油,研究了除油剂用量、除油温度及除油时间对除油效果的影响。结果表明:除油剂较佳配方为 M800 质量分数15%、FMEE 质量分数10%、AEO-8 质量分数5%、PAS80 质量分数 15%、其他助剂质量分数 1.1%、去离子水质量分数 53.9%;随着除油剂用量增大,除油率提高,除油剂浓度超过 2.5 g/L 后除油率提升缓慢;除油温度低于 40 除油效果差,除油温度高于 80 后除油率提升缓慢;随着除油时间的延长,除油率呈现缓慢上升趋势,除油时间超过 25 min
3、 后除油率提升很小;在实际生产中,较佳的除油工艺为除油剂浓度 2.5 g/L、除油温度 70、除油时间 25 min,此工艺下除油率达 73.17%。关键词:氨纶 织物 除油剂 除油效果 中图分类号:TQ340.47+2.3 文献标识码:A 文章编号:1001-0041(2023)04-0048-04 氨纶弹性模量大,其伸长率可超过 400%,甚至高达 800%,广泛应用于纺织品中,如泳装面料、内衣面料及外衣服装面料等。氨纶在织造过程中,由于其回潮率低、摩擦系数高,在连续不断摩擦之后,会产生大量静电,造成加工困难1。为提高纤维吸湿性,改变纤维表面的导电性能,减少纤维与金属之间的摩擦系数,在氨纶
4、纺丝过程中,通常添加氨纶专用纺丝油剂2。目前,氨纶纺丝油剂多以矿物油和硅油为主要成分,这些油剂在氨纶织物染色前必须充分去除干净,否则残留的硅油聚集在织物表面,会导致织物染色出现色花、白斑等疵点3。硅油中的氢键能与氨纶表面上的羧基、羟基形成共价键,对氨纶有很强的亲和力,导致氨纶表面的硅油难以被剥离4。另外硅油相对矿物油更加黏稠和难以乳化,未被充分乳化的硅油容易破乳相互聚集,在织物表面上形成拒水膜导致织物染色质量降低5。因此,氨纶织物前处理必须使用对硅油具有强力乳化、分散与剥离能力的专用除油剂。单一的表面活性剂并不能实现以上所有功能,根据相似相容和两极互补的理论,将几种对硅油清洗效果优异的原料通过
5、相互复配可以获得较佳的表面活性剂组合,制备用于氨纶织物表面硅油清洗的除油剂。其中,脂肪酸甲酯丙烯酸共聚物(M800)是含有两个疏水基的 Gemini 表面活性剂,具有疏水基支链化的特点,具有良好的乳化性能和较强的分散性;脂肪酸甲酯乙氧基化物(FMEE)的长碳链结构中含有甲酯支链,分子以弯曲或环状不规则形式吸附在油污表面上,与油污的结合力更牢固,对油污的捕捉和剥离效果明显6;伯烷基磺酸钠(PAS80)可有效降低硅油界面张力及表面能,提高硅油微乳液体系的稳定性7;脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO-8)具有油水两亲性,在硅油乳化中可以加快乳化的速度8。作者以乳化剂 M800、分散剂 FMEE、清洗剂AEO-
6、8、渗透剂 PAS80 为主要原料,复配了一种用于氨纶织物表面硅油清洗的除油剂,通过正交实验分析了 4 种原料的用量对矿物油和硅油乳化作用的影响,确定了氨纶织物除油剂的较佳配方;并将除油剂用于氨纶织物除油,研究了除油剂用量、除油温度及除油时间对除油效果的影响。1 实验1.1 主要原料与仪器FMEE、PAS80、M800:工业级,上海喜赫精细化工有限公司产;AEO-8:工业级,上海天丰化工科技有限公司产;氨纶织物:4.44 tex 氨纶与 3.33 tex 锦纶交织的弹力针织物,台华高新染整(嘉兴)有限公司产。Datacolor 500 电脑测色配色仪:天津凯毕德商贸有限公司制;BL390KL
7、型精密天平:杭州亚辉实验仪器有限公司制;Thermo-LST 精密移液管:合肥天元进出口有限公司制;KM-HT 高温红外染样机:北京四达实验室设备有限公司制;HH-501 恒温振荡水浴锅:南昌明辉染整设备有限公司制;209B 型电热烘箱:日照达本机械设备制造有限公司制。1.2 除油剂的配方设计及优化将 4 种原料 M800、FMEE、AEO-8、PAS80 以不同质量百分比复配得到除油剂。以 4 种原料的用量(以质量分数计)即 M800 用量(A)、FMEE 用量(B)、AEO-8 用量(C)、PAS80 用量(D)为影响因素,进行 4 因素 3 水平正交实验 L9(34),见表 1。表 1
