紡織纖維用油劑介紹PPT課件

.,1,合成纖維油劑,.,2,目錄Contents,04,17,31,36,41,43,Page,腈綸油劑選用原則,.,3,概述,一、,油劑簡述油劑組分油劑意義發(fā)展概況,1234,.,4,紡絲油劑是用于生產(chǎn)和加工化學纖維的特殊產(chǎn)品。眾所周知，在整個紡織生產(chǎn)過程中，如果沒有紡絲油劑，就沒有化學纖維的生產(chǎn)和加工。在化學纖維行業(yè)，這無疑是大家接受的普遍事實，在天然纖維方面亦如此。,油劑簡述,絲本身帶有保護性潤滑成份。羊毛，帶有自身的油脂。原棉上涂有寶貴的蠟，作為纖維加工助劑。,.,5,抗靜電劑,潤滑劑,乳化劑,表面活性劑,柔軟劑,集束劑,PH值控制劑,其他,抗菌劑,抗氧劑,主組分,副組分,主組分,副組分添加劑,油劑組分,表面活性劑,.,6,油劑重要性,作為假發(fā)原材料的化學纖維，因其要求纖維具有似人發(fā)的優(yōu)良梳理性、柔順性及無靜電的要求，使得用作假發(fā)的化學纖維對油劑的要求更高。,為了順利進行合成纖維紡絲、紡織加工，減少絲束與導絲鉤件摩擦，減少靜電，必須人工賦予纖維一定的柔軟性、平滑性和抗靜電性；,.,7,發(fā)展概況,國外發(fā)展現(xiàn)狀,國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀,未來發(fā)展趨勢,2,3,4,1,發(fā)展歷程,.,8,50年代，以礦物油為主體，再添加乳化劑和抗靜電劑等組成。,60年代，提高了對油劑的耐熱要求，開發(fā)出以脂肪酸酯為主體的第二代油劑。,70年代初期，產(chǎn)生了以脂肪酸酯和PO(環(huán)氧丙烷)/EO(環(huán)氧乙烷)聚醚并用的第三代油劑。,70年代中后期，以PO/EO聚醚為主的第四代油劑。,80、90年代，開發(fā)了改性PO/EO聚醚及具有低摩擦、超耐熱、易潤濕等特種功能的成分和添加劑組成的第五代油劑。,發(fā)展歷程,.,9,國外研究進展,睛綸油劑主要由表面活性劑和其它非表面活性物質(zhì)組成，但起主導作用的是表面活性劑。因此，許多科研部門和生產(chǎn)廠家都在積極地不斷完善表面活性劑自身以及與非表面活性劑的合理復配，不斷更新油劑合成技術(shù)。,抗靜電劑：,烷基醚磷酸酯鹽、烷基硫酸酯鹽應(yīng)用的最多，它們具有良好的抗靜電性和平滑性，而且耐熱性好，熱揮發(fā)性小，可以增加油膜強度。,.,10,烷基磷酸酯鹽：單醋的抗靜電效果好于雙醋；烷基鏈長的摩擦系數(shù)低，平滑性好，抗靜電性較差；鏈短的摩擦系數(shù)較大，平滑性較差，纖維的抗靜電性好，集束性也好。,一般抗靜電效果其電阻小于108歐姆，生產(chǎn)就可以順利進行。,.,11,平滑柔軟劑：,調(diào)整纖維與纖維或纖維與金屬間的摩擦系數(shù)(靜摩擦系數(shù)s。和動摩擦系數(shù)件d)、使纖維具有良好的平滑性、集束性和分纖性。,s的影響最大。s大，纖維的集束性好，平滑性差，s小，纖維的平滑性好，有利于纖維的牽伸。,降低靜摩擦性質(zhì)的順序為:陽離子多元醇醋型非離子陰離子聚乙二醇型非離子礦物油、合成潤滑油。