CN101463563A - 一种变性淀粉/聚丙烯酰胺纺织浆料组合物及其制备方法 - Google Patents
一种变性淀粉/聚丙烯酰胺纺织浆料组合物及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种变性淀粉/聚丙烯酰胺纺织浆料组合物及其制备方法,其特点是将变性淀粉95.0~99.9份,聚丙烯酰胺0.1~5.0份在干粉状态下进行物理混合,加入去离子水625~1667份搅拌均匀后,加入浆纱油脂0~5份、吸湿剂0~5份和其它浆料0~20份,加热煮沸1~1.5小时,保温5~10min,制得变性淀粉/聚丙烯酰胺纺织浆料组合物,浆液固含量6%~16%。该浆料明显改善了机械性能,可以大量取代对环境不利的PVA浆料,降低浆料成本;PAM与变性淀粉共混后,相容性好,粘度稳定性优异,浆料成膜完整,浆膜表面平整光滑,提高了浆液对纱线的粘附性能和浆纱性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种变性淀粉/聚丙烯酰胺(PAM)纺织浆料组合物及其制备方法,属于纺织浆料领域。
背景技术
在织物织造前必须对经纱上浆,使经纱能在织造时减少机械摩擦和拉伸弯曲等机械力,保证织造质量;在织物印染之前,通过退浆工序去除织物上的浆料,保证印染质量。在纺织浆料中,淀粉类浆料应用量最大。作为一种可再生高分子材料,淀粉来源广泛,价格较低,可以完全生物降解。然而,由于淀粉大分子链上的葡萄糖残基具有半刚性的特点,以及淀粉分子之间的强氢键作用,使得淀粉浆膜表现出硬脆性,在受到摩擦或外力作用下容易发生粉化,尤其在环境湿度较低的情况下容易折断并龟裂脱落。在实际应用中,纯淀粉浆膜的硬脆性将导致织机效率降低,严重的情况可引起经纱脆断。
为了改善淀粉浆料的性能,在纯棉或涤/棉经纱的现有上浆技术中,将变性淀粉与柔性和水溶性高聚物聚乙烯醇(PVA)作为共混浆料是目前最常用的方法。PVA的加入极大地改变了淀粉浆膜的硬脆性,浆纱的综合性能可以满足经纱织造的需要,PVA用量大才能达到较好的效果,但PVA用量过大会造成坯布上含有大量合成浆料,引起退浆废液对环境造成污染。
因此,纺织工业需要一种水溶性高聚物,使得在淀粉浆料中添加量很少,就可以使淀粉浆料具有较好的机械性能,能够取代较大用量的PVA。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种变性淀粉/聚丙烯酰胺纺织浆料组合物及其制备方法,其特点是采用变性淀粉/PAM共混浆料,可以大量取代传统浆料配方中的PVA。
本发明的目的由以下技术措施实现,其中所述原料份数除特殊说明外,均为重量份数。
变性淀粉/聚丙烯酰胺纺织浆料组合物的原料由以下组分组成:
变性淀粉 95.0~99.9份
聚丙烯酰胺 0.1~5.0份
去离子水或软水 625~1667份
浆纱油脂 0~5份
吸湿剂 0~5份
其它浆料 0~20份
其中,聚丙烯酰胺为非离子型或阴离子型的白色颗粒状或粉末状产品,分子量为500万~2000万,优选分子量为1000万~1800万,阴离子取代度为0~20%;阴离子取代度≤4%通常称为“非离子PAM”,阴离子取代度>4%称为“阴离子型PAM”。所谓“阴离子取代度”是指PAM结构单元中无规分布的聚丙烯酸结构单元的数量。PAM的阴离子化是通过任何已知的工业程序实现的,例如通过丙烯酰胺与丙烯酸的共聚技术,或者通过聚丙烯酰胺的水解技术,可以获得不同羧基取代的阴离子PAM。
变性淀粉为小麦、玉米或木薯原淀粉经酸解、氧化、酯化或醚化变性淀粉中的任一种。
浆纱油脂为植物油、动物油或硬化油(氢化油),或它们的皂化物或乳化物中的任一种;浆纱油脂的作用是减少浆纱的摩擦系数,并使浆膜柔软。
吸湿剂为尿素、甘油或白糖中的任一种;吸湿剂的作用是保持淀粉类浆膜的吸湿性,减小硬脆性。
其它浆料为丙烯酸类浆料或聚酯浆料。
