[0001] 本发明涉及有机硅材料的领域，更特别地涉及一种有机硅/蜡乳液及其制备方法以及其在高速缝纫线整理中的用途。

[0002] 高速缝纫线与织物剧烈摩擦产生的高热(一般在600℃以上)带来了针眼堵塞、缝纫线断头率多等诸多问题。添加后整理平滑油剂是一种有效解决上述问题的方法，其应用方便、操作简单、效果显著、对设备要求也不高，现今已被大多数缝纫线生产企业所采用。

[0003] 硅蜡整理剂是目前高速缝纫线领域公认的有效改善缝纫线品质的后整理剂，它通常是由二甲基硅油、石蜡和表面活性剂组成的无水乳化体系。但迄今为止，制备具有良好稳定性、流动性和润滑性的无水硅蜡乳液产品仍是该领域中需要攻克的一个难题。一方面是二甲基硅油与固体石蜡的相容性差，导致需要复配多种或者较高含量的乳化剂或者通过烷基接枝聚二甲基硅氧烷来提高体系的相容性和乳液的稳定性，另一方面需要使用高温和高剪切设备来融化、分散石蜡，导致制备工艺能耗高。

[0004] EP 0 474 467 A1涉及一种可应用于缝纫线润滑的液态组合物，该组合物在应用过程中不需要加热进行液化，并提供了优于传统“热熔”组合物的性能。该液态组合物包含(A)至少60％重量的25℃下粘度为5‑5000厘泊的硅油、(B)至少5％重量的蜡乳液和(C)0.5％‑5％重量的有机硅表面活性剂。该有机硅表面活性剂的类型例如可以是聚二有机硅氧烷‑聚氧化烯共聚物、有机聚硅氧烷‑聚氧化烯嵌段共聚物等。该文献明确表示其使用的有机硅表面活性剂是本领域公知的有机硅表面活性剂，但未具体指明其分子结构，也未教导或建议选择特定的有机硅表面活性剂。另外，其组合物产品不可分散在水中，无法使用水稀释或者清洗。

[0005] WO 03/078726 A1涉及一种处理纱线的整理组合物。该组合物的组分为0.5‑30％重量的硅油(25℃下粘度为1,000至1,000,000厘泊)，1.5‑45％重量的蜡，其中硅油与蜡的总量为2‑60％重量，且硅油与蜡的重量比小于1。硅油和蜡以乳液的形式添加，即该组合物为硅油乳液和蜡乳液二者的复配。但是，该整理组合物的有效物含量不高，仅为2‑60％重量。

[0006] 李伟华等在“高速缝纫线整理剂无水硅蜡乳液的制备与性能”(《印染助剂》，第38卷第9期，2021年9月)中研究了使用1000mPa·s的二甲基硅油和46号固体石蜡制备的高温型无水硅蜡乳液整理剂，其采用“剂在油中法”进行乳化。优化的制备工艺为：m(1000mPa·s的二甲基硅油)：m(46号固体石蜡)：m(复合乳化剂R)＝10.0:0.6:0.6，乳化温度为80℃，乳化速度为4000r/min，乳化时间为20min。该复合乳化剂R为自制，由直链结构的R1和“Y”型结构的R2组成，其中R2具有双亲性，一端亲石蜡，另一端亲硅油，起到“桥”的作用；R1具有直链型分子结构，可以插入排列规整的“Y”型R2分子间；同时R1和R2都有羰基，与涤纶上的酯基具有一定的相亲性。该工艺需要在加热和高剪切的情况下进行，能耗高，同时乳化剂用量也高，因而难以推广。

