一种适用于处理杂环芳纶原丝的成型加工油剂的制作方法

1.本发明涉及一种杂环芳纶制造技术，更具体地说，本发明涉及一种适用于处理杂环芳纶原丝的成型加工油剂，属于化学纤维技术领域。


背景技术：

2.杂环芳纶是一种建立在国产芳纶ⅲ分子结构基础上，经过分子链结构改性形成的三元、四元或五元共聚物纤维。国产芳纶ⅲ是类似于俄罗斯apmoc纤维的一种杂环芳香族聚酰胺纤维。芳纶ⅲ聚合物由对苯二甲酰氯、对苯二胺、5(6)-胺基-2-(4-胺基苯基)苯并咪唑三种单体共聚而成。
3.杂环芳纶（包括芳纶ⅲ）原丝通常经喷丝、凝固、洗涤、上油、干燥等工序制备得到。由于纤维分子链结构不同，对纤维油剂结构与功能的要求也不相同。因此杂环芳纶原丝的成型加工油剂不同于普通对位芳纶（芳纶ⅱ、kevlar、twaron）的油剂，更与其它纤维（锦纶、涤纶、氨纶）的处理油剂不同。
4.目前针对杂环芳纶的油剂处理技术基本都集中于纤维的表面处理，有关芳纶表面处理剂及处理方法的专利文献，例如：1、cn102797152a公开了一种芳纶的表面改性方法，包括表面改性处理剂的配制、涂覆表面处理剂、干燥处理，所述的表面改性处理剂采用特定分子结构式的氟碳硅烷偶联剂溶解在有机溶剂中直接使用，或者采用氟碳活性剂将其乳化分散在水中后直接使用。使用该表面处理剂提高了芳纶与环氧树脂基体的界面性能，改性后的芳纶/环氧复合材料层间剪切强度达到50～58mpa。
5.2、cn10787647a公开了一种芳纶ⅲ的表面处理方法，包括表面改性处理剂的配制、表面处理、干燥等步骤，所述表面处理剂的配制是：将低分子量脂肪族二异氰酸酯或二醇类二缩水甘油醚中的一种或一种以上的物质加入到有机溶剂中，形成质量分数为0.5-5%的均匀溶液。制得的表面处理剂能够提高芳纶ⅲ/环氧复合材料的界面粘接性能，进而提高芳纶ⅲ/环氧复合材料的层间剪切强度，达到45～55mpa。
6.可以看出，现有技术公开的油剂（表面改性剂）主要是针对芳纶ⅲ表面进行改性处理，以提高芳纶与复合材料的界面性能。而改善杂环芳纶（包括芳纶ⅲ）本身的纤维性能，则需要提供一种成型加工油剂，并且该技术在国内外的文献中都未见相关报道。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供一种适用于处理杂环芳纶原丝的成型加工油剂。该油剂同时具有润滑性、分散性、挥发性的特点，用于处理杂环芳纶，既降低了纤维与导丝部件的摩擦系数，也使纤维单丝之间均匀分散，避免单丝粘接，同时也解决了油剂附着在纤维表面形成粘膜，导致纤维内挥发物难以去除的难题。使用该油剂处理杂环芳纶，利于得到性能更优异的纤维。
8.本发明的目的通过下述技术方案实现：一种适用于处理杂环芳纶原丝的成型加工
油剂，由下述按质量百分比计的组分组成：（a）硬脂酸异辛酯：20%～50%；（b）脂肪醇磷酸酯钾盐：15%～40%；（c）聚乙二醇单油酸酯：10%～30%；（d）聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯：5%～15%。
9.进一步的，所述组分（a）硬脂酸异辛酯cas号: 27214-90-0。
10.进一步的，所述组分（b）脂肪醇磷酸酯钾盐为包含下列式（1）、式（2）、式（3）所示化合物中任意两种或三种物质的混合物，其中，r为c2～c
20
的烷基，碳原子数量优选c4～c
16
。碳原子数太少，导致油剂润滑性降低；碳原子数太多，油剂挥发性变差，油剂在纤维表面形成粘膜，导致纤维内溶剂、水分在热处理时难以全部去除。
11.进一步的，所述组分（c）聚乙二醇单油酸酯cas号: 9004-96-0，其分子式：c
18h33
o2.(c2h4o)n.h，分子结构式如下：其中，n代表聚乙二醇的聚合度，且2≤n≤10。聚乙二醇的聚合度优选4≤n≤8。聚合度太小，导致油剂集束性能变差；聚合度太大，油剂粘度变大，难以分散在水中，同时也使油剂易在纤维表面形成粘膜，使纤维内溶剂、水分在热处理时难以全部去除。
12.进一步的，所述组分（d）聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯cas号：9005-65-6。
13.将上述（a）、（b）、（c）、（d）组分加入混合器中，搅拌混合均匀，过滤除去油剂不溶物，即制得本发明适用于处理杂环芳纶原丝的成型加工油剂。
14.本发明用于对杂环芳纶原丝进行上油处理时，是将上述油剂加入到分散机中，再加入去离子水，经高速搅拌剪切，配制成质量浓度0.1%～5%的乳浊液进行使用。
15.本发明具有以下有益效果：1、本发明解决了杂环芳纶原丝在热处理过程中所需要的润滑性问题。使用本发明油剂能有效降低芳纶纤维与导丝部件之间的磨擦力，使纤维强度损失显著降低，利于提高纤维力学性能。
16.2、本发明还解决了杂环芳纶在热处理过程中纤维分散性问题。使用本发明油剂可使纤维原丝具有更好的分散性，在热处理时，纤维单丝受热均匀，得到的产品性能更稳定，更优良。
