抗靜電劑的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種抗靜電劑的制備方法，所述抗靜電劑的原料包括如下質(zhì)量份組成：Gemini表面活性劑5-12%；高分子量鏈烷基醇磷酸酯2-10%；聚酯1-2%；其中，高分子量鏈烷基醇磷酸酯表面活性劑是將含有羥基的有機(jī)化合物與磷化劑，進(jìn)行酯化制備而成。制成的抗靜電劑，水中溶解性良好，制成產(chǎn)品穩(wěn)定，起泡性小，具有良好的耐熱性和耐酸堿性，抗靜電效果良好，且制備相對簡單，原料易得，成本較低。
【專利說明】抗靜電劑的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種抗靜電劑的制備方法。主要用于羊毛、合成纖維加工中，可消除或減少紡織加工過程中的靜電現(xiàn)象，也可用于后整理及織造過程，消除摩擦所起的靜電。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著合成纖維的快速發(fā)展，在紡織品中的比例越來越大，地位越來越重要。由于合成纖維具有吸濕性小、導(dǎo)電性差、摩擦系數(shù)大等特點(diǎn)，在制造加工和消費(fèi)過程中所產(chǎn)生的靜電問題及其危害不斷增加。在紡織品的生產(chǎn)過程中，靜電不僅會導(dǎo)致纖維之間相互纏繞和飛揚(yáng)現(xiàn)象，而且機(jī)器部件會運(yùn)轉(zhuǎn)異常，使加工難以進(jìn)行。在服裝使用過程中，靜電使服裝易于沾污和相互粘貼，甚至產(chǎn)生電火花，嚴(yán)重影響服裝的美觀和舒適性。此外，服裝所產(chǎn)生的靜電還可能干擾電子儀器的正常操作，如醫(yī)院手術(shù)室中使用的紡織品若帶靜電則會使病人在手術(shù)中受到意外傷害。因此，紡織品的抗靜電技術(shù)顯得非常重要。纖維材料在受到拉伸、壓縮、電場感應(yīng)、熱風(fēng)干燥、氣流輻射以及相互摩擦?xí)r都會產(chǎn)生靜電，但是纖維之間的相互摩擦是產(chǎn)生靜電的最主要的原因。為了抑制紡織品的靜電現(xiàn)象，雖然可以采用纖維改性、混紡和交紡等技術(shù)手段，但是對紡織品進(jìn)行抗靜電整理則因具有加工方便、成本低廉和適用性廣的特點(diǎn)而得到普遍應(yīng)用?？轨o電整理作用機(jī)理主要表現(xiàn)在兩個方面，一是減少纖維間的摩擦，抑制靜電的產(chǎn)生，降低表面電阻率，表面電阻率是平行于材料表面上電流方向的電位梯度與表面單位寬度上的電流之比，其單位為歐姆(Ω )。這種類型的抗靜電技術(shù)主要是依靠離子傳導(dǎo)，可以將材料的表面電阻率從IO14 — 1016Ω降至IO8 — IOkiQ。二是提高靜電逸散速度。采用噴灑、浸潰、浸軋的加工方式施加于紡織品，使纖維具有抗靜電性。
[0003]現(xiàn)有的抗靜電劑按離子性分類為:陰離子型、陽離子型、兩性離子型、非離子型幾大類。
[0004]陰離子抗靜電劑主要包括硫酸酯鹽和磷酸酯鹽等。硫酸酯鹽的水溶性好，除具有抗靜電效果外，還可用作乳化劑，但是它對氧和熱不太穩(wěn)定，難以應(yīng)用于高速高溫紡絲工藝。
[0005]陽離子型抗靜電劑主要包括各種胺鹽、季銨鹽和烷基咪唑啉鹽等，其中又以季銨鹽應(yīng)用最為廣泛。但在制條、紡紗、織造過程中除用抗靜電劑外還用到好多別的助劑，而且多數(shù)為陰離子性，所以陽離子型抗靜電劑在大多數(shù)情況下不能使用。此外，由于陽離子型抗靜電劑多為含氮化合物，在高溫環(huán)境中易于變色，使纖維著色，影響纖維及其織物的染色，同時還易使紡機(jī)生銹。
[0006]兩性離子型抗靜電劑主要包括氨基酸型、甜菜堿型和咪唑啉型。與陽離子型表面活性劑類似，由于兩性表面活性含有氮元素，在高溫環(huán)境中易于變色，使得纖維著色，影響纖維及其織物的著色。