本发明中使用的浆纱油脂、吸湿剂和其它浆料是本领域公知的技术,可以共同使用,其前提条件是这些添加剂对实现本发明目的以及取得本发明优良效果不产生不利影响。
变性淀粉/聚丙烯酰胺纺织浆料组合物的制备方法:
将变性淀粉95.0~99.9份,聚丙烯酰胺0.1~5.0份在干粉状态下进行物理混合,加入去离子水625~1667份,搅拌均匀后,加入浆纱油脂0~5份、吸湿剂0~5份和其它浆料0~20份,加热煮沸后保温1~1.5小时,制得变性淀粉/聚丙烯酰胺纺织浆料组合物,浆液固含量6%~16%。
变性淀粉/聚丙烯酰胺纺织浆料组合物用于纯棉或涤棉混纺经纱的上浆。
浆液的固含量和粘度根据经纱品种的具体情况确定,确定原则属于本领域的通用技术。当确定了浆液含固量和粘度要求后,本发明的配方通过选择变性淀粉的基础粘度和PAM的用量来调整。当应用于高支高密经纱时,织造难度较大,需要较高的含固量和较高的PAM的用量,为了保证浆液对纱线的良好渗透,需要较低的浆液粘度,因此选择基础粘度较低的变性淀粉;反之,当应用于粗支稀松经纱时,织造难度较小,可以采用较少的PAM用量,浆液的含固量也相对较低,因此选用基础粘度较高的变性淀粉。
性能测试:
(1)粘度测定:
实验室测定采用NDJ-79型旋转式粘度计测量浆液粘度。煮浆1.5小时之后,逐渐降温至95℃、85℃、75℃、60℃、45℃、30℃,并在每一温度处保温10分钟后测粘度。工业上浆浆液粘度按惯例采用纺织3#杯测定。
(2)强伸性能测定
浆料成膜以及浆膜的断裂强度和断裂伸长实验程序按照《纺织浆料检测技术》(范雪荣,荣瑞萍,纪惠军,中国纺织出版社,2007年,p.212-215)的方法进行,每个配方测定15个样品,取测试数据的平均值。
(3)纱线粘附性测定
采用粗纱法,按照《纺织浆料检测技术》(范雪荣,荣瑞萍,纪惠军,中国纺织出版社,2007年,p.210-211)的方法进行测试,每个配方至少测定10次,取平均值。
上述测试结果详见表1所示。
从表1得知,本发明与不添加合成聚合物的氧化木薯淀粉(对比例1)相比,添加1800万分子量非离子PAM或PVA1799的样品在断裂强度、断裂伸长率,以及对涤/棉(混棉比95/05)和纯棉的粘附性指标方面都有增长;实施例1—4的各项指标分别与对比例2—5基本相当,但是1800万分子量非离子PAM的添加量只有PVA1799添加量的十分之一。说明在对淀粉增强增韧效果相当的情况下,高分子PAM的添加量远小于PVA的量,即较少量的高分子量PAM在淀粉浆料中可以取代大量的PVA1799。
对比变性淀粉/PAM共混浆料浆膜与变性淀粉/PVA共混浆料浆膜的外观形态:变性淀粉/PAM共混浆膜的表面平滑,分布均匀,结构紧密,透明度较好;变性淀粉/PVA共混浆膜表面粗糙,分布不均匀,结构松散,局部出现裂纹。说明PAM与PVA相比,能够使淀粉复合膜结构更均匀,更有利于保护经纱。
变性淀粉/PAM共混浆料粘度及粘度温度稳定性测定结果(如图1所示),并与变性淀粉/PVA共混浆料的测定结果(如图2所示)对比。对比两图中曲线,发现变性淀粉/PVA与变性淀粉/PAM两共混体系的粘度稳定性在较高温度下都较高;但是冷却后,变性淀粉/PAM共混浆的粘度上升程度低于变性淀粉/PVA共混浆,表明变性淀粉/PAM共混浆液的凝沉性弱,冷却稳定性较高。本发明浆料组合物的粘度具有较好的温度稳定性,更有利于浆纱工艺和质量的稳定。
本发明具有如下优点:
采用PAM:变性淀粉=0.1~5:99.9~95重量比制得的变性淀粉/聚丙烯酰胺纺织浆料组合物,明显改善了淀粉浆料的机械性能,可以大量取代对环境不利的PVA浆料,降低浆料成本;PAM与变性淀粉共混后,相容性好,粘度稳定性优异,浆料成膜完整,浆膜表面平整光滑,提高了浆液对纱线的粘附性能和浆纱性能。
附图说明
图1为不同PAM/氧化木薯淀粉质量比的浆液粘度与温度的关系
图2为不同PVA/氧化木薯淀粉质量比的浆液粘度与温度的关系