,.,12,國外平滑柔軟劑組分,.,13,日本竹本公司利用協(xié)同效應(yīng)原理，推薦出了具抗靜電劑和平滑柔欽劑多種性能的新型復臺油劑，其品種和性能如下表：,.,14,國內(nèi)對于睛綸油劑的研究起步比較晚，近年來，許多科研部門和生產(chǎn)廠家，從油劑的三要素(抗靜電性、平滑性、柔軟性)出發(fā)，積極地研制新型油劑，開發(fā)了一些性能比較好的油劑組分，有的已應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)；但是，油劑的質(zhì)量由于受單體質(zhì)量不穩(wěn)、品種少、成本高的影響，一直不能在全國各睛綸廠家推廣使用，影響了油劑國產(chǎn)化的進程；合成油劑的主要原料環(huán)氧乙烷和高碳醇，由于質(zhì)量不穩(wěn)定、數(shù)量少，滿足不了需求，需要引進。因此，國內(nèi)既要提高單體質(zhì)量，又要增加產(chǎn)量。,國內(nèi)研究進展,.,15,.,16,油劑的配方，已由過去的通用型向?qū)I(yè)化方向發(fā)展，增強了油劑對各種纖維生產(chǎn)工藝技術(shù)的適應(yīng)性，有利于產(chǎn)品質(zhì)量的提高。對油劑耐熱性能要求越來越高，即油劑的熱穩(wěn)定性好。遇熱不分解，揮發(fā)性小，才能有效地消除靜電、調(diào)整摩擦系數(shù)。同時，為使睛綸纖維產(chǎn)品有良好的透明度，應(yīng)研制滲透性小的油劑。用于油劑的表面活性劑已由低分子量向中、高分子量發(fā)展；利用協(xié)同效應(yīng)原理，不斷完善表面活性劑自身以及與非表面活性劑的合理復配，使合成油劑技術(shù)有了新發(fā)展，油劑性能更加完善,發(fā)展趨勢,.,17,油劑的主組分,二、,抗靜電劑潤滑劑乳化劑,123,.,18,1.靜電的產(chǎn)生,電子轉(zhuǎn)移的結(jié)果,在正常情況下，物體是不帶電的。當兩個物體相互摩擦時，電子從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體上產(chǎn)生電子遷移，一個物體因部分原子失去電子而帶正電，另一個物體因得到電子而帶負電。,帶電量與兩物體介電常數(shù)之差成正比:,表面粗糙的帶正電，表面平滑的帶負電；受強烈摩擦的物體帶正電，摩擦較少的帶負電；導體靜電積累少。,.,19,2.常用抗靜電劑,吸濕型無機鹽：,如Licl、Kcl這類具有潮解性的無機鹽，在低濃度時具有優(yōu)良的吸濕性。,非離子表面活性劑：,聚乙二醇、聚乙二醇脂肪酸酯和醚、脂肪酸甘油酯、烷基酚等。,陰離子表面活性劑：,脂肪酸金屬皂、脂肪酸乙醇胺皂、烷基硫酸鹽、烷基磺化鹽、烷基硫代丁二酸鹽、烷基磷酸鹽、聚氧乙烯烷基磷酸鹽等。,陽離子表面活性劑：,脂肪胺、聚氧乙烯脂肪胺、季按鹽、聚氧乙烯季按鹽。,兩性表面活性劑：,氨基酸和它的鹽、甜菜堿。,.,20,3.抗靜電劑消除靜電的原理,表面活性劑之所以能起到抗靜電作用，是由于表面活性劑能在纖維外層形成界面膜，而界面膜能吸收空氣中的濕氣并供給離子，離子能在此表面上移動，因此能導電防止靜電積聚。,表面活性劑的抗靜電效果和其配向性有關(guān)。良好的抗靜電劑在其使用合理的情況下，纖維表面可生成一連續(xù)的導濕膜。陰離子、陽離子表面活性劑都具有較好的抗靜電效果。非離子表面活性劑雖然在外層也能維持水層，但沒有移動的離子，故其抗靜電效果就不如上述兩者。,表面活性劑要根據(jù)纖維摩擦和帶電的情況選用。如果纖維摩擦后帶正電，則宜選用能給予電子的表面活性劑，這樣可以通過電性中和達到抗靜電的目的。,.,21,當表面活性劑進入纖維內(nèi)部，或在纖維表面不能均勻分布，或使用量不夠時，在纖維表面不能形成連續(xù)的水膜，這樣，抗靜電效果將會減弱。,強離子系統(tǒng)的無機鹽、無機堿對金屬設(shè)備有高腐蝕性；離子系統(tǒng)抗靜電劑（如烷基硫酸鹽）要求在一定濕度下起作用，并且易使纖維發(fā)黃，與其他油劑成分配伍性不佳；,4.