[0007] 因此，仍然需要能够减少或避免现有技术中的缺陷的有机硅/蜡乳液。

[0101] 下面的实施例使得能够更好地理解本发明，但其并不限制本发明的范围。

[0102] 实施例

[0103] 一、实施例中使用的原料和设备：

[0104] (1)聚二甲基硅氧烷A：均购自江西蓝星星火有机硅有限公司：

[0105] A1：聚二甲基硅氧烷，在25℃下的粘度为20mPa·s，牌号DM 20；

[0106] A2：聚二甲基硅氧烷，在25℃下的粘度为350mPa·s，牌号47V350；

[0107] A3：聚二甲基硅氧烷，在25℃下的粘度为1000mPa·s，牌号47V1000；

[0108] A4：羟基封端的聚二甲基硅氧烷，在25℃下的粘度为5000mPa·s。牌号48V5000。

[0109] (2)有机硅聚醚表面活性剂B1‑B5：

[0110] 在制备B1‑B5的过程中使用的烯丙基聚醚多元醇的结构及用量、含氢硅氧烷的结构及用量以及所获得的产物的结构及表面张力分别在下表中示出。

[0111] 有机硅聚醚表面活性剂B1‑B5的制备步骤如下：分别取下表所示量的所示结构的烯丙基聚醚多元醇与5ppm的铂催化剂混合均匀，升温至60℃，滴加下表所示量的所示结构的含氢硅氧烷，控制温度为60‑70℃，滴加完毕后在60℃下保持2h，得到具有下表所示结构的有机硅聚醚表面活性剂。

[0112] 以上使用的烯丙基聚醚多元醇来自浙江皇马科技股份有限公司。

[0113] 以上使用的含氢硅氧烷来自江西蓝星星火有机硅有限公司。

[0114] 所获得的有机硅聚醚表面活性剂的表面张力根据悬滴法测量。使用型号为Drop Shape Analyzer DSA‑100的KRUSS界面张力仪。将有机硅聚醚表面活性剂B1、B2、B3、B4、B5分别装入注射器中，然后把注射器装入测试夹中，点击开始按键，在显示器中读取相应有机硅聚醚表面活性剂的表面张力结果。

[0115]

[0116]

[0117] B6：商品名为RB‑1123(n＝9，m＝11‑13)，购自广东雷邦高新材料有限公司；表面张力为22.8mN/m。

[0118] B7：商品名为BYK‑141(n＝67‑88，m＝3‑4)，购自东莞市科佳环保材料有限公司；表面张力为25.7mN/m。

[0119] (3)蜡乳液C：

[0120] C1：商品名为47950，购自麦可门新材料(上海)有限公司，有效物含量为50重量％。

[0121] C2:商品名为ML 743G，购自麦可门新材料(上海)有限公司，有效物含量为32重量％。

[0122] C3：Joncryl Wax26氧化改性聚乙烯蜡乳液，购自巴斯夫(中国)有限公司，有效物含量为35重量％。

[0123] (4)电子影像测量仪IVS‑111Z：购自东莞市诚立仪器有限公司。

[0124] (5)IKA搅拌头：购自IKA(广州)仪器设备有限公司。

[0125] (6)LFY‑110纱线动态摩擦系数测定仪:购自山东纺织科学研究院。

[0126] 二、测量或评价方法

[0127] (1)乳液的固含量测量

[0128] 固含量(也被称作“不挥发物含量”)以％重量表示，其通过使用具有以下设置的宾得烘箱测定：150℃的温度，30分钟，不鼓风。

[0129] 具体操作为：称量空铝箔杯重量，记为M1，然后使天平去皮。在铝箔杯内添加约1g的乳液样品，称量的实际重量记为M2。将装有乳液样品的铝箔杯放入150℃的宾得烘箱的中部，30分钟后取出。在室温下放置约5分钟，然后将带有烘后残余物的铝箔杯称重，记为M3。乳液的固含量如下计算：

[0130] 固含量＝((M3‑M1)/M2)×100％。

[0131] (2)乳液的稳定性评价

[0132] 将乳液样品放置在直径为10cm、高为15cm的透明直升瓶中，在常温下放置12个月后观察。观察步骤为：将样品开盖放置于单一白光光源下，目测样品的表面。如表面均一无任何虹彩和油滴，则判断样品不漂油；反之则判断样品漂油。观察样品瓶整体状态，如上下层样品无差异，瓶底无任何水珠或水层，则判断乳液不分层，反之则判断乳液分层。

[0133] 如果乳液在放置12个月后不漂油且不分层，则表明乳液具有良好稳定性。如果乳液在放置12个月后出现漂油和/或分层，则表明乳液不稳定。

[0134] (3)乳液内部形貌评价

[0135] 将0.1g新鲜配制的乳液样品平铺在电子影像仪的透明玻璃上，打开光源，调整聚焦点，放大到200倍后观察，并记录现场图片。

[0136] (4)稀释乳液的稳定性评价

[0137] 配制总重量为200g的稀释乳液，按所需的以重量计的稀释比例(1/2，1/20，1/50，1/100)称取乳液样品和去离子水。边手动搅拌边将称取的乳液样品加入去离子水中，直至获得均匀的稀释乳液。在将稀释乳液闭口放置在常温环境中48h后观察稀释乳液的情况。观察方法同上文“(2)乳液的稳定性评价”中所述。