17.3、本发明同时还解决了油剂在热处理过程中的挥发性问题。纤维在加工过程中，芳纶原丝中的油剂能够在热处理温度（300℃左右）的条件下进行挥发，可有效避免油剂附
着在纤维表面形成粘膜，致使纤维内挥发物难以去除。同时，使用本发明油剂处理杂环芳纶，可获得性能更优异的纤维，纤维拉伸强度可达到31～34cn/dtex。
具体实施方式
18.下面结合实例对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
19.实施例1按照质量百分比计量，配制油剂1kg。各组分为：硬脂酸异辛酯[cas号: 27214-90-0]200g；正丁醇磷酸脂钾盐（由下列式（1a）、式（2a）所示的化合物组成）400g；聚乙二醇单油酸酯[cas号: 9004-96-0]，分子式：c
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o2.(c2h4o)4.h，250g；聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯[cas号：9005-65-6]150g。
[0020]
将上述组分加入混合器中，搅拌混合均匀，过滤除去油剂不溶物，即制得本发明适用于处理杂环芳纶原丝的成型加工油剂。
[0021]
使用时，将上述油剂加入到分散机中，再加入去离子水，经高速搅拌剪切，配制成质量浓度1%的乳浊液，然后对杂环芳纶原丝进行上油处理。
[0022]
实施例2按照质量百分比计量，配制油剂1kg。各组分为：硬脂酸异辛酯[cas号: 27214-90-0]500g；正辛醇磷酸脂钾盐（由下列式（1b）、式（2b）、式（3b）所示的化合物组成）200g；聚乙二醇单油酸酯[cas号: 9004-96-0]，分子式：c
18h33
o2.(c2h4o)5.h，200g；聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯[cas号：9005-65-6]100g。
[0023]
将上述组分加入混合器中，搅拌混合均匀，过滤除去油剂不溶物，即制得本发明适用于处理杂环芳纶原丝的成型加工油剂。
[0024]
使用时，将上述油剂加入到分散机中，再加入去离子水，经高速搅拌剪切，配制成质量浓度0.5%的乳浊液，然后对杂环芳纶原丝进行上油处理。
[0025]
实施例3按照质量百分比计量，配制油剂1kg。各组分为：硬脂酸异辛酯[cas号: 27214-90-0]500g；异戊醇磷酸脂钾盐（由下列式（2c）、式（3c）所示的化合物组成）200g；聚乙二醇单油酸酯[cas号: 9004-96-0]，分子式：c
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o2.(c2h4o)6.h，250g；聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯[cas号：9005-65-6]50g。
[0026]
将上述组分加入混合器中，搅拌混合均匀，过滤除去油剂不溶物，即制得本发明适用于处理杂环芳纶原丝的成型加工油剂。
[0027]
使用时，将上述油剂加入到分散机中，再加入去离子水，经高速搅拌剪切，配制成质量浓度0.1%的乳浊液，然后对杂环芳纶原丝进行上油处理。
[0028]
实施例4按照质量百分比计量，配制油剂1kg。各组分为：硬脂酸异辛酯[cas号: 27214-90-0]250g；异戊醇磷酸脂钾盐（由与实施例3相同的化合物组成）400g；聚乙二醇单油酸酯[cas号: 9004-96-0]，分子式：c
18h33
o2.(c2h4o)6.h，250g；聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯[cas号：9005-65-6]100g。将上述组分加入混合器中，充分搅拌均匀，过滤，制得本发明的杂环芳纶成型加工油剂。
[0029]
将上述组分加入混合器中，搅拌混合均匀，过滤除去油剂不溶物，即制得本发明适用于处理杂环芳纶原丝的成型加工油剂。
[0030]
使用时，将上述油剂加入到分散机中，再加入去离子水，经高速搅拌剪切，配制成质量浓度3%的乳浊液，然后对杂环芳纶原丝进行上油处理。
[0031]
实施例5按照质量百分比计量，配制油剂1kg。各组分为：硬脂酸异辛酯[cas号: 27214-90-0]200g，正丁醇磷酸脂钾盐（由与实施例1相同的化合物组成）400g；聚乙二醇单油酸酯[cas号: 9004-96-0]，分子式：c
18h33
o2.(c2h4o)6.h，250g；聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯[cas号：9005-65-6]150g。
