化學(xué)纖維油劑的研究與開發(fā)

為了消除摩擦引起的靜摩擦，降低系數(shù)，絲綢需要適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度集中性、平滑性和分散性，以消除摩擦引起的靜摩擦。為了良好的紡織性和加工性，需要添加適當(dāng)?shù)挠蛣?。因?化學(xué)纖維油劑(化纖油劑)的用量隨化學(xué)纖維產(chǎn)量的增長而增長?；w油劑的用量因化纖品種而異,普通長絲紡絲油劑用量一般為纖維質(zhì)量的0.2%~1.5%,高速紡為0.15%~0.5%,異形絲及部分丙綸長絲紡絲油劑用量為1.5%~2.0%,后紡油劑的用量一般為1.5%~2.5%,短纖維紡絲油劑的用量為1%。2008年世界化學(xué)纖維產(chǎn)量為3960萬t(除聚烯烴纖維外合成纖維為3680萬t,纖維素纖維280萬t),耗用各種油劑40萬~45萬t。盡管化纖油劑在化纖生產(chǎn)中的用量很小,但它對(duì)纖維的質(zhì)量起著舉足輕重的作用。因此,美國、德國、英國、日本等國家對(duì)化纖油劑的研究一直很活躍,不僅研制出不少新型高效油劑,還運(yùn)用復(fù)配技術(shù)開發(fā)出抗靜電性好、平滑性與集束性比較理想的復(fù)合型油劑1國外的發(fā)展1.1脂肪酸酯及環(huán)氧丙烷/環(huán)氧乙烷第2代油劑化纖油劑的發(fā)展至今已有5代。20世紀(jì)50年代采用常規(guī)紡絲工藝制造普通滌綸長絲、錦綸絲,第1代油劑以礦物油為主,再添加乳化劑和抗靜電劑組成。20世紀(jì)60年代制造變形絲和工業(yè)用絲時(shí),提高了油劑的耐熱要求,開發(fā)出以脂肪酸酯為主體的第2代油劑。20世紀(jì)70年代初期到中期,為適應(yīng)以大卷裝和錠子式變形為主的工藝,開發(fā)了以脂肪酸酯和環(huán)氧丙烷/環(huán)氧乙烷、聚醚并用的第3代油劑。20世紀(jì)70年代中期到后期,高速紡工藝采用以環(huán)氧丙烷/環(huán)氧乙烷聚醚為主的第4代油劑。從20世紀(jì)80年代以后,化纖長絲發(fā)展到高速、超高速化及多功能型纖維,相適應(yīng)地開發(fā)了改性環(huán)氧丙烷/環(huán)氧乙烷聚醚及有低摩擦、超耐熱、易濕潤等特種功能的成分和添加劑組成的第5代油劑。1.2其他油劑生產(chǎn)廠家國外較大的油劑生產(chǎn)廠家有:日本松本油脂公司,年產(chǎn)量約5萬t,其中合成纖維油劑約2.25萬t。日本竹本油脂公司,油劑產(chǎn)量占日本應(yīng)用市場的50%。松本、竹本生產(chǎn)的油劑占日本油劑總產(chǎn)量70%以上,大量出口到我國等國。另外,日本三洋化成油脂公司、三菱油化公司、日本油脂公司、三好油脂公司等也生產(chǎn)油劑。除日本外,Hoechs公司、Henkel公司、BASF公司、Stochauscn公司、Santet公司、Bayer公司,DAKO公司等都是規(guī)模較大的油劑生產(chǎn)廠家。他們除向我國出口油劑之外,還供應(yīng)東南亞、歐洲和美國。Henkel公司是德國第四大化學(xué)企業(yè),生產(chǎn)多種長絲油劑和各種POY-DTY油劑。美國大祥公司年生產(chǎn)絲織工業(yè)用助劑約1.5萬t,也向我國供應(yīng)部分POY油劑。英國維克公司生產(chǎn)T-20后紡油劑,英國卜內(nèi)門公司生產(chǎn)滌綸短纖油劑,他們連同竹本油脂公司、松本油脂公司、Hoechst公司、BASF、Bayer、Henkel公司、亨斯邁、科萊恩等企業(yè)一起,引領(lǐng)油劑品種新品開發(fā)。外國公司在我國市場上銷售的滌綸紡絲油劑產(chǎn)品牌號(hào)見表1。