CN101476245B - 不同变性程度淀粉混合的纺织浆料组合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种不同变性程度淀粉混合的纺织浆料组合物及其制备方法，其特点是将粘度为13.1mPas-480mPas的原淀粉或变性淀粉2-8份，与粘度为3mPas-11.4mPas的变性淀粉2-8份，加入混合机中，在干粉状态下进行物理混合，再加入浆纱油脂0-0.5份、吸湿剂0-0.5份、抗静电剂0-0.1份和其它浆料0-2份在上述混合机中混合均匀，获及纺织浆料组合物。该组合物的两种淀粉组分具有增强和降低粘度的协同效应，明显降低了浆液表观粘度，增加了浆膜的断裂强度和断裂功，降低了浆料成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种不同变性程度淀粉混合的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
淀粉是一种最常见、应用最广的纺织浆料。它是一种价格便宜、可再生、可生物降解的天然高分子。淀粉颗粒含有直链淀粉和支链淀粉两种成分，它们都是α-D-葡萄糖的聚合物。直链淀粉的平均分子量在106以上，支链淀粉的平均分子量可达到107-109。由于每一个葡萄糖残基在2-，3-和6-位上有三个羟基，因此淀粉具有一定的反应活性，也能在分子内或分子间形成氢键。淀粉浆料成膜性好，有一定的浆膜强度和耐磨性，对纤维素纤维具有良好的粘附性，甚至对于锦纶、涤纶等弱极性合成纤维也有一定的化学粘附性，这些性质使淀粉浆料相对于合成浆料具有较大的竞争力。但是，淀粉的分子量太高，使得煮浆后的水体粘度很大，对纤维的渗透性太差，容易形成表面上浆。因此，几乎所有的淀粉浆料都是变性淀粉，例如最常用的酸解淀粉和氧化淀粉。通过变性以后，使淀粉的分子量变小，水体粘度降低，便于浆纱渗透。但是，经过变性加工后淀粉分子量变小所带来的直接副作用是降低了淀粉的机械强度。几乎所有的变性淀粉都无法解决淀粉浆液粘度和浆膜强度之间的矛盾。
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不同变性程度淀粉混合的纺织浆料组合物及其制备方法，其特点是通过不同变性程度(即不同粘度)的淀粉混合使用，开发一种低粘度、高强度、而且价格便宜的淀粉浆料。
一般来说，在高聚物共混体系中，两种分子之间的作用力如果表现为斥力，其力学性能将变差；当两种分子之间发生引力作用，例如化学作用或氢键作用时，就会产生协同效应，其机械强度将增加，同时共混物的粘度也会发生变化。对于纺织浆料来说，混合浆料组分分子之间的相互作用在很大程度上影响浆料的粘度和机械性能。分子量大小不同的两种淀粉或变性淀粉在液相溶解或分散以后，由于较小分子量的组分容易溶剂化，争夺溶剂分子，使得较大分子量的组分线团收缩，从而降低体系的平均粘度；但是当浆液干燥成膜时，淀粉小分子链段与大分子链段之间发生氢键作用，小分子量的链段容易移动，与大分子量链段之间的作用力较均匀和紧密，在干燥过程中不容易形成应力集中；而淀粉大分子链段在淀粉膜基质中起到链缠结和骨架作用，对膜强度做出主要贡献，因此当分子量有一定差别的淀粉或变性淀粉组合后，有利于降低浆液粘度，并提高淀粉浆膜的机械强度。
本发明的目的由以下技术措施实现，其中所述原料组分除特别说明外，均为重量份数。
不同变性程度淀粉混合的纺织浆料组合物由以下组分组成：
粘度高的原淀粉或变性淀粉 2-8份
粘度低的变性淀粉 2-8份
浆纱油脂 0-0.5份
吸湿剂 0-0.5份
抗静电剂 0-0.1份
其他浆料 0-2份
其中，粘度高的原淀粉或变性淀粉的浆液粘度为13.1mPas-480mPas，粘度低的变性淀粉的浆液粘度为3mPas-11.4mPas；将5g淀粉溶解在浓度为0.9％的氢氧化钠溶液100ml中，在温度20℃测量的浆液粘度。
原淀粉为玉米淀粉、木薯淀粉或小麦淀粉的任一种；变性淀粉为原淀粉经酸解、氧化、酯化和醚化变性淀粉中的至少一种。
浆纱油脂为植物油或动物油或硬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浆膜的吸湿性，减小硬脆性。
抗静电剂为辛醇磷酸酯；抗静电剂的作用是减少或消除经纱在织造过程中的静电。
其它浆料为丙烯酸浆料或聚酯浆料或聚乙烯醇浆料中的任一种；其它浆料的作用是增加淀粉浆料的强度、或耐磨性、或对纤维的粘附性。