8、正交实验的因素及水平Tab.1 Orthogonal experimental factors and levels水平因素A/%B/%C/%D/%155552101010103151515151.3 氨纶织物的除油处理根据氨纶织物油污的程度,配制一定除油剂含量的除油工作液,浴比 15,以 2 /min 升温至设定的除油温度,保温一定的时间后充分水洗。1.4 分析与测试矿物油乳化性:将 10 mL 矿物油与 40 mL 除油剂浓度为 5 g/L 的待测液置入 100 mL 带塞量筒中,上下均匀摇晃 10 次,开始计时,静置 10 min后,计量下层分离水相的体积(V1)。V1越小,表明乳液越稳
9、定,待测液的乳化力越好。硅油乳化性:将 10 mL 硅油与 40 mL 除油剂浓度为 5 g/L 的待测液置入 100 mL 带塞量筒中,上下均匀摇晃 10 次,开始计时,静置 10 min 后,计量下层分离水相的体积(V2)。V2越小,表明乳液越稳定,待测液的乳化力越好。除油率(M):将矿物油和硅油按质量比 21混合均匀,作为油污待用;将5 cm5 cm 锦氨混纺布用乙醚浸泡并用酒精彻底清洗干净,烘干后称重并记录初始质量(m1),用移液管准确称 1 mL油污均匀滴加在织物上,待油滴扩散后,在 110 烘干 10 min,称重并记录质量(m2);将黏附油污的混纺布按照 1.3 节工艺进行除油处
10、理,烘干后称重并记录质量(m3),按式(1)计算 M。M=1-(m3-m1)/(m2-m1)100%(1)2 结果与讨论2.1 正交实验结果分析从表 2 可知,对于矿物油的乳化,根据 V1与极差(R1)大小可得到各因素的影响排列顺序,M800 用量(A)的影响最大,FMEE 用量(B)的影响次之,PAS80 用量(D)和 AEO-8 用量(C)的影响较小。这是因为 M800 结构中,含有丙烯酸支链基团,增大了分子的表面积使其具有较稳定的乳化能力,与油剂分子形成的胶束不仅油脂容量体积大而且稳定;FMEE 具有甲酯基的分子结构,与矿物油脂分子结构相类似,根据相似相溶机理,FMEE 对油脂的溶解能力
11、强,因此对矿物油乳化影响也较为明显9;AEO-8 与 PAS80 主要是起到降低纤维表面张力的作用,加速工作液在纤维表面的润湿与铺展,有助于对于纤维之间缝隙处的油污去除10,并且 PAS80 作为阴离子表面活性剂,增大油污微乳颗粒之间静电斥力,大大提高了油污的乳化稳定性。表 2 正交实验结果Tab.2 Orthogonal experimental results序号A/%B/%C/%D/%V1/mLV2/mL1555523.527.52510101020.025.53515151518.022.54105101521.524.05101015519.018.56101551019.519.0
12、7155151017.018.58151051516.518.09151510518.022.5V1K120.50020.66719.83320.167K220.00018.50019.83318.833K317.16718.50018.00018.667R13.3332.1671.8331.500V2K125.16723.33321.50022.833K220.50020.66724.00021.000K319.66721.33319.83321.500R25.5002.6664.1671.833 从表 2 还可知,对于硅油的乳化,根据 V2与极差(R2)大小可得到各因素的影响排列顺序,M8
13、00 用量(A)和 AEO-8 用量(C)的影响较大,其次是 FMEE 用量(B)和 PAS80 用量(D)。这是因为 M800 不仅乳化力强,而且其长烃链疏水基具有非常强的吸附能力,对氨纶表面硅油的置换能力强,使这些硅油分子容易脱附纤维;FMEE 和AEO-8 均具有较为均衡的亲水亲油性能11,亲水基吸附于硅碳表面,亲油基吸附于长烃链,对硅油94第 4 期 鲁 浩.氨纶织物除油剂的制备及其应用性能研究乳化影响也较为明显;PAS80 乳化力较差,可以减弱污垢与氨纶表面的黏附作用,使油污加速分离纤维,对硅油的乳化作用的影响较小。在氨纶混纺织物中氨纶对油剂的吸附能力远远大于其他纤维12。为了获得适
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