[0138] 三、实施例

[0139] 实施例1.1至实施例1.5

[0140] 按下表1中的配方将蜡乳液C1与有机硅聚醚表面活性剂B1用IKA搅拌头在30rpm下混合5分钟至均匀。然后在混合物中缓慢加入聚二甲基硅氧烷A2，边加边在30rpm下搅拌，15分钟内加完，再在30rpm下混合5分钟至均匀，从而获得有机硅/蜡乳液。

[0141] 表1：实施例1.1至实施例1.5的有机硅/蜡乳液的组成、固含量、粘度和稳定性[0142]

[0143]

[0144] 由实施例1.1至1.5的结果可以看出，有机硅聚醚表面活性剂B1的使用使得能够获得稳定的乳液，且所获得的乳液固含量高，流动性好。尤其是，即使在使用非常低含量的有机硅聚醚表面活性剂B1(例如实施例1.1至1.3)的情况下，仍能获得稳定的乳液，并且所获得的乳液保持良好的流动性。

[0145] 由附图1A、附图1B和附图1C可以看出，实施例1.1至实施例1.3的有机硅/蜡乳液在放大到200倍以后微观结构呈现为有机硅/蜡乳液中的蜡均匀分散在聚二甲基硅氧烷中，与乳液的良好稳定性呈现正相关性。

[0146] 本发明的有机硅/蜡乳液的稀释稳定性评价

[0147] 以下表2中所示的有机硅/蜡乳液与去离子水的稀释比例稀释实施例1.3的有机硅/蜡乳液，稀释后的乳液稳定性如下表2所示。

[0148] 表2：实施例1.3的有机硅/蜡乳液稀释之后的稳定性。

[0149]稀释比例(重量) 48h稳定性
1/2 不漂油不分层
1/20 不漂油不分层
1/50 不漂油不分层
1/100 不漂油不分层

[0150] 可以看出，根据本发明的有机硅/蜡乳液在稀释之后仍具有良好的稳定性，在1/2至1/100的宽范围稀释比例下均能获得稳定的稀释乳液，有利于稀释后的应用，也有利于清洗。

[0151] 实施例2.1至实施例2.3

[0152] 按下表3中的配方将蜡乳液C2与有机硅聚醚表面活性剂B1用IKA搅拌头在30rpm下混合5分钟至均匀。然后在混合物中缓慢加入聚二甲基硅氧烷A3，边加边在30rpm下搅拌，15分钟内加完，再在30rpm下混合5分钟至均匀，从而获得有机硅/蜡乳液。

[0153] 表3：实施例2.1至实施例2.3的有机硅/蜡乳液的组成、固含量、粘度和稳定性。

[0154]

[0155] 由实施例2.1至实施例2.3的结果可以看出，在不同的蜡乳液有效物含量下，均可制备出稳定的具有流动性的有机硅/蜡乳液，且随着蜡乳液含量的增大，有机硅/蜡乳液的固含量和粘度是下降的趋势。

[0156] 由附图2A、附图2B和附图2C可以看出，实施例2.1至实施例2.3的有机硅/蜡乳液在放大到200倍以后微观结构呈现为有机硅/蜡乳液中的蜡均匀分散在聚二甲基硅氧烷中，与乳液的良好稳定性呈现正相关性。此外，随着有机硅/蜡乳液的固含量降低，蜡的分散越来越稀疏，但都均匀地分散在乳液体系中，并不影响乳液的稳定性。

[0157] 对比例1

[0158] 将10g蜡乳液C2与0.3g有机硅表面活性剂B6(RB‑1123)用IKA搅拌头在30rpm下混合5分钟至均匀。然后在混合物中缓慢加入89.7g聚二甲基硅氧烷A3，边加边在30rpm下搅拌，15分钟内加完，再在30rpm下混合5分钟至均匀，从而获得有机硅/蜡乳液。该乳液固含量为93.2％重量，常温储存1个月分层，储存稳定性差。

