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氨綸生產中,以聚醚型氨綸來說,MDI與PTMEG屬於主原料,DMAC是可回收利用的溶劑,嚴格來說,除這三種物質之外的其他物料均屬於輔料,主要包括以胺類、醇類為主的擴鏈劑,還有各種改善纖維物理性能的添加劑,氨綸用添加劑種類繁多,這期我就試著將幾種常用的添加劑做個簡單總結,讓我們開始!
一、防黃劑(HN-150)
中文名稱:防黃劑HN-150
化學名稱:雙(N,N-二甲基醯肼氨基-4-苯基)甲烷
分子式:C19H26N602
具體的物化指標如下:
由於氨綸分子鏈上含有大量的氨基等反應性基團,在高溫定型或儲存使用過程中容易變黃,影響成品,特別是螢光增白面料或淺色面料的品質。
同時,為了改善氨綸紡絲性能,在織造過程中使用的矽油類潤滑劑和其他助劑隨著時間的推移會自然降解,致使纖維變黃。
再一個,常規染料不易讓氨綸上色,因此在面料染色還原後,還原劑清洗不充分的情況下,也會出現泛黃現象。
二、消光劑(二氧化鈦)
一般情況下,氨綸纖維(包括其他化學纖維)表面都具有較強的光澤,這些光澤有時反而影響織物外觀,改善方法一般是在紡絲前將消光劑加入紡絲溶液或者熔體中,經紡絲成型,使纖維散射光線而消除光澤,降低透明度,增加白度(如氨綸本白絲),有光、消光、半消光等都是相對而言,根據工藝要求,添加適量的消光劑即可。
消光劑一般用二氧化鈦,其粒度範圍大部分在1μm以下,消光劑濃度大多在0.03-2%之間,彈性纖維所含消光劑濃度可高達4%。
二氧化鈦消光劑含量對纖維聚合物性能、設備磨損程度、過濾組件使用周期、紡絲斷頭率、纖維的物理機械性能都有一定程度的影響。
常用消光劑二氧化鈦的物化指標如下:
三、抗氧化劑(抗氧劑1790、抗氧劑245、抗氧劑GA-80等)
由於氨綸分子結構的特性及幹法紡絲生產工藝的較高溫度要求,需要在生產過程中添加耐熱氧老化的穩定性助劑,以達到用戶的要求。
抗氧劑的添加同時也能克服氨綸及其混紡織物在加工過程中,如高溫熱定型過程中因暴露於各種熱源中所發生的織物黃變及淺色織物褪色的問題。
在織物儲存及使用過程中因接觸酚類等化學成分及空氣中臭氧、二氧化氮作用下產生黃變現象的問題,抗氧劑也能在一定程度上的抑制。
常用抗氧劑的物化指標及分子結構如下:
抗氧劑245的物化指標:
四、潤滑劑(硬脂酸鎂)
中文名稱:硬脂酸鎂
分子式:C36H70MGO4
MG主要作為抗結劑、乳化劑、脫模劑、潤滑劑、穩定劑等,在氨綸生產中添加MG,可以降低成品絲的表面摩擦力,改善筒裝絲的退繞性能。
硬脂酸鎂的含量高低直接影響了氨綸絲的表面摩擦性能,相對於成品絲來說,每噸成品需要添加MG1.5-3kg,同時,MG的含量與蛛網絲的數量有關,實驗證明,原液中MG含量在0.2-0.5%範圍時,蛛網絲數量與MG添加量存在正相關性,雖然減少MG雖然可以降低蛛網絲的發生率,但是同時也影響了紡絲的可操作性,一般而言,其含量在0.3%左右比較合適。
硬脂酸鎂的物化指標如下:
五、金屬螯合劑(二乙烯三胺)
二乙烯三胺(DETA)比較特殊,其作用不僅僅是作為改善氨綸絲物理性能的添加劑,同時也可以作為擴鏈劑/交聯劑來使用,之所以把它歸在添加劑這一期裡面,是因為部分氨綸生產工藝明確要求DETA是和其他輔料一同作為添加劑同時使用的,而不是在擴鏈階段加入。
氨綸生產中用到的某些有機原料、輔料(硬脂酸鎂、二氧化鈦等)中會存在極少量的金屬離子,此外,生產過程中的設備、管道也會給聚合物帶來金屬離子。這些金屬離子的存在會影響到聚合物的正常反應,因此需要使用金屬螯合劑來處理金屬離子,從而提高聚合物的穩定性。
二乙烯三胺(DETA)含有氨基官能團,氮原子上孤對電子對金屬離子具有一定的螯合能力,可以將金屬離子包合到二乙烯三胺內部,變成穩定的化合物,從而阻止金屬離子起作用。
關於DETA的詳細介紹,我之前做過一期,有興趣的朋友可以看下,連結我會附在文後。
六、其他常用添加劑
氨綸用的添加劑種類實在是多,篇幅限制,不可能一一介紹,像某種烷基氨基醇與二異氰酸酯聚合物DMAC溶液,就是一種多功能的氨綸纖維添加劑,不僅是與氨綸纖維具有優異相容性的防黃劑,同時可以有效改善氨綸的染色性能,對氨綸纖維的染色褪色有明顯的抑制作用;還有用於增強氨綸絲之間的握裹力與粘合力的某種陰離子型琥珀磺酸鹽;還有用於改善氨綸的耐氯性能的添加劑等。
大部分添加劑都具有吸水性,儲存使用過程中,要做好乾燥、防潮措施,避免輔料變質,影響纖維品質。
添加劑在使用時要經過充分的分散、研磨,其粒度要達到工藝使用要求,像硬脂酸鎂與二氧化鈦均不能夠溶於DMAC,其分散液不穩定,久置後會下沉,因此需要連續攪拌,以保證分散質分布均勻,這塊涉及到添加劑的添加工藝,我們有機會再聊。
由於氨綸生產工藝的加工溫度較高,要求添加的各種助劑,尤其是抗氧化劑、防黃劑等穩定劑必須具有良好的耐高溫揮發性和耐溶劑抽提性,防止其在使用過程中因為熱揮發而損失或者隨著DMAC從氨綸絲中被抽提出來,導致效能降低。
總之,氨綸添加劑大多都是用於改善纖維如抗黃變性能、抗氧化性能等自身短板,一般都有多種作用,在生產中一般也配合使用,並不單一使用,根據工藝配方不同,調整不同的添加比例。