本发明中使用的浆纱油脂、吸湿剂、抗静电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。
不同变性程度淀粉混合的纺织浆料组合物的制备方法：
将粘度为13.1mPas-480mPas的原淀粉或变性淀粉2-8份，与粘度为3mPas-11.4mPas的变性淀粉2-8份，加入混合机中，在干粉状态下进行物理混合，再加入浆纱油脂0-0.5份、吸湿剂0-0.5份、抗静电剂0-0.1份和其它浆料0-2份在上述混合机中混合均匀，获及纺织浆料组合物。
不同变性程度淀粉混合的纺织浆料组合物用于纯棉或涤棉混纺经纱的上浆。
本发明采用不同变性程度淀粉混合的纺织浆料组合物，其特点是组合物中两种粘度不同的淀粉之间有协同作用，当组成恒定时，两者粘度相差越大，越有利于组合浆膜的强度和断裂功，同时组合浆液的粘度越低。这个显著的特点特别适合于纺织浆料高浓低粘的浆纱工艺，以及浆膜增强的要求。
在实验室测试粘度是采用NDJ-79型旋转式粘度计：将5g淀粉溶解在浓度为0.9％的氢氧化钠溶液100ml中，在温度20℃测量浆液粘度。
由于粘度较低的变性淀粉成膜很脆，无法测定浆膜的机械性能，因此本发明采用浆纸法(吕许超，胡晓，刘雁，朱谱新.评价浆膜力学性能的新方法——浆纸法，纺织科技进展，2008，(6)：20-21，24)测定其机械性能：以3％浆液浓度98℃对纯木浆皱纹纸上浆，干燥后剪成条状10×200mm，用YG061F纱线强力试验仪，对每个试样至少测定10次，取平均值。
测试5种原料的浆液粘度和浆纸机械性能结果见表1所示。
实施例1-实施例4是将表1中木薯酸解淀粉1#与木薯酸解淀粉5#按不同比例混合，代表分子量相差较大的组合(1#-5#)；实施例5-实施例8是将木薯酸解淀粉2#与木薯酸解淀粉4#按不同比例混合，代表分子量相差较小的组合(2#-4#)。它们的重量份数组合比例如表2所示。
将表2中实施例1-实施例8产物的粘度数据与表1的原料粘度数据对比分析，表明粘度相差大或小的两组实施例产物粘度都有相同的规律：混合浆液的粘度值并不是两种原料组成物粘度值的简单叠加。随着粘度值较大的淀粉原料组分含量的增加，混合淀粉的粘度增大，但不是线性关系。如图1所示。
表2中的断裂强度和断裂功数据与表1中原料的对应数据对比表明，随着浆液粘度较大组分在组合物中的含量增加，1#-5#和2#-4#两组实施例浆料的断裂强度和断裂功都在增加，但不是线性关系，如图2和图3所示。
实施例1的粘度为8.3mPa·s，实施例6的粘度为8.5mPa·s，它们与原料3#的粘度8.2mPa·s相当，而表2和表1的数据显示这三个样品的断裂强度和断裂功的顺序为：实施例1>>实施例6>原料3#，也说明了以上结论。
从表2和表1中的实施例1-8组合物与原料之间断裂伸长率的比较，没有明显区别。
本发明具有如下优点：
采用不同粘度原淀粉或变性淀粉混合用于纺织经纱上浆，可以降低浆液表观粘度，增加浆膜的断裂强度和断裂功，在织造过程中更好地保护经纱，保证织造质量；而且由于可以采用部分原淀粉，可以降低浆料成本。
附图说明
图1混合组分的质量分数对木薯酸解淀粉混合浆料粘度的影响
图1表明，实施例1-8组合物的粘度曲线始终在两个纯原料组分粘度的连线以下，呈现负偏差；两个原料组合中原料组分之间粘度相差越大，负偏差越明显，当高粘度组分含量少时负偏差也明显。这个现象说明，本发明的淀粉组合物具有较小的浆液粘度值，有利于对纺织经纱的渗透。
图2混合组分的质量分数对木薯酸解淀粉浆纸断裂强度的影响
图3混合组分的质量分数对木薯酸解淀粉浆纸断裂功的影响
图2和图3表明，组合物的断裂强度和断裂功数值都在两个单组分连线的上方，呈现正偏差。说明少量粘度较大的组分(分子量较大)就可以极大地增加组合物的断裂强度和断裂功，当粘度较大原料组分的质量分数大于某一值以后，组合物浆料的断裂强度和断裂功甚至高于较高粘度原料单独的对应值。而且从图2和图3中可以明显地看出，对于原料粘度差别较大的组合浆料组，其断裂强度和断裂功要高于粘度差别较小的组合物浆料组，当高粘度组分含量少时正偏差也明显。
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
将表1中粘度为6.1mPa·s的木薯酸解淀粉1#取8份，另取2份粘度为33.2mPa·s的木薯酸解淀粉5#，加入混合机中，在于粉状态下进行物理混合，获得浆料组合物，其粘度和浆膜机械性能按照原料相同的测试方法测定，详见表2所示。