[0159] 通过对比例1与实施例2.2的对比可以看出，在其他组分和用量均相同的情况下，使用不符合本发明的有机硅表面活性剂无法获得稳定的有机硅/蜡乳液。

[0160] 由附图3A可以看出，对比例1的有机硅/蜡乳液中蜡的分散较为集中，显示为不均匀分散，与其储存稳定性较差有一致性。

[0161] 非本发明的有机硅/蜡乳液的稀释稳定性评价

[0162] 以下表4中所示的有机硅/蜡乳液与去离子水的稀释比例稀释对比例1的有机硅/蜡乳液，稀释后的乳液稳定性如下表4所示。

[0163] 表4：对比例1的有机硅/蜡乳液稀释之后的稳定性。

[0164]稀释比例(重量) 48h稳定性
1/2 表面漂油，未分层
1/20 表面漂油，未分层
1/50 表面漂油，分层
1/100 表面漂油，分层

[0165] 由上表可以看出，对比例1的乳液样品在稀释至较高浓度时处于表面漂油但不分层的状态，而在稀释至较低浓度时则处于表面漂油且分层的状态，两种状态均影响该乳液在稀释后的应用。

[0166] 对比例2

[0167] 将5g蜡乳液C1与0.5g有机硅表面活性剂B7(BYK‑141)用IKA搅拌头在30rpm下混合5分钟至均匀。然后在混合物中缓慢加入94.5g聚二甲基硅氧烷A2，边加边在30rpm下搅拌，
15分钟内加完，再在30rpm下混合5分钟至均匀，从而获得有机硅/蜡乳液。该乳液的固含量为97.5％重量。该乳液无法用水稀释，常温放置1天后分层。无法正常评估应用。

[0168] 通过对比例2与实施例1.3的对比可以看出，在其他组分和用量均相同的情况下，使用不符合本发明的有机硅表面活性剂无法获得稳定的有机硅/蜡乳液。

[0169] 由附图3B可以看出，对比例2的有机硅/蜡乳液中蜡在聚二甲基硅氧烷中为纤维状分布，而非细小的点状分布。常温下蜡呈现絮状，与有机硅结合不紧密，也为不均匀分散。

[0170] 实施例3.1至实施例3.6

[0171] 按下表5和6中配方将蜡乳液C3与0.3g有机硅聚醚表面活性剂用IKA搅拌头在30rpm下混合5分钟至均匀，在混合物中缓慢加入聚二甲基硅氧烷，边加边在30rpm下搅拌，
15分钟内加完，再在30rpm下混合5分钟至均匀，从而获得有机硅/蜡乳液。

[0172] 表5：实施例3.1至实施例3.3的有机硅/蜡乳液的组成、固含量和稳定性。

[0173]

[0174] 实施例3.1至实施例3.3表明，当使用根据本发明的不同有机硅聚醚表面活性剂时，均可获得稳定的有机硅/蜡乳液。

[0175] 由附图4A‑4C可以看出，实施例3.1至实施例3.3的有机硅/蜡乳液中蜡均匀分散在聚二甲基硅氧烷中。所获得的有机硅/蜡乳液的固含量约为82％，与更高固含量的乳液样品相比，蜡呈现为比较细小的颗粒的形式，有机硅/蜡乳液的粘度更低，更容易稀释。

[0176] 表6：实施例3.4至实施例3.6的有机硅/蜡乳液的组成、固含量和稳定性。

[0177]

[0178] 实施例3.4至实施例3.6表明，使用不同粘度的聚二甲基硅氧烷或者使用两种具有不同粘度的聚二甲基硅氧烷的混合物可获得稳定的有机硅/蜡乳液。

[0179] 由附图4D‑4F可以看出，实施例3.4至实施例3.6的有机硅/蜡乳液中蜡均匀分散在聚二甲基硅氧烷中。当聚二甲基硅氧烷粘度较小时，有机硅组分呈现少量球状珠滴的形式，对纱线的铺展和润湿性更好。

[0180] 应用

[0181] 使用以下乳液样品来评价其在高速缝纫线整理中的应用性能。

[0182] ‑根据本发明实施例的乳液：该乳液在常温下放置了12个月。应用时加入去离子水稀释到固含量为10％重量。

[0183] ‑根据对比例1的乳液：因其稳定性较差而使用新鲜配制的乳液。应用时加入去离子水稀释到固含量为10％重量。

[0184] ‑对照乳液：市售品，来自鲁道夫化工有限公司的SCA有机硅/蜡乳液。应用时加入去离子水稀释到固含量为10％重量。

[0185] ‑使用的缝纫线为402纱线。402纱线是2股40支纱线，其密度为400丹尼尔。

[0186] ‑原纱为未经乳液处理的纱线。

[0187] 将待测试的乳液放到上油机的油盘中，通过输送管道将乳液(25℃)送到多个储油盘中。储油盘中具有部分浸在乳液中的罗拉，其转动时表面会沾上一层乳液。当缝纫线从其表面拖过时，乳液就会转移到缝纫线的表面。