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行进一步说明。有必要在此指出的是本实施例只用于对本发明进行进一步说明,但不能理解为对本发明保护范围的限制,该领域的技术熟练人员可以根据上述本发明的内容作出一些非本质的改进和调整。
实施例1
将氧化木薯淀粉99.5份,分子量为1800万的非离子PAM0.5份,在干粉状态下进行物理混合,加入去离子水1667份,搅拌均匀,加热煮沸后保温1.5小时,制得氧化木薯淀粉/PAM纺织浆料组合物,浆液固含量6%。
测定浆液粘度和浆膜的机械性能详见表1所示。
实施例2
采用氧化木薯淀粉99份,分子量为1800万的非离子PAM1份,混合均匀,加入去离子水1667份,搅拌均匀,加热煮沸后保温1.5小时,制得氧化木薯淀粉/PAM纺织浆料组合物,浆液固含量6%。
测定浆液粘度和浆膜的机械性能详见表1所示。
实施例3
采用氧化木薯淀粉98份,分子量为1800万的非离子PAM2份,混合均匀,加入去离子水1667份,搅拌均匀,加热煮沸后保温1.5小时,制得氧化木薯淀粉/PAM纺织浆料组合物,浆液固含量6%。
测定浆液粘度和浆膜的机械性能详见表1所示。
实施例4
采用氧化木薯淀粉97份,分子量为1800万的非离子PAM3份,混合均匀,加入去离子水1667份,搅拌均匀,加热煮沸后保温1.5小时,制得氧化木薯淀粉/PAM纺织浆料组合物,浆液固含量6%。
测定浆液粘度和浆膜的机械性能详见表1所示。
应用实例1
称取酸解玉米淀粉99.9份,分子量为1200万的阴离子取代度10%的阴离子PAM0.1份,尿素1份,动物油4份混合均匀。取以上混合物125公斤(干重),加入到装有自来水1000升,并已开启搅拌器的煮浆桶中,搅拌10min后开始升温,浆液煮沸后保温10min,添加95℃热水定积至1250升,浆液含固量10%,煮浆完成,备用。
经纱品种:纯棉10s环锭纺和7s竹节纱牛仔布经纱,经轴轴长2000米,头份4256根。采用香港乐丰LDS40型浆染联合机(双浸双轧)浆纱,浆液粘度5.6秒(纺织3#粘度杯);浆纱毛羽贴附好,织造质量好。
应用实例2
称取醋酸酯小麦淀粉95份,分子量为500万的阴离子取代度20%的PAM5份,蒙脱土/丙烯酸类浆料(ZL200510021353.0)20份,硬化油皂化物3.5份混合均匀。取以上混合物120公斤(干重),加入到装有自来水550升并已开启搅拌器的煮浆桶中,搅拌10min后开始升温,浆液煮沸后保温60min,用热水定积至750升,浆液含固量16%,备用。
织物品种:纯棉J100s×J100s,密度90×80,幅宽188cm,平纹。采用日本津田驹HS20浆纱机浆纱,浆液粘度8.5秒(纺织3#杯)。浆纱吸浆均匀,毛羽贴附好,分绞轻快,织造质量好。
应用实例3
称取氧化玉米淀粉99份,分子量为1000万的阴离子取代度10%的PAM1份,聚酯浆料EW-100R(SK化工公司)10份,甘油2份,白糖1份,硬化油皂化物1份混合均匀。取以上混合物75公斤(干重),加入到装有自来水600升并已开启搅拌器的高压煮浆桶中,搅拌10min后,加压升温至120℃,保温3min,随即将浆液打入常压桶,定积至850升,浆液含固量8.8%,备用。
织物品种:涤/棉(90/10)45s×45s,密度110×76根/10cm,幅宽160cm,平纹。采用G142型烘筒式浆纱机浆纱,浆液粘度7.8秒(纺织3#杯),浆纱速度30m/min。浆纱表面光洁,毛羽贴附好,分绞轻快,织造质量好。
对比例1
采用氧化木薯淀粉12g,软水188g,不添加PAM和其他助剂。浆料煮浆工艺和指标测试方法按照实施例1相同的程序进行。测定浆液粘度和浆膜的机械性能详见表1所示。
对比例2
称取氧化木薯淀粉95份,另称取聚合度为1700、醇解度99%的聚乙烯醇(PVA1799)5份,混合均匀,加热煮沸后保温1.5小时,制得氧化木薯淀粉/PVA纺织浆料组合物,浆液固含量6%。
测定浆液粘度和浆膜的机械性能详见表1所示。
对比例3