实施例2
将表1中粘度为6.1mPa·s的木薯酸解淀粉1#取7份，另取3份粘度为33.2mPa·s的木薯酸解淀粉5#，加入混合机中，在干粉状态下进行物理混合，获得浆料组合物，其粘度和浆膜机械性能按照原料相同的测试方法测定，详见表2所示。
实施例3
将表1中粘度为6.1mPa·s的木薯酸解淀粉1#取6份，另取4份粘度为33.2mPa·s的木薯酸解淀粉5#，加入混合机中，在干粉状态下进行物理混合，获得浆料组合物，其粘度和浆膜机械性能按照原料相同的测试方法测定，详见表2所示。
实施例4
将表1中粘度为6.1mPa·s的木薯酸解淀粉1#取2份，另取8份粘度为33.2mPa·s的木薯酸解淀粉5#，加入混合机中，在干粉状态下进行物理混合，获得浆料组合物，其粘度和浆膜机械性能按照原料相同的测试方法测定，详见表2所示。
实施例5
将表1中粘度为6.7mPa·s的木薯酸解淀粉2#取8份，另取2份粘度为13.1mPa·s的木薯酸解淀粉4#，加入混合机中，在干粉状态下进行物理混合，获得浆料组合物，其粘度和浆膜机械性能按照原料相同的测试方法测定，详见表2所示。
实施例6
将表1中粘度为6.7mPa·s的木薯酸解淀粉2#取7份，另取3份粘度为13.1mPa·s的木薯酸解淀粉4#，加入混合机中，在干粉状态下进行物理混合，获得浆料组合物，其粘度和浆膜机械性能按照原料相同的测试方法测定，详见表2所示。
实施例7
将表1中粘度为6.7mPa·s的木薯酸解淀粉2#取6份，另取4份粘度为13.1mPa·s的木薯酸解淀粉4#，加入混合机中，在干粉状态下进行物理混合，获得浆料组合物，其粘度和浆膜机械性能按照原料相同的测试方法测定，详见表2所示。
实施例8
将表1中粘度为6.7mPa·s的木薯酸解淀粉2#取2份，另取8份粘度为13.1mPa·s的木薯酸解淀粉4#，加入混合机中，在干粉状态下进行物理混合，获得浆料组合物，其粘度和浆膜机械性能按照原料相同的测试方法测定，详见表2所示。
应用实例1
将粘度为480mPa·s的玉米原淀粉6份，粘度为3mPa·s的酸解玉米淀粉4份，加入混合机中，在干粉状态下进行物理混合，再加入牛油皂化物0.1份，甘油0.2份，混合均匀。采用与实施例1-8相同的测试方法，粘度为18.5mPa·s，浆纸的断裂强度、断裂伸长和断裂功分别为10.57N/mm2、12.35％和40.22mJ。
称取上述浆料组合物112.5kg，加入到装有常温自来水900升的煮浆桶中，搅拌5min后升温煮沸，保温60min，加入热水定积为1250升。
牛仔布经纱8sOA+8s竹节纱，4200头分，180cm幅宽，将以上浆液打入浆染联合机的浆槽，前轧辊4.5kg/m2，后轧辊2kg/m2，车速35m/min。浆纱毛羽帖服，用剑杆织机织造效率97％。
应用实例2
将粘度为456mPa·s的小麦原淀粉5份，粘度为4.5mPa·s的木薯醚化淀粉5份，加入混合机中，在干粉状态下进行物理混合，再加入丙烯酸浆料(30％)1份，聚乙烯醇(PVA1799)1份，硬化油皂化物0.2份，尿素0.2份，混合均匀。采用与实施例1-8相同的测试方法，粘度为15.2mPa·s，浆纸的断裂强度、断裂伸长和断裂功分别为10.15N/mm2、13.13％和41.71mJ。
称取上述浆料组合物100kg，加入到装有常温自来水600升的煮浆桶中，搅拌10min后升温煮沸，保温60min，加入热水定积为780升。
织物品种：纯棉40s×40s，密度133×72根/10cm，1/1府绸，188cm幅宽，将以上熟浆打入浆槽，前轧辊3.5kg/m2，后轧辊2kg/m2，车速35m/min。浆纱毛羽帖服，用喷气织机织造效率90％以上。
应用实例3
将粘度为26.4mPa·s的木薯氧化淀粉4份，粘度为11.4mPa·s的玉米醋酸酯淀粉6份，加入混合机中，在干粉状态下进行物理混合，再加入聚酯浆料EW-100R(SK化工公司)1.8份，尿素0.2份，白糖0.1份，辛醇磷酸酯抗静电剂0.1份，硬化油皂化物0.2份混合均匀。采用与实施例1-8相同的测试方法，粘度为15.7mPa·s，浆纸的断裂强度、断裂伸长和断裂功分别为9.21N/mm2、13.01％和38.72mJ。
称取上述浆料组合物100kg，加入到装有常温自来水580升的煮浆桶中，搅拌10min后升温煮沸，保温60min，加入热水定积为750升。