[0188] 根据ASTM D 3108‑2013测试上完油的纱线的动态摩擦系数。

[0189] 如附图5所示，将纱线缠绕在LFY‑110纱线动态摩擦系数测定仪上，以100米/秒的速度测试纱线与金属之间的摩擦参数。测定仪配置的软件会每隔20秒测试纱线的输入张力T1、输出张力T2、摩擦系数以及变异系数CV值。

[0190] 具体实验数据如下表7和8中所示，其中：

[0191] ‑T1力均值表示纱线进入测试设备时的初始张力；T1值越大表示摩擦系数越大，越容易出现启动时断纱的问题；

[0192] ‑T2力均值表示纱线离开测试设备时的输出张力；其代表了纱线在高速缝纫时的平滑性；T2值越大表示纱线越容易摩擦起热，越容易导致熔融断线；

[0193] ‑摩擦系数均值是纱线的平滑性指标，值越小代表平滑性越好；

[0194] ‑变异系数CV值代表数据的离散性，值越小代表数据越稳定；

[0195] ‑摩擦系数降低绝对值是纱线经乳液处理前后的摩擦系数的差值；值越大代表纱线经处理后的平滑性增加越显著；

[0196] ‑摩擦系数降低率(％)是摩擦系数降低绝对值占未处理纱线的摩擦系数的百分比，降低率越大，代表平滑性增加越显著；

[0197] ‑摩擦系数CV降低绝对值表示摩擦系数降低绝对值的离散性；值越大表示纱线对乳液的吸附均匀性越不好；

[0198] ‑摩擦系数CV降低率(％)表示摩擦系数降低率的离散性；值越大表示纱线对乳液的吸附均匀性越不好并且纱线的平滑性越不好。

[0199] 表7：本发明实施例、对比例1及对照乳液的应用数据

[0200]

[0201] 由表7的数据可以看出，利用本发明乳液处理的缝纫线能显著降低纱线的T1力均值、T2力均值、摩擦系数均值，且CV值也能显著降低，说明本发明乳液在纱线上具有良好的吸附均匀性，赋予纱线在高速缝纫时良好的平滑性，不易出现断纱、熔融断线等问题。

[0202] 通过对比除有机硅表面活性剂不同之外其他组分和用量均相同的本发明实施例2.2和对比例1的数据可以看出，根据本发明的乳液即使是在保存12个月之后仍然与新鲜制备的对比例1的乳液具有相当的T1力均值、T2力均值、摩擦系数均值，这显示了本发明乳液在应用方面的巨大益处。而且，对比例1的CV值远大于本发明实施例2.2的CV值，说明其乳液在纱线上的吸附不均匀，导致纱线易断线，并且影响纱线的平滑性。

[0203] 对照乳液具有很好的数据稳定性，但其T2力均值和摩擦系数均值均显著高于本发明实施例的相应值，说明使用对照乳液处理的纱线的平滑性较差，且在高速缝纫时容易摩擦起热而导致熔融断线。

[0204] 表8：本发明实施例、对比例1及对照乳液的应用数据分析

[0205]

[0206] 由表8的数据可以看出，根据本发明的实施例1.1至1.3、实施例2.1至2.3以及实施例3.1至3.6均能很好地降低纱线的摩擦系数，且数据的稳定性提升50％‑60％，赋予纱线优异的平滑性和导纱性。

[0207] 通过对比除有机硅表面活性剂不同之外其他组分和用量均相同的本发明实施例2.2和对比例1的数据可以看出，根据本发明的乳液即使是在保存12个月之后仍然与新鲜制备的对比例1的乳液具有同样的摩擦系数均值、摩擦系数降低绝对值和摩擦系数降低率，这显示了本发明乳液在应用方面的巨大益处。而且，对比例1具有比本发明实施例2.2差得多的CV值，甚至具有为负值的摩擦系数CV降低绝对值和摩擦系数CV降低率，表明经对比例1的乳液处理的纱线的平滑性不均匀，易导致断纱或散纱。

[0208] 对照乳液的摩擦系数降低率低，说明对照乳液对纱线的吸附性不强、经乳液处理的纱线的平滑性不足。