2化纖油劑關(guān)鍵組分的確定目前,我國的化纖油劑產(chǎn)業(yè)已具有一定的規(guī)模和基礎(chǔ)我國合成這些油劑的大部分企業(yè)技術(shù)設(shè)備陳舊落后、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)、品種不多、成本高,存在復(fù)配分層、泡沫較多、pH不穩(wěn)定、耐熱性較差、乳液易腐敗等問題化纖油劑的研發(fā)都是從油劑的抗靜電性、平滑性和柔軟性等要素出發(fā),把不同的表面活性劑和其它具有某種功能的添加劑或助劑混合組成。化纖油劑關(guān)鍵組分是作為抗靜電劑和平滑柔軟劑的表面活性劑。因此,不斷完善這些表面活性劑和不斷更新油劑合成技術(shù)是當(dāng)前開發(fā)新型高效油劑的基礎(chǔ)。目前我國開發(fā)和生產(chǎn)的抗靜電劑和平滑柔軟劑的種類已不少。從化學(xué)組成看,用作抗靜電劑的有烷基磷酸酯三乙醇胺、聚氧乙烯蓖麻油、烷基磷酸酯鉀鹽、三羥乙基甲基季銨甲基硫酸鹽等。國產(chǎn)的平滑柔軟劑有辛烷基聚氧乙烯醚、山梨糖醇酐硬脂酸單酯、聚氧乙烯硬脂酸木糖醇酯、脂肪醇聚氧乙烯、二硬脂酰胺三乙胺基環(huán)氧丙烷季銨氯化物、硬脂酸聚氧乙烯酯、山梨糖醇酐油脂酯和山梨糖醇酐硬脂酸酯聚氧乙烯醚等。3我國個(gè)人月內(nèi)裝料市場具有積極影響,但滌綸長絲油劑市場仍將更加活躍(1)在全球紡織貿(mào)易市場,我國占有1/3左右的市場份額,并且在相當(dāng)長時(shí)間里,這種格局不會(huì)改變每加工100kg纖維,全球范圍內(nèi)助劑平均使用量為7kg,美國、英國、德國、日本等發(fā)達(dá)國家則平均使用15kg各種助劑,而我國僅4kg,還遠(yuǎn)低于世界平均水平(2)隨著我國紡織品質(zhì)量的提升,紡織助劑行業(yè)將迎來一個(gè)發(fā)展的好時(shí)機(jī)。近年來化纖,特別是合成纖維產(chǎn)能增加很大,隨著合成纖維工業(yè)進(jìn)入新型合成纖維及差別化纖維時(shí)期,合成纖維生產(chǎn)走向多品種、小批量、高速度階段,而化纖紡絲油劑作為紡絲加工過程中必需的與之配合的新型助劑,成為很重要的化工產(chǎn)品。(3)我國紡織服裝內(nèi)需市場還有巨大空間和潛力。國內(nèi)市場是我國紡織業(yè)發(fā)展的第一驅(qū)動(dòng)力。我國規(guī)模以上紡織企業(yè)內(nèi)銷比重已由2000年的67%提高到目前的77%。從衣著類消費(fèi)來看,盡管我國人均纖維消費(fèi)量已從2000年的7.5kg增長到2007年的16kg左右此外,我國內(nèi)需市場還存在新的增長點(diǎn)——產(chǎn)業(yè)用紡織品。譬如在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、衛(wèi)生醫(yī)藥等領(lǐng)域可以廣泛應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)用紡織品的銷售額,目前在我國紡織大行業(yè)中只占到15%,而隨著國家加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)政策效果的逐步顯現(xiàn),預(yù)計(jì)今后3年產(chǎn)業(yè)用紡織品會(huì)以更快速度發(fā)展,市場前景廣闊隨著國內(nèi)就業(yè)狀況得到穩(wěn)定,內(nèi)需市場仍將實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定增長。