织物品种：涤/棉(65/35)45s×45s，密度110×76根/10cm，1/1府绸，160cm幅宽，将以上熟浆打入浆槽，浆槽轧辊弹簧加压，上浆率13％，车速30m/min。浆纱毛羽帖服，分绞轻快；用有梭织机织造效率90％以上。
表1原料木薯淀粉的粘度及其浆纸的力学性能
表2不同粘度木薯酸解淀粉的浆纸力学性能
Claims (8)
1.一种不同变性程度淀粉混合的纺织浆料组合物，其特征在于该纺织浆料组合物由以下组分组成，按重量计为：
粘度高的原淀粉或变性淀粉 2-8份
粘度低的变性淀粉 2-8份
浆纱油脂 0-0.5份
吸湿剂 0-0.5份
抗静电剂 0-0.1份
其他浆料 0-2份
其中，粘度高的原淀粉或变性淀粉的浆液粘度为13.1mPas-480mPas，粘度低的变性淀粉的浆液粘度为3mPas-11.4mPas；将5g淀粉溶解在浓度为0.9％的氢氧化钠溶液100ml中，在温度20℃测量的浆液粘度。
2.如权利要求1所述不同变性程度淀粉混合的纺织浆料组合物，其特征在于原淀粉为玉米淀粉、木薯淀粉或小麦淀粉中的任一种；变性淀粉为原淀粉经酸解、氧化、酯化和醚化变性淀粉中的至少一种。
3.如权利要求1所述不同变性程度淀粉混合的纺织浆料组合物，其特征在于浆纱油脂为植物油或动物油或硬化油或它们的皂化物或乳化物中的任一种。
4.如权利要求1所述不同变性程度淀粉混合的纺织浆料组合物，其特征在于淀粉吸湿剂为尿素、甘油或白糖中的任一种。
5.如权利要求1所述不同变性程度淀粉混合的纺织浆料组合物，其特征在于抗静电剂为辛醇磷酸酯。
6.如权利要求1所述不同变性程度淀粉混合的纺织浆料组合物，其特征在于其它浆料为丙烯酸浆料或聚酯浆料或聚乙烯醇浆料中的任一种。
7.如权利要求1～6之一所述不同变性程度淀粉混合的纺织浆料组合物的制备方法，其特征在于：将粘度为13.1mPas-480mPas的原淀粉或变性淀粉2-8份，与粘度为3mPas-11.4mPas的变性淀粉2-8份，加入混合机中，在干粉状态下进行物理混合，再加入浆纱油脂0-0.5份、吸湿剂0-0.5份、抗静电剂0-0.1份和其它浆料0-2份在上述混合机中混合均匀，获及纺织浆料组合物。
8.如权利要求1所述不同变性程度淀粉混合的纺织浆料组合物用于纯棉或涤棉混纺经纱的上浆。
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Effective date of registration: 20180417 Address after: 610065 Sichuan, Chengdu, South Ring Road, No. 1, No. 24 Co-patentee after: Shantou innovation Chemical Co., Ltd. Patentee after: Sichuan University Address before: 610065 Sichuan, Chengdu, South Ring Road, No. 1, No. 24 Co-patentee before: Shantou Chuangxin Demei Chemical Co., Ltd. Patentee before: Sichuan University |
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Address after: 610065, No. 24, south section of Ring Road, Sichuan, Chengdu Co-patentee after: Guangdong Innovation Fine Chemical Industry Co., Ltd. Patentee after: Sichuan University Address before: 610065, No. 24, south section of Ring Road, Sichuan, Chengdu Co-patentee before: Shantou innovation Chemical Co., Ltd. Patentee before: Sichuan University |
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Granted publication date: 20110406 Termination date: 20200116 |