CN101100811A - 偶联剂改性淀粉浆料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种纺织用淀粉浆料的改性制备技术，其特征是通过氧化淀粉、有机硅偶联剂和浆纱助剂同时加入的一步反应法获得；也可通过氧化淀粉与有机硅偶联剂在较低温度下先采取有机硅改性氧化淀粉，再采取浆纱助剂形成交联结构的分步法来实现，即在强力搅拌下，将氧化淀粉和水放入四口烧瓶中，加入有机硅偶联剂，缓慢升温至30℃～110℃之间，恒温搅拌反应40分钟～8个小时；再加入浆纱助剂丙烯酸树脂KT和聚乙烯醇PVA，缓慢升温至45℃～150℃之间使改性淀粉浆料糊化，得到有机硅改性淀粉浆料ST-Si；本发明降低了成本，增加了两者之间以及它们与浆纱助剂之间的交联反应，增强了浆料中的各组分之间及与纺织纱线间的结合力，增长了贮藏期，减少了环境污染。
Description
技术领域
本发明涉及一种纺织用淀粉浆料的改性制备技术，尤其是一种采用偶联剂改性淀粉浆料的制备方法。所述的改性淀粉浆料糊化性能良好、浆液稳定，可替代原配方中80％的聚乙烯醇(PVA)浆料和浆纱助剂丙烯酸树脂(KT)，降低了成本，同时浆纱性能优良。
背景技术
经纱上浆是织造的准备工序，上浆的好坏直接影响织机效率和织物质量。目前经纱上浆的浆料主要有聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酸类和淀粉以及变性淀粉。其中PVA具有优良的成膜性、粘附性和粘结强力及与其它浆料相容性的特点，一度被认为是混纺纱及纯棉高支、高密织物和高速织机理想的浆料。但PVA有两个最大的缺点：第一难以降解，混浆污水造成环境污染，属非环保浆料；第二完全醇解型的PVA退浆困难，增加印染加工的成本，影响印染色泽鲜艳度，以上两个因素也是国内纺织业探讨少用或不用PVA的原因。但就目前情况来说，要使PVA完全退出浆料市场由于受技术水平和用浆成本的限制，在近期内是不可能的。但是PVA的价格高于淀粉类的价格，且存在着对环境的污染问题，目前经过PVA上浆的织物在欧洲市场已经受阻。因此经纱上浆少用和不用PVA已成为急需解决的重大问题。
淀粉存在广泛，为再生性资源，廉价易得，是许多工业的重要原料，同时淀粉类浆料由于易生物降解，有利于环境保护，用于替代或部分替代PVA等合成浆料，用量逐年上升。但是随着科学技术的发展，天然淀粉已经不能适应工业新工艺、新技术的要求。所以，人们采用化学、物理和酶转化的方法，使淀粉氧化、醚化、糊化，以改变天然淀粉的性质，使其具有易糊化，粘度稳定性好，抗剪切等特性，提高了天然淀粉的使用价值。淀粉交联反应的交联剂一般有醚化交联剂和酯化交联剂，形成的酯交联淀粉和醚交联淀粉因为其交联方式以及分子结构的不同，在涤/棉纱和棉纱的上浆中显现不同的性能。从国外纺织浆料的发展来看，在发展合成浆料的同时，也大力开发变性淀粉浆料。
广西纺织科技，2004，(31)：46～49.报道了在淀粉大分子链的羟基上引入一个基团或一个低分子物质，使淀粉大分子之间的相互作用力削弱，达到降低粘度，增加浆膜柔性的目的。产品具有良好的水溶性，调浆方便，低温不会凝冻，可用于低温上浆，但价格高，使生产成本大幅度增加，且可用于工业化的成熟产品较少。
发明内容
为克服上述方法的这些缺点，本发明提供了一种偶联剂改性淀粉浆料的制备方法。本发明所采用的有机硅烷偶联剂是一类在分子中同时具有两种不同性质的反应性基团的有机硅化合物，通过偶联剂能使两种不同性质的物质很好地偶联起来，复合体系的粘结强度得到显著地改善。本发明采用的是有机硅偶联剂的化学结构式分别为：
由于其含有活性的环氧基团或氨基以及可水解的硅烷氧基团，可以与淀粉、PVA上游离的羟基发生化学反应，且硅烷氧基团水解后可形成网络结构，使得改性浆料性能更佳。
本发明的制备方法为：