[0007]非離子型抗靜電劑主要有聚環(huán)氧乙烷烷基醚、聚環(huán)氧乙烷烷基苯醚、聚環(huán)氧乙烷脂肪酸酯甘油的脂肪酸酯、山梨糖醇酐的脂肪酸酯、聚環(huán)氧乙烷山梨糖醇酐脂肪酸酯和胺或酰胺的環(huán)氧乙烷加合物等。非離子型抗靜電劑對纖維吸附性較差且自身不能電離，抗靜電作用較差，作為抗靜電組分必須和離子型抗靜電劑配合使用。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008]本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種抗靜電劑的制備方法，制成的抗靜電齊U，水中溶解性良好，制成產(chǎn)品穩(wěn)定，起泡性小，具有良好的耐熱性和耐酸堿性，抗靜電效果良好，且制備相對簡單，原料易得，成本較低。
[0009]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
一種抗靜電劑的制備方法，所述抗靜電劑的原料包括如下質(zhì)量份組成:
Gemini表面活性劑5-12%
高分子量鏈烷基醇磷酸酯2-10%
聚酯1-8%
其中，高分子量鏈烷基醇磷酸酯表面活性劑是將含有羥基的有機(jī)化合物，如脂肪醇，烷醇酰胺，乙氧基化脂肪醇或烷基酚等，與磷化劑，如聚磷酸，P2O5, POCl3, PCl3等，進(jìn)行酯化制備。因?yàn)榱姿崾侨?，所以酯化產(chǎn)物中可能含有單酯、雙酯或三酯，一般是各種酯的混合物。
[0010]本發(fā)明采用油醇聚氧乙烯醚(C14、C16伯醇)與五氧化二磷反應(yīng)，摩爾比控制在3_3.5:1。
[0011]其中油醇聚氧乙烯醚的制備采用混合的C14伯醇、C16伯醇、油醇為原料，在高壓下與環(huán)氧乙烷加成制備混合脂肪醇聚氧乙烯醚，其中EO與脂肪醇的摩爾比為2?3:1。原料中C14伯醇、C16伯醇、油醇的混合摩爾比為0.f 10:0.f 10:1。
[0012]反應(yīng)操作條件
反應(yīng)條件如加料方式、投料比、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間等對磷化產(chǎn)物的組成及性能有不同程度的影響；
當(dāng)磷酸化試劑為五氧化二磷時，五氧化二磷極易吸潮結(jié)塊，又因磷酸化反應(yīng)屬于放熱反應(yīng)，加料后更易結(jié)塊，造成反應(yīng)不均勻、不完全。如果一次性粉狀加料，反應(yīng)過于劇烈，局部溫度過高，產(chǎn)品色澤加深，影響產(chǎn)品質(zhì)量。本發(fā)明采用分3-5次加料方式。并在反應(yīng)期間用氮?dú)獗Ｗo(hù)。
[0013]原料的摩爾投料比對磷酸化產(chǎn)物的組成有著顯著的影響。兩者摩爾投料比越大，產(chǎn)物中磷酸單酯含量越低，磷酸雙酯含量越高。理論上投料比再高，還能生成磷酸三酯。但在實(shí)際反應(yīng)中，產(chǎn)物為磷酸單酯、磷酸雙酯、焦磷酸及磷酸的混合物，有時也含有少量磷酸三酯。本發(fā)明摩爾比控制在3-3.5:1。
[0014]磷酸化反應(yīng)溫度高則酯化率高，溫度低不利于反應(yīng)酯化率的提高。但溫度太高會造成產(chǎn)品色澤加深，要選擇合適的磷酸化溫度。本發(fā)明溫度控制在60-65°C。
[0015]油醇聚氧乙烯醚與五氧化二磷反應(yīng)時。隨著反應(yīng)時間延長，磷酸單酯含量增加，磷酸雙酯含量減少，磷酸含量下降、總酸值增加，總轉(zhuǎn)化率提高，產(chǎn)品色澤會加深。磷酸單酯鹽的吸濕性和抗靜電性優(yōu)于磷酸雙酯鹽，并且有優(yōu)異的水溶性。磷酸雙酯鹽的滲透性與平滑性好于磷酸單酯鹽。這一現(xiàn)象與磷酸單雙酯鹽的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。磷酸單酯鹽具有兩個0_，吸濕性和親水性較磷酸雙酯鹽更強(qiáng)，在編絲過程中，能夠更好地逸散纖維表變產(chǎn)生的電荷，抗靜電效果更好。磷酸雙酯鹽具有兩個疏水基，可以在界面上形成排列緊密的定向吸附層，降低表面張力和能力比磷酸單酯鹽強(qiáng)，滲透性更好。磷酸化產(chǎn)物中的磷酸雙酯鹽越多，產(chǎn)物滲透性越好，磷酸單酯鹽越多，產(chǎn)物溶解性越好。焦磷酸酯鹽的抗電性和滲透性很差，含量過高嚴(yán)重影響產(chǎn)品性能。本發(fā)明反應(yīng)時間控制在4-5小時。