同時(shí),隨著國家采取一系列促消費(fèi)、惠民生措施,直接鼓勵(lì)消費(fèi)和增加在三農(nóng)、社會(huì)保障等方面的投入,改善城鄉(xiāng)居民生活水平,都將進(jìn)一步增加內(nèi)需市場的活力。紡織印染助劑產(chǎn)品會(huì)隨著紡織品內(nèi)需市場的擴(kuò)大,內(nèi)銷形勢(shì)也將更好。預(yù)計(jì)到2012年我國紡織助劑的產(chǎn)量可望達(dá)到116.0萬t,銷售額約232.9億元(4)只要提高質(zhì)量,滌綸長絲油市場可成倍增長。目前大型化纖廠的長絲油劑還主要依賴進(jìn)口。小化纖廠為在競爭中降低成本,大多選用國產(chǎn)油劑。目前DTY絡(luò)筒油劑的國產(chǎn)化率約在80%左右,POY油劑的國產(chǎn)化率約50%,FDY細(xì)旦絲油劑約占40%,滌綸工業(yè)長絲油劑國產(chǎn)化率低于30%。就滌綸成品油劑而言,國內(nèi)滌綸長絲近年已占纖維總量的60%,滌綸長絲油劑使用量已占油劑總量的45%。滌綸長絲油劑一般是由各種基礎(chǔ)油和各類表面活性劑組成,需兼顧潤滑性、抗靜電性、耐熱性、粘性,使相互矛盾的性能要求得到均衡滿足,有時(shí)組分多達(dá)十幾種。因此,研究組分性能、掌握微乳化技術(shù)、復(fù)配方增效、匹配化纖生產(chǎn)工藝等是滌綸長絲油劑研制過程中需要不斷研究和解決的問題。(5)滌綸短纖維油劑國產(chǎn)化率亟待提高。滌綸短纖維油劑不但要滿足化纖廠生產(chǎn),而且還要滿足紡織廠后加工的需要,開發(fā)難度大,國產(chǎn)化率較低。上海石化、遼陽石化、儀征化纖等大化纖廠,原料為優(yōu)質(zhì)聚酯,拉伸速度快,大部分選用從日本竹本油脂公司和松本公司進(jìn)口的油劑,占總用量的80%(近年來也有使用德國Schill+Seilacher公司——簡稱雙S公司的油劑)。另一類小化纖廠,原料是大化纖廠的廢料和聚酯廢瓶,拉伸速度慢,初期都選用SN、脂肪醇聚氧乙烯醚和甘油三組分復(fù)配而成的第一代短纖維油劑,20世紀(jì)90年代以烷基磷酸酯為抗靜電劑油劑問世及表面活性劑工業(yè)的發(fā)展,帶動(dòng)國產(chǎn)滌綸短纖維油劑進(jìn)入第二代,同時(shí)小化纖廠的生產(chǎn)能力迅速擴(kuò)大,拉伸速度提高,所以基本上都選用第二代國產(chǎn)油劑4應(yīng)在油分散劑的市場上預(yù)測(cè)4.1dty油劑生產(chǎn)2008年國內(nèi)長絲總產(chǎn)量1283萬t,POY占63%為808萬t。以95%加彈(5%直接織布),2%的廢絲率計(jì)算,實(shí)際加彈POY為752萬t。以90%加油劑生產(chǎn)計(jì)算(10%生產(chǎn)無油絲),實(shí)際上油用POY為677萬t。再以平均上油率2.7%計(jì)算,需要DTY油劑18.3萬t。用同樣方法預(yù)估2010年和2011年DTY油劑需求量,見表3。4.2fdy油劑有效含量2008年FDY產(chǎn)量410萬t,上油率1%,油劑有效含量92%,需要FDY油劑4.5萬t。用同樣方法預(yù)估2010年和2011年FDY油劑需求量,見表3。4.3再生紡絲油劑供給側(cè)t2008年短纖產(chǎn)能1093萬t/a,以產(chǎn)能利用率75%計(jì)算,實(shí)際產(chǎn)量為819萬t。其中大化原生紡400萬t,再生紡419萬t。再生紡中,約有60%為紡棉型產(chǎn)品,約為250萬t,加上原生紡織400萬t,紡棉型短纖650萬t,紡中空短纖169萬t。以紡棉型短纖650萬t估算,油劑(以陰離子為主)上油率為0.15%,加上一定的損耗,實(shí)際油耗以0.2%計(jì),需油劑1.3萬t(