[0032]
将上述组分加入混合器中，搅拌混合均匀，过滤除去油剂不溶物，即制得本发明适用于处理杂环芳纶原丝的成型加工油剂。
[0033]
使用时，将上述油剂加入到分散机中，再加入去离子水，经高速搅拌剪切，配制成质量浓度2%的乳浊液，然后对杂环芳纶原丝进行上油处理。
[0034]
实施例6按照质量百分比计量，配制油剂1kg。各组分为：硬脂酸异辛酯[cas号: 27214-90-0]450g，正庚醇磷酸脂钾盐（由下列式（1d）、式（2d）、式（3d）所示的化合物组成）150g；聚乙二醇单油酸酯[cas号: 9004-96-0]，分子式：c
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o2.(c2h4o)7.h，300g；聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯[cas号：9005-65-6]100g。
[0035]
将上述组分加入混合器中，搅拌混合均匀，过滤除去油剂不溶物，即制得本发明适
用于处理杂环芳纶原丝的成型加工油剂。
[0036]
使用时，将上述油剂加入到分散机中，再加入去离子水，经高速搅拌剪切，配制成质量浓度5%的乳浊液，然后对杂环芳纶原丝进行上油处理。
[0037]
实施例7按照质量百分比计量，配制油剂1kg。各组分为：硬脂酸异辛酯[cas号: 27214-90-0]400g，正辛醇磷酸脂钾盐（由与实施例2相同的化合物组成）380g；聚乙二醇单油酸酯[cas号: 9004-96-0]，分子式：c
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o2.(c2h4o)8.h，100g；聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯[cas号：9005-65-6]120g。
[0038]
将上述组分加入混合器中，搅拌混合均匀，过滤除去油剂不溶物，即制得本发明适用于处理杂环芳纶原丝的成型加工油剂。
[0039]
使用时，将上述油剂加入到分散机中，再加入去离子水，经高速搅拌剪切，配制成质量浓度5%的乳浊液，然后对杂环芳纶原丝进行上油处理。
[0040]
实施例8按照质量百分比计量，配制油剂1kg。各组分为：硬脂酸异辛酯[cas号: 27214-90-0]400g，乙醇磷酸脂钾盐（由下列式（1e）、式（2e）所示的化合物组成）300g；聚乙二醇单油酸酯[cas号: 9004-96-0]，分子式：c
18h33
o2.(c2h4o)2.h，200g；聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯[cas号：9005-65-6]100g。
[0041]
将上述组分加入混合器中，搅拌混合均匀，过滤除去油剂不溶物，即制得本发明适用于处理杂环芳纶原丝的成型加工油剂。
[0042]
使用时，将上述油剂加入到分散机中，再加入去离子水，经高速搅拌剪切，配制成质量浓度4%的乳浊液，然后对杂环芳纶原丝进行上油处理。
[0043]
实施例9按照质量百分比计量，配制油剂1kg。各组分为：硬脂酸异辛酯[cas号: 27214-90-0]450g，正十六醇磷酸脂钾盐（由下列式（2f）、式（3f）所示的化合物组成）250g；聚乙二醇单油酸酯[cas号: 9004-96-0]，分子式：c
18h33
o2.(c2h4o)
10
.h，150g；聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯[cas号：9005-65-6]150g。
[0044]
将上述组分加入混合器中，搅拌混合均匀，过滤除去油剂不溶物，即制得本发明适用于处理杂环芳纶原丝的成型加工油剂。
[0045]
使用时，将上述油剂加入到分散机中，再加入去离子水，经高速搅拌剪切，配制成质量浓度2.5%的乳浊液，然后对杂环芳纶原丝进行上油处理。
[0046]
实施例10按照质量百分比计量，配制油剂1kg。各组分为：硬脂酸异辛酯[cas号: 27214-90-0]400g，正二十醇磷酸脂钾盐（由下列式（2g）、式（3g）所示的化合物组成）300g；聚乙二醇单油酸酯[cas号: 9004-96-0]，分子式：c
18h33
o2.(c2h4o)3.h，220g；聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯[cas号：9005-65-6]80g。
[0047]
将上述组分加入混合器中，搅拌混合均匀，过滤除去油剂不溶物，即制得本发明适用于处理杂环芳纶原丝的成型加工油剂。
[0048]
使用时，将上述油剂加入到分散机中，再加入去离子水，经高速搅拌剪切，配制成质量浓度3.5%的乳浊液，然后对杂环芳纶原丝进行上油处理。