抗靜電劑效果分析,效果衰退,纖維表面分子排列愈緊密，抗靜電效果愈不易衰退。反之，則容易衰退。,各種抗靜電劑效果分析,.,22,1.摩擦理論,當兩個固體接觸時，全部負荷加于接觸部分時，造成的局部壓力使接觸面產(chǎn)生粘合以致凝聚。,把凝聚了的兩面剝離開所需的力就是摩擦力。,異種物質(zhì)的凝聚較難，因此拉開它們所需的力較小;同種物質(zhì)易凝聚，拉開它們所用的力較大,在兩個相對移動的摩擦面間加入油劑，使摩擦面被一層油膜隔開，這就是纖維的潤滑。,凝聚學說,摩擦力,摩擦理論,潤滑,.,23,2.摩擦的三種形式,干燥摩擦,干燥摩擦是接觸面之間沒有任何潤滑劑存在時的摩擦。,這時摩擦系數(shù)最大。含油率為0-0.05%的纖維摩擦，可近似看成干燥摩擦。,邊界摩擦,在接觸面中間存在著極薄的油膜，摩擦面被一層不連續(xù)的油膜分開。,含油率0.050.3%者屬于邊界摩擦。,邊界摩擦的接觸模型,流體摩擦,當含油率達0-3%以上時，摩擦面被一層連續(xù)的流體膜隔開，摩擦體間不存在固一固接觸，這時稱為流體摩擦。,流體摩擦模型,介于邊界摩擦與流體摩擦之間的過渡狀態(tài)稱為半邊界摩擦。,.,24,邊界摩擦的接觸模型介紹,式中:A：支承負荷的真正接觸面積;:支承負荷的部分與固體接觸(凝著)的比率;S1:凝著部分的剪切應(yīng)力;S2:油膜的剪切應(yīng)力。,纖維的邊界摩擦程度，主要取決于油劑分子對纖維表面的配向性。配向性好，邊界摩擦小。,.,25,流體摩擦模型介紹,式中:F：剪切力(即摩擦力)，：潤滑劑粘度;A：纖維與導體接觸面積，V：紡絲速度;d：潤滑油膜厚度。,流體潤滑長絲紗的摩擦行為,短絲、毛條邊界摩擦（低摩擦系數(shù)）；長絲的卷繞、加捻流體摩擦（高摩擦系數(shù)）,邊界摩擦在低速高接觸壓力下摩擦系數(shù)最大;流體摩擦在高速時摩擦系數(shù)最大;半邊界摩擦是邊界摩擦與流體摩擦的過渡區(qū)，在這個區(qū)域內(nèi)摩擦系數(shù)呈最低值。,.,26,3.影響摩擦系數(shù)的因素,纖維含油率,隨著纖維含油率和油膜厚度的不同，摩擦方式由干燥摩擦過渡到流體摩擦。,油劑粘度,邊界摩擦時，摩擦力與油劑粘度無關(guān);流體摩擦時，摩擦力與油劑粘度密切相關(guān)，此時，摩擦系數(shù)與粘度對數(shù)呈線性關(guān)系:f=Alog+B,導體和絲束粗糙度,當紡紗速度低于5m/min屬邊界或半邊界摩擦時，導體粗糙度增加，摩擦力也增加;紡紗速度為5一50m/min時，光滑導體摩擦力的增加反而大于粗糙導體。,溫度,一般溫度增加，油劑粘度降低，摩擦系數(shù)隨之降低。但油劑如在高溫下分解發(fā)，油膜層減少，則摩擦系數(shù)上升。,通常利用測定纖維的熱摩擦性能來評價油劑的耐熱性。,潤濕效果,油劑潤濕性好，摩擦力小。,.,27,4.常用潤滑劑,天然潤滑劑,植物油(如蓖麻油、椰子油、甘油三酯)、礦物油(如錠子油、白油)動物油(如抹香鯨油-一元脂肪酸酯、牛油-脂肪酸甘油酚)。,合成潤滑劑,醋(如丁基/異丁基硬脂酸酣、癸二酸酯、三經(jīng)甲基丙烷酯、季戊四醇酯、山梨醇酯)、聚氧乙烯脂肪酸酪、聚醚(各種系列嵌段和無規(guī)聚醚)、合成酯、有機硅。,.,28,(1)耐熱性、抗氧性好；(2)粘度低，而粘度指數(shù)高;(3)能潤濕和擴展在纖維表面;(4)吸附在纖維表面而不是進入纖維內(nèi)部;(5)對機械零部件無腐蝕作用；(6)化學、物理性能穩(wěn)定;(7)乳化性好。,5.選用潤滑劑的條件,.,29,油劑需通過乳化液形式用到纖維上去，而成布以后表面的油劑又要求易于洗凈，以免影響染色，故油劑必須有良好的乳化性能。