CN101831805A - 一种纺织浆料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高性能、环保型纺织浆料及其制备方法，该方法利用活化聚乙二醇的反应性，对纺织浆料用动物胶进行修饰改性，然后将改性动物胶与高性能变性淀粉、浆纱助剂复配，开发出一种可在棉、黏胶及其混纺纱经纱上浆、织造中替代不洁浆料——聚乙烯醇浆料的新型高性能浆料。该浆料组成(重量百分数)为：聚乙二醇修饰动物胶5～10％、变性淀粉70～90％、高效助剂5～25％。该浆料具有优异的浆液、浆膜性能和上浆性能。

Description

一种纺织浆料及其制备方法

技术领域

本发明涉及棉纺织行业，具体是一种高性能纺织浆料及其制备方法。

背景技术

浆纱是棉纺织行业织造工程的关键工序，它直接影响到织机的效率和产品质量。浆纱上浆所用的浆料是保证浆好纱的基础，是纺织生产第二大消耗材料(第一为原料棉纱)，生产不同织物选用合适的浆料，对企业经济效益有着重要的地位。

随着人们生活水平的提高，新型纺织纤维的开发、多样化以及环保的要求对纺织浆料的要求越来越高。现今国际上所用纺织浆料可分淀粉、聚乙烯醇(PVA)及聚丙烯三大类浆料，其中淀粉占70％，PVA占20％，聚丙烯酸类浆料为10％。这三类浆料都有各自的优缺点：淀粉浆料对棉纤维有较好粘附性、价格便宜，但浆膜脆，对化纤混纺纱线粘着性能差；聚丙烯酸类浆料具有较好的粘附性，但其价格昂贵以及吸湿较大，因此只能作为辅助浆料；聚乙烯醇(PVA)是一种优良的化学浆料，具有很高性价比，但退浆废液不能生物降解，对环境污染较为严重，故称为“不洁浆料”。欧盟有些国家明确要求纺织品禁用PVA上浆。针对上述多种浆料的性能及使用状况，近些年来发达国家都在致力于研究开发新型浆料代替传统浆料，以适应新型纤维高支高密、低支高密度织物及解决浆液废水处理达到节能减排的要求。

对于低支、低密纯棉产品可以采用原淀粉作为主浆料，但对于高支(40支以上)高密织物，经纱上浆应当采用变性淀粉。原淀粉对高支、高密织物上浆时被覆上浆大，织造时落浆多。为了克服原淀粉的缺点，国内外研究者利用淀粉大分子结构的特点，对淀粉进行变性，以改善原淀粉的性能。变性淀粉浆料已成为全棉等天然纤维的主体浆料。目前，国内市场上稳定、优良的产品还不多，实际应用还不是很令人满意。

除了对淀粉进行高效变性外，开发高性能浆料用于棉纺织厂的经纱上浆，因其具有广泛的品种适应性、上浆配方和调浆操作的简便性、良好的织造效果，已成为国内外纺织浆料发展的主要方向。组合浆料又称即用浆料，兴起于上世纪八十年代，国外纺织系统普遍使用组合浆料作为上浆粘着剂，在日本、美国、英国、法国、香港等地有很多工厂生产各类组合浆料。随着纺纱用新型纤维的差别化、混纺多组分化、无梭织机高速化、梭织面料超高支化、高紧度化、产品与环境的绿色清洁化等方面的发展，原有组合浆料在性能上已难以很好满足生产需要，特别是在替代PVA浆料的组合浆料开发上还未取得突破。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高性能、环保型纺织浆料及其制备方法，该浆料具有优异的浆液、浆膜性能和上浆性能，能够在棉、黏胶及其混纺纱织造中取代PVA浆料，实现纺织经纱上浆加工的清洁化生产。

为实现上述目的，本发明所述的纺织浆料，其组成为(重量百分数)：聚乙二醇修饰动物胶5～10％，变性淀粉70～90％，高效助剂5～25％。

上述聚乙二醇修饰动物胶为聚乙二醇修饰的明胶、骨胶、皮胶或鱼胶；

上述变性淀粉为阳离子淀粉、醋酸酯淀粉或磷酸酯淀粉。

上述高效助剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、壳聚糖或果胶。

此外，本发明还提供了该纺织浆料的制备方法，其包括以下步骤：

1)将单甲氧基聚乙二醇与琥珀酸酐和/或N-羟基琥珀酰亚胺混合，在20～40℃下反应24～72小时制得修饰剂；

2)将修饰剂加入精制动物胶中，修饰剂与动物胶的摩尔比为9～11∶1；在0～20℃下反应45～60分钟得到聚乙二醇修饰动物胶粗品；

3)超滤或透析聚乙二醇修饰动物胶粗品以去除小分子活化剂残余物，再通过层析装置分离出聚乙二醇修饰动物胶；

4)在双螺旋锥形混合机中按聚乙二醇修饰动物胶5～10％，变性淀粉70～90％，高效助剂5～25％重量比例充分混合，即得纺织浆料。

上述步骤1)中混合物组份有多种选择，当选择单甲氧基聚乙二醇与琥珀酸酐或N-羟基琥珀酰亚胺混合时，按单甲氧基聚乙二醇与琥珀酸酐或N-羟基琥珀酰亚胺为摩尔比3-3.2∶1混合。当选择单甲氧基聚乙二醇与琥珀酸酐、N-羟基琥珀酰亚胺三种单体共同混合时，按单甲氧基聚乙二醇与琥珀酸酐及N-羟基琥珀酰亚胺为摩尔比5∶1∶1混合。

上述步骤2)中动物胶为明胶、骨胶、皮胶或鱼胶。

上述步骤4)中变性淀粉为阳离子淀粉、醋酸酯淀粉或磷酸酯淀粉。

上述步骤4)中高效助剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、壳聚糖或果胶。

本发明制得的产品各组分配组合理，浆料浆液、浆膜性能较单一变性淀粉浆料显著提升，可在棉、黏胶及其混纺纱织造中取代PVA浆料。

本发明与传统的纺织用浆料相比，具有以下特点：

①通过有机组合改性动物胶、高效变性淀粉和助剂，性能较单一变性淀粉浆料显著提升，具有浆液粘度低、流动性好，不易结浆皮，与其他浆料有良好的相溶性能，低温浆液不凝冻，粘着性能优异，可全部或大部分替代PVA，易于退浆等优点；

②利用活化聚乙二醇的反应性，对纺织浆料用动物胶进行修饰改性，克服了传统动物胶浆料浆膜粗硬，缺乏弹性，容易脆裂，落浆较多，胶液的浸透性较差等缺点，显著改善了其上浆性能；

③该浆料在织物过程中可以减少静电的积聚，较好的清除静电作用，提高开口清晰度和织物效率；

④本发明高性能浆料具有良好的生物降解性，是一种环保型浆料。

具体实施方式

本发明利用活化聚乙二醇的反应性，对纺织浆料用动物胶进行修饰改性，然后将改性动物胶与高性能变性淀粉、浆纱助剂复配，开发出一种可在棉、黏胶及其混纺纱经纱上浆、织造中替代不洁浆料——PVA浆料的新型高性能浆料，以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：本实例所选动物胶为明胶，所选变性淀粉为阳离子淀粉，所选高效助剂为脂肪醇聚氧乙烯醚。

改性动物胶的制备：

采用琥珀酸酐活化法进行聚乙二醇活化，即单甲氧基聚乙二醇与琥珀酸酐按摩尔比3∶1混合，在37℃反应48小时，然后将制得修饰剂与明胶按摩尔比10∶1混合，pH7、4℃下反应60分钟。采用高效柱层析装置进行产物分离纯化。

高性能浆料复配：在双螺旋锥形混合机中按聚乙二醇修饰明胶∶阳离子淀粉∶月桂醇聚氧乙烯醚＝5∶85∶10比例(重量百分比)充分混合，包装成品。

对上述方法制备的高性能浆料试样分别进行了以下性能的测试，如下表所示：

试样	粘附力(N)	断裂伸长(％)	浆膜断裂强度(N)	浆膜断裂伸长(％)	织造效率(％)
						对照样	95.4	15.4	20.1	2.77	90.4
实施例1	117.1	15.6	25.8	3.89	93.7

实施例2：本实例所选动物胶为骨胶，所选变性淀粉为醋酸酯淀粉，所选高效助剂为壳聚糖。

改性动物胶的制备：

采用N-羟基琥珀酰亚胺活化法进行聚乙二醇活化，即单甲氧基聚乙二醇与N-羟基琥珀酰亚胺按摩尔比3.2∶1混合，在25℃反应72小时，然后将制得修饰剂与骨胶按摩尔比9∶1混合，pH6.5、0℃下反应45分钟。采用高效柱层析装置进行产物分离纯化。

高性能浆料复配：在双螺旋锥形混合机中按聚乙二醇修饰骨胶∶醋酸酯淀粉∶壳聚糖(取代度86.7％，分子量100万)＝6∶89∶5比例(重量百分比)充分混合，包装成品。

对上述方法制备的高性能浆料试样分别进行了以下性能的测试，如下表所示：

试样	粘附力(N)	断裂伸长(％)	浆膜断裂强度(N)	浆膜断裂伸长(％)	织造效率(％)
						对照样	95.4	15.4	20.1	2.77	90.4
实施例2	110.9	15.2	24.6	3.76	92.5

实施例3：本实例所选动物胶为明胶，所选变性淀粉为磷酸酯淀粉，所选高效助剂为脂肪醇聚氧乙烯醚和高酯果胶。

改性动物胶的制备：

采用琥珀酸酐、N-羟基琥珀酰亚胺一步活化法进行聚乙二醇活化，即单甲氧基聚乙二醇与琥珀酸酐、N-羟基琥珀酰亚胺按摩尔比5∶1∶1混合，在20℃反应24小时，然后将制得修饰剂与明胶按摩尔比11∶1混合，pH7、4℃下反应50分钟。采用高效柱层析装置进行产物分离纯化。

高性能浆料复配：在双螺旋锥形混合机中按聚乙二醇修饰明胶∶磷酸酯淀粉∶月桂醇聚氧乙烯醚∶果胶(酯化度60％)＝5∶90∶4∶1比例(重量百分比)充分混合，包装成品。

对上述方法制备的高性能浆料试样分别进行了以下性能的测试，如下表所示：

试样	粘附力(N)	断裂伸长(％)	浆膜断裂强度(N)	浆膜断裂伸长(％)	织造效率(％)
						对照样	95.4	15.4	20.1	2.77	90.4
实施例3	112.2	15.9	26.3	3.23	94.1

通过对实施例表格数据分析可知：本发明工艺所制备的高性能浆料，与对照样(传统淀粉+PVA组合)相比，浆液、浆膜性能上均有不同程度改善，特别是粘附力、浆膜伸长方面表现出色，总体织造效率均得到提升。这表明本发明提供的基于聚乙二醇修饰动物胶、高效变性淀粉和助剂的浆料具有性能上的显著优势。

Claims (10)

1.一种纺织浆料，其特征在于该浆料组成为(重量百分数)：聚乙二醇修饰动物胶5～10％，变性淀粉70～90％，高效助剂5～25％。

2.根据权利要求1所述的纺织浆料，其特征在于聚乙二醇修饰动物胶为聚乙二醇修饰的明胶、骨胶、皮胶或鱼胶。

3.根据权利要求1或2所述的纺织浆料，其特征在于变性淀粉为阳离子淀粉、醋酸酯淀粉或磷酸酯淀粉。

4.根据权利要求1或2所述的纺织浆料，其特征在于高效助剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、壳聚糖或果胶。

5.一种权利要求1所述纺织浆料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1)将单甲氧基聚乙二醇与琥珀酸酐和/或N-羟基琥珀酰亚胺混合，在20～40℃下反应24～72小时制得修饰剂；

2)将修饰剂加入精制动物胶中，修饰剂与动物胶的摩尔比为9～11∶1；在0～20℃下反应45～60分钟得到聚乙二醇修饰动物胶粗品；

3)超滤或透析聚乙二醇修饰动物胶粗品以去除小分子活化剂残余物，再通过层析装置分离出聚乙二醇修饰动物胶；

4)在双螺旋锥形混合机中按聚乙二醇修饰动物胶5～10％，变性淀粉70～90％，高效助剂5～25％的重量比例充分混合，即得纺织浆料。

6.根据权利要求5所述的纺织浆料的制备方法，其特征在于步骤1)中单甲氧基聚乙二醇与琥珀酸酐或N-羟基