[0049]
对比例1本对比例为与实施例1进行比较的对比例（硬脂酸异辛酯含量低于最小计量）。按照质量百分比计量，配制油剂1kg。各组分为：硬脂酸异辛酯[cas号: 27214-90-0]150g；正丁醇磷酸脂钾盐（由与实施例1相同的化合物组成）400g；聚乙二醇单油酸酯[cas号: 9004-96-0]，分子式：c
18h33
o2.(c2h4o)4.h，300g；聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯[cas号：9005-65-6]150g。
[0050]
将上述组分加入混合器中，搅拌混合均匀，过滤除去油剂不溶物，即制得处理杂环芳纶原丝的成型加工油剂。
[0051]
使用时，将上述油剂加入到分散机中，再加入去离子水，经高速搅拌剪切，配制成质量浓度1%的乳浊液，然后对杂环芳纶原丝进行上油处理。
[0052]
对比例2本对比例为与实施例1进行比较的对比例（正丁醇磷酸脂钾盐含量超过最大计量）。按照质量百分比计量，配制油剂1kg。各组分为：硬脂酸异辛酯[cas号: 27214-90-0]200g；正丁醇磷酸脂钾盐（由与实施例1相同的化合物组成）450g；聚乙二醇单油酸酯[cas号: 9004-96-0]，分子式：c
18h33
o2.(c2h4o)4.h，200g；聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯[cas号：9005-65-6]150g。
[0053]
将上述组分加入混合器中，搅拌混合均匀，过滤除去油剂不溶物，即制得处理杂环芳纶原丝的成型加工油剂。
[0054]
使用时，将上述油剂加入到分散机中，再加入去离子水，经高速搅拌剪切，配制成质量浓度1%的乳浊液，然后对杂环芳纶原丝进行上油处理。
[0055]
对比例3本对比例为与实施例1进行比较的对比例（聚乙二醇单油酸酯含量超过最高计量）。按照质量百分比计量，配制油剂1kg。各组分为：硬脂酸异辛酯[cas号: 27214-90-0]200g；正丁醇磷酸脂钾盐（由与实施例1相同的化合物组成）300g；聚乙二醇单油酸酯[cas号: 9004-96-0]，分子式：c
18h33
o2.(c2h4o)4.h，350g；聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯[cas号：9005-65-6]150g。
[0056]
将上述组分加入混合器中，搅拌混合均匀，过滤除去油剂不溶物，即制得处理杂环芳纶原丝的成型加工油剂。
[0057]
使用时，将上述油剂加入到分散机中，再加入去离子水，经高速搅拌剪切，配制成质量浓度1%的乳浊液，然后对杂环芳纶原丝进行上油处理。
[0058]
对比例4本对比例为与实施例1进行比较的对比例（不含组分聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯）。按照质量百分比计量，配制油剂1kg。各组分为：硬脂酸异辛酯[cas号: 27214-90-0]350g；正丁醇磷酸脂钾盐（由与实施例1相同的化合物组成）400g；聚乙二醇单油酸酯[cas号: 9004-96-0]，分子式：c
18h33
o2.(c2h4o)4.h，250g。
[0059]
将上述组分加入混合器中，搅拌混合均匀，过滤除去油剂不溶物，即制得处理杂环芳纶原丝的成型加工油剂。
[0060]
使用时，将上述油剂加入到分散机中，再加入去离子水，经高速搅拌剪切，配制成质量浓度1%的乳浊液，然后对杂环芳纶原丝进行上油处理。
[0061]
实验例将实施例1-10及对比例1-4获得的油剂，按配制成的相应乳浊液用于对杂环芳纶原丝进行上油处理（采用常规的纤维上油方式），原丝纤维上油后经热处理工艺得到的成品丝纤维，依据企业标准（q/91510132587572760x
•
001-2018），对纤维强度、毛丝等级、纤维柔软性、纤维分散性进行测试，测试结果参见表1。
[0062]
1）从表1中实施例1-10的数据可以看出，脂肪醇磷酸酯钾盐中r的碳原子数量优选为c4～c16，聚乙二醇单油酸酯中聚乙二醇的聚合度优选为4≤n≤8。
[0063]
2）表1中实施例1与对比例1-4的数据显示，硬脂酸异辛酯含量低于最小计量时，得到的纤维毛丝等级很差，强度也很低。这是因为硬脂酸异辛酯主要起润滑作用，其含量低，纤维磨损严重。对比例2、3得到的纤维性能均差，这是因为不论正丁醇磷酸脂钾盐含量超过最大计量，还是聚乙二醇单油酸酯含量超过最高计量，都导致纤维集束严重，分散性差，从而得到的纤维性能不好。对比例4中不含组分聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯，致使油剂在水中乳化性不好，导致得到的纤维性能很差。