乳化劑的選擇通常是憑經(jīng)驗，一般原則是：,1.乳化劑選用原則,.,30,2.常用的乳化劑,陰離子型,.,31,油劑的副組分,三、,集束劑柔軟劑PH控制劑其他,1234,.,32,集束劑：集束劑是指提高纖維間抱合性能的助劑。,HJESegrave理論：,作用：一般說纖維間平行移動是摩擦，纖維間的垂直作用即是集束。油劑液膜可促進纖維間的集束性提高，同時也增加了纖維間動摩擦系數(shù)。,常用集束劑：三乙醇胺皂、聚醚、聚氧乙烯脂肪酸酯、蓖麻醇環(huán)氧乙烷加成物等。,.,33,纖維表面吸附柔軟劑后，可降低纖維摩擦系數(shù)，特別對剛性強的纖維，可提高加工性能、織造性能和成品質(zhì)量。,陽離子表面活性劑處理纖維能產(chǎn)生柔軟感。用作柔軟劑的大都是具有16個以上碳數(shù)的疏水基陽離子表面活性劑。,特性,選用原則,.,34,PH值控制劑是用于油劑合成中控制pH值或調(diào)節(jié)酸堿度的一類添加劑；常用的PH值控制劑：酸性的有檸檬酸、山梨酸等等，堿性的有碳酸氫鈉、磷酸氫二鈉等等。,.,35,根據(jù)工藝特殊需要，尚需添加一些助劑：,抗菌劑,防腐劑,抗氧劑,防霉劑,盡管這些添加劑用量很小，但影響極大，往往是油劑成敗的關(guān)鍵。,勻染劑,粘度調(diào)節(jié)劑,1,2,3,4,5,6,其他添加劑,.,36,腈綸油劑選用原則,四、,腈綸簡介腈綸油劑組成腈綸油劑選用原則,123,.,37,腈綸聚丙烯腈纖維（PAN）,腈綸簡介,通常是指用85%以上的丙烯腈與第二和第三單體的共聚物，經(jīng)濕法紡絲或干法紡絲制得的合成纖維。丙烯腈含量在35%85%之間的共聚物紡絲制得的纖維稱為改性聚丙烯腈纖維。,腈綸的特性：,1、彈性極好，似羊毛；蓬松卷曲、柔軟，保暖性優(yōu)于羊毛2、耐曬性優(yōu)良；3、耐酸、氧化劑及其他有機溶劑性較強，但耐堿性較差；4、易染、色澤鮮艷。,.,38,腈綸油劑組成,潤滑劑、抗靜電劑、乳化劑,纖維致密(牽仲)階段前，都呈現(xiàn)出多孔蓬松的結(jié)構(gòu)，若在纖維致密前添加油劑，就使得有相當量的潤滑劑可滲透纖維的孔隙。,在纖維致密狀態(tài)前加入潤滑劑，孔隙致密狀態(tài)之后再加入抗靜電劑。,.,39,腈綸油劑的選用原則,腈綸油劑應(yīng)具備下列使用性能:潤濕性能佳,潤濕速度越快,上油就越容易.平滑性:油劑應(yīng)具有良好的平滑性能,上油后調(diào)節(jié)纖維摩擦系數(shù),改善纖維摩擦特性.,1.腈綸油劑主要組分為陽離子和非離子兩類表面活性劑;2.配制油劑時組分不宜過多,還必須充分考慮組分間的相溶性;3.陽離子型表面活性劑提供抗靜電性和部分柔軟性,非離子表面活性劑提供平滑性、抱和性和部分柔軟性;,選用原則：,.,40,腈綸短纖維的比電阻在108以下(溫度20,相對濕度為65%)就能滿足抗靜電要求；從生物降解性和陽離子型表面活性劑中,兩方面優(yōu)選符合國際新標準的抗靜電劑；一般來說,陽離子表面活性劑大約可分為3種。胺鹽、季銨鹽、雜環(huán)類陽離子表面活性劑；而從生物降解性考慮,分解性表面活性劑的分子中一般含有3種化學結(jié)構(gòu):(1)親油性基團;(2)親水性基團;(3)連接親水基及親油基的具有分解性功能的基團。,抗靜電劑的選用原則,.,41,油劑的評價方法,五、,.,42,油劑性能檢測指標,為了確定油劑對纖維性能的影響,并且考慮到纖維加工設(shè)備的巨大差異,油劑特性的測試需進行多次重復的實驗,而不是采用特殊類型的儀器設(shè)備，只簡單進行一兩次試