阴离子表面活性剂在油剂中应用主要是以磺酸盐及磷酸盐形式。早期油剂抗静电剂大都以磺酸盐类为主,但由于该类表面活性剂在油剂中使用有一定局限性,且润滑及抗静电性能均逊于磷酸酯类表面活性剂,所以现代油剂中的阴离子表面活性剂以磷酸盐为主,特别是烷基磷酸酯及其盐(APK)和它的环氧乙烷(EO)加成物是现代油剂中优良的抗静电剂及润滑剂。
APK是目前各类纤维,特别是短纤维油剂中常用的组份,它具有良好的抗静电性和平滑性,而且耐热性能较好,热挥发少,并可增加油膜强度以减少丝束磨耗。油剂中常用的APK是以高碳醇(C12~C16)和P2O5进行磷酸化反应,通过水解调节单双酯比例,成酯后与KOH中和即得。
纤维表面上油后其平滑程度通常用摩擦系数μ表示,纤维和纤维间摩擦系数F/Fμ及纤维和金属间的摩擦系数F/Mμ与油剂有较大的关联。
F/F静摩擦系数μs及动摩擦系数μd和烷基长度有密切关系。当烷基链碳数增加时,F/Fus减少,当烷基链增加到C14以上时,μs变化趋于平稳,而μd上升。由于平滑性主要取决于μs,所以碳数增加,平滑性增大,而集束性下降。因此使用APK,在配方中要适量,并选择合适的烷基碳数,可获得满意结果。
在油剂中加入抗静电剂,可以克服纤维带电现象,从而可消除杂纺丝、牵伸、纺织等工序中所产生的毛丝、膨松、断头、绕罗拉、下棉网等现象。APK具有良好的抗静电作用,特别在高湿情况下更为明显。抗静电性受APK中集中因素的影响:
1)APK烷基碳数对抗静电的影响:烷基碳数增加,疏水基团亦相应增大,而极性基团相对变小,减少了纤维的吸湿性,增加了静电荷积累,而使抗静电效果减弱。
2)APK浓度(M)对抗静电的影响:一般情况,M越高,抗静电效果好。例如:C18PK抗静电效果比C12PK差些,但随着M升高而差异减小。
3)APK中的单双酯比例对抗静电性的影响:在APK的制备中,由于工艺条件的变化而产生不同比例的单双酯APK。由于单酯中APK含有二个羟基钾盐,而双酯APK中仅含有一个羟基钾盐,前者明显比后者吸湿性大,而静电荷积累少,抗静电性能强。