在强力搅拌下，将一定量的氧化淀粉和水放入四口烧瓶中，加入一定量有机硅偶联剂，缓慢升温至30℃～110℃之间，恒温搅拌反应40分钟～8个小时。再加入一定量的浆纱助剂丙烯酸树脂(KT)和聚乙烯醇(PVA)，缓慢升温至45℃～150℃之间使改性淀粉浆料糊化。当达到所需温度时开始计时，然后每隔半小时测一次浆液的粘度，粘度恒定时反应结束，得到所需的有机硅改性淀粉浆料(ST-Si)产品。
本发明在机硅改性淀粉浆料的制备过程中，所用的氧化淀粉可以是过氧化氢氧化淀粉，高氯酸氧化淀粉，也可以是高锰酸钾氧化淀粉，最好是过氧化氢氧化淀粉。
本发明在有机硅改性淀粉浆料的制备过程中，有机硅偶联剂可以是含有环氧基丙氧基偶联剂KH-560，KH-570，也可以是含有端氨基的偶联剂KH-550，最好是KH-550偶联剂。其质量用量可以为氧化淀粉质量用量的0.05％～20％，最好为1.0％～5.0％。
本发明在有机硅偶联剂改性氧化淀粉的制备过程中，浆纱助剂KT的用量可以为氧化淀粉用量的0～20％，最好是1.0％～5.0％。
本发明在有机硅偶联剂改性氧化淀粉的制备过程中，PVA的用量可以为氧化淀粉用量的0～100％，最好是10％～20％。
本发明中有机硅偶联剂改性氧化淀粉的制备，可通过氧化淀粉、有机硅偶联剂和浆纱助剂同时加入的一步反应法获得；也可通过氧化淀粉与有机硅偶联剂在较低温度下先采取有机硅改性氧化淀粉，再采取浆纱助剂形成交联结构的分步法来实现。
本发明在有机硅偶联剂改性氧化淀粉的制备过程中，恒温搅拌反应温度可以在30℃～110℃之间，最好在40℃～60℃。反应时间可以是40分钟～8个小时，最好是1～3个小时。改性淀粉浆料的糊化温度可以为45℃～150℃之间，最好在60℃～100℃。
本发明使用有机硅偶联剂改性氧化淀粉的好处，在于其降低了成本，同时增加了两者之间以及它们与浆纱助剂之间的交联反应，从而增强了浆料中的各组分之间及其与纺织纱线之间的结合力，增长了贮藏期，减少了环境污染。所制得的产品在室温时具有很好的贮存稳定性，且高固含量使其具有节能等优点。
具体实施方式：下面结合实例对本发明进行详细说明，但本发明并不局限于以下实例。
实施例1
在强力搅拌下，称取7.5g的高氯酸氧化淀粉和106g水加入四口烧瓶中，混合均匀后加入0.4g有机硅偶联剂KH-560，缓慢升温至55℃，恒温搅拌3小时。再加入0.5g的浆纱助剂KT和3.4g的PVA，缓慢升温至95℃使改性淀粉浆料糊化。当温度达到95℃开始计时，然后每隔半小时测一次浆液的粘度，粘度恒定时反应结束，得到固含量为10％的有机硅改性淀粉浆料产品ST-Si1。
实施例2
在强力搅拌下，称取15g的过氧化氢氧化淀粉和4g水加入四口烧瓶中，混合均匀后加入3.0g有机硅偶联剂KH-550，缓慢升温至30℃，恒温搅拌8小时。再加入3.0g的浆纱助剂KT和15g的PVA，缓慢升温至45℃使改性淀粉浆料糊化。当温度达到45℃开始计时，然后每隔半小时测一次浆液的粘度，粘度恒定时反应结束，得到固含量为90％的有机硅改性淀粉浆料产品ST-Si2。
实施例3
在强力搅拌下，称取15g的高锰酸钾氧化淀粉和25g水加入四口烧瓶中，混合均匀后加入0.15g有机硅偶联剂KH-570，缓慢升温至40℃，恒温搅拌2小时。再加入0.15g的浆纱助剂KT和1.5g的PVA，缓慢升温至100℃使改性淀粉浆料糊化。当温度达到100℃开始计时，然后每隔半小时测一次浆液的粘度，粘度恒定时反应结束，得到固含量为40％的有机硅改性淀粉浆料产品ST-Si3。
实施例4
在强力搅拌下，称取10g的过氧化氢氧化淀粉和7.3g水加入四口烧瓶中，混合均匀后加入0.4g有机硅偶联剂KH-560，缓慢升温至60℃，恒温搅拌4小时。再加入0.5g的浆纱助剂KT，缓慢升温至90℃使改性淀粉浆料糊化。当温度达到90℃开始计时，然后每隔半小时测一次浆液的粘度，粘度恒定时反应结束，得到固含量为60％的有机硅改性淀粉浆料产品ST-Si4。