[0016]本發(fā)明采用Gemini表面活性劑的理由是:Gemini表面活性劑具有很高的表面活性，經(jīng)典表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)，是由一個親水基團(tuán)和一個疏水基團(tuán)構(gòu)成的不對稱的“兩親”結(jié)構(gòu)。而Gemini表面活性劑(國內(nèi)稱為雙聯(lián)或?qū)\連表面活性劑)的結(jié)構(gòu)較為特殊，其分子中至少含有兩個親水基(離子或極性基團(tuán))和兩條疏水鏈，在其親水基或靠近親水基處，由聯(lián)接基團(tuán)通過化學(xué)鍵聯(lián)接在一起。
【權(quán)利要求】
1.一種抗靜電劑的制備方法，其特征在于:所述抗靜電劑的原料包括如下質(zhì)量份組成: Gemini表面活性劑5-12% ； 高分子量鏈烷基醇磷酸酯2-10% ； 聚酯1-8% ； 其中，高分子量鏈烷基醇磷酸酯表面活性劑是將含有羥基的有機(jī)化合物與磷化劑，進(jìn)行酯化制備而成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗靜電劑的制備方法，其特征在于，所述含有羥基的有機(jī)化合物為脂肪醇，烷醇酰胺，乙氧基化脂肪醇或烷基酚。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗靜電劑的制備方法，其特征在于，所述磷化劑為聚磷酸，P2O5, POCl3 或 PC13。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗靜電劑的制備方法，其特征在于，所述高分子量鏈烷基醇磷酸酯表面活性劑采用油醇聚氧乙烯醚與五氧化二磷反應(yīng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種抗靜電劑的制備方法，其特征在于，所述高分子量鏈烷基醇磷酸酯表面活性劑制備過程中，油醇聚氧乙烯醚與五氧化二磷的投料摩爾比控制在3-3.5:1，反應(yīng)溫度控制在60-65°C，反應(yīng)時間控制在4_5小時。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的一種抗靜電劑的制備方法，其特征在于，所述油醇聚氧乙烯醚的制備采用混合的C14伯醇、C16伯醇、油醇為原料，與環(huán)氧乙烷加成制備混合脂肪醇聚氧乙烯醚，其中EO與脂肪醇的摩爾比為2~3:1，原料中C14伯醇、C16伯醇、油醇的混合摩爾比為0.1~10:0.1~10:1。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種抗靜電劑的制備方法，其特征在于，所述高分子量鏈烷基醇磷酸酯表面活性劑制備過程中，五氧化二磷分3-5次加入反應(yīng)容器中，并在反應(yīng)期間用氮?dú)獗Ｗo(hù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-5之一所述的一種抗靜電劑的制備方法,其特征在于,所述Gemini表面活性劑結(jié)構(gòu)為:
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種抗靜電劑的制備方法，其特征在于，所述Gemini表面活性劑結(jié)構(gòu)為:
【文檔編號】D06M15/507GK103741465SQ201310669398
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月11日
【發(fā)明者】徐美君, 查鵬程 申請人:江陰市尼美達(dá)助劑有限公司