称取氧化木薯淀粉90份,另称取10份PVA1799,混合均匀,加热煮沸后保温1.5小时,制得氧化木薯淀粉/PVA纺织浆料组合物,浆液固含量6%。
测定浆液粘度和浆膜的机械性能详见表1所示。
对比例4
称取氧化木薯淀粉80份,另称取20份PVA1799,混合均匀,加热煮沸后保温1.5小时,制得氧化木薯淀粉/PVA纺织浆料组合物,浆液固含量6%。
测定浆液粘度和浆膜的机械性能详见表1所示。
对比例5
称取氧化木薯淀粉70份,另称取30份PVA1799,混合均匀,加热煮沸后保温1.5小时,制得氧化木薯淀粉/PVA纺织浆料组合物,浆液固含量6%。
测定浆液粘度和浆膜的机械性能详见表1所示。
表1 实施例和对比例的强伸性和粘附性对比
Claims (9)
1、一种变性淀粉/聚丙烯酰胺纺织浆料组合物,其特征在于该纺织浆料组合物的原料由以下组分组成,按重量份计为:
变性淀粉 95.0~99.9份
聚丙烯酰胺 0.1~5.0份
去离子水或软水 625~1667份
浆纱油脂 0~5份
吸湿剂 0~5份
其它浆料 0~20份。
2、如权利要求1所述变性淀粉/聚丙烯酰胺纺织浆料组合物,其特征在于聚丙烯酰胺为非离子型或阴离子型的白色颗粒状或粉末状产品,分子量为500万~2000万,阴离子取代度为0~20%。
3、如权利要求1所述变性淀粉/聚丙烯酰胺纺织浆料组合物,其特征在于聚丙烯酰胺的分子量为1000万~1800万。
4、如权利要求1所述变性淀粉/聚丙烯酰胺纺织浆料组合物,其特征在于变性淀粉为小麦、玉米或木薯原淀粉经酸解、氧化、酯化或醚化变性淀粉中的任一种。
5、如权利要求1所述变性淀粉/聚丙烯酰胺纺织浆料组合物,其特征在于浆纱油脂为植物油、动物油或硬化油,或它们的皂化物或乳化物中的任一种。
6、如权利要求1所述变性淀粉/聚丙烯酰胺纺织浆料组合物,其特征在于淀粉吸湿剂为尿素、甘油或白糖中的任一种。
7、如权利要求1所述变性淀粉/聚丙烯酰胺纺织浆料组合物,其特征在于其它浆料为丙烯酰胺浆料或聚酯浆料。
8、如权利要求1~7之一所述变性淀粉/聚丙烯酰胺纺织浆料组合物的制备方法,其特征在于:将变性淀粉95.0~99.9份,聚丙烯酰胺0.1~5.0份在干粉状态下进行物理混合,加入去离子水625~1667份搅拌均匀后,加入浆纱油脂0~5份、吸湿剂0~5份和其它浆料0~20份,加热煮沸1~1.5小时,保温5~10min,制得变性淀粉/聚丙烯酰胺纺织浆料组合物,浆液固含量6%~16%。
9、如权利要求1所述变性淀粉/聚丙烯酰胺纺织浆料组合物的用途,其特征在于该组合物浆料用于纯棉或涤棉混纺经纱的上浆。
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PB01 | Publication | ||
C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20090605 Address after: Postal code 24, South Section 1, ring road, Chengdu, Sichuan: 610000 Applicant after: Sichuan University Co-applicant after: Shantou Chuangxin Demei Chemical Co., Ltd. Address before: No. 24, South Section, Yiyuan Road, Chengdu, Sichuan Province, China Post Code: 610000 Applicant before: Sichuan University |
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C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20090624 |