实施例5
在强力搅拌下，称取10g的高锰酸钾氧化淀粉和12g水加入四口烧瓶中，混合均匀后加入0.005g有机硅偶联剂KH-550，缓慢升温至110℃，恒温搅拌40分钟。再加入2.0g的PVA，缓慢升温至97℃使改性淀粉浆料糊化。当温度达到97℃开始计时，然后每隔半小时测一次浆液的粘度，粘度恒定时反应结束，得到固含量为50％的有机硅改性淀粉浆料产品ST-Si5。
实施例6
在强力搅拌下，称取15g的过氧化氢氧化淀粉和4g水加入四口烧瓶中，混合均匀后加入3.0g有机硅偶联剂KH-550、3.0g的浆纱助剂KT和15g的PVA，缓慢升温至58℃，恒温搅拌2小时。再加入缓慢升温至150℃使改性淀粉浆料糊化。当温度达到150℃开始计时，然后每隔半小时测一次浆液的粘度，粘度恒定时反应结束，得到固含量为90％的有机硅改性淀粉浆料产品ST-Si6。
实验方法
测定部分有机硅偶联剂改性淀粉浆料浆纱后的力学性能，结果如下表中所示。
有机硅偶联剂改性淀粉浆料浆纱后各样品的部分性能指标
| 样品 | 强度CN/tex | |
| 最大值 | 平均值 | |
| ST-Si1ST-Si2ST-Si3ST-Si4ST-Si5ST-Si6 | 23.120.425.024.721.720.7 | 19.618.920.219.818.918.5 |
结果表明，本发明产品有机硅偶联剂改性氧化淀粉浆料，增加了浆料中各组分与浆纱助剂之间的交联反应，从而增强了浆料中的各组分之间及其与纺织纱线之间的结合力，显著提高了其浆纱后的力学性能，同时减少了环境污染，降低了生产成本，且高固含量使其具有节能等优点。在经纱上浆领域中将有广泛的用途。
Claims (6)
1.偶联剂改性淀粉浆料的制备方法，其特征是通过氧化淀粉、有机硅偶联剂和浆纱助剂同时加入的一步反应法获得；也可通过氧化淀粉与有机硅偶联剂在较低温度下先采取有机硅改性氧化淀粉，再采取浆纱助剂形成交联结构的分步法来实现，即在强力搅拌下，将氧化淀粉和水放入四口烧瓶中，加入有机硅偶联剂，缓慢升温至30℃～110℃之间，恒温搅拌反应40分钟～8个小时；再加入浆纱助剂丙烯酸树脂KT和聚乙烯醇PVA，缓慢升温至45℃～150℃之间使改性淀粉浆料糊化；当达到所需温度时开始计时，然后每隔半小时测一次浆液的粘度，粘度恒定时反应结束，得到所需的有机硅改性淀粉浆料ST-Si；
所用的氧化淀粉是过氧化氢氧化淀粉，高氯酸氧化淀粉，或高锰酸钾氧化淀粉；
有机硅偶联剂是含有环氧基丙氧基偶联剂KH-560，KH-570，或含有端氨基的偶联剂KH-550；其质量用量为氧化淀粉质量用量的0.05％～20％；
浆纱助剂KT的用量为氧化淀粉用量的0～20％；
PVA的用量为氧化淀粉用量的0～100％；
其中恒温搅拌反应温度在30℃～110℃之间；反应时间是40分钟～8个小时；改性淀粉浆料的糊化温度为45℃～150℃之间。
2.根据权利要求1所述的偶联剂改性淀粉浆料的制备方法，其特征是所用的氧化淀粉是过氧化氢氧化淀粉。
3.根据权利要求1所述的偶联剂改性淀粉浆料的制备方法，其特征是有机硅偶联剂是最好是KH-550偶联剂，其质量用量为氧化淀粉质量用量的1.0％～5.0％。
4.根据权利要求1所述的偶联剂改性淀粉浆料的制备方法，其特征是浆纱助剂KT的用量为氧化淀粉用量的1.0％～5.0％。
5.根据权利要求1所述的偶联剂改性淀粉浆料的制备方法，其特征是PVA的用量为氧化淀粉用量的10％～20％。
6.根据权利要求1所述的偶联剂改性淀粉浆料的制备方法，其特征是恒温搅拌反应温度在40℃～60℃；反应时间是1～3个小时；改性淀粉浆料的糊化温度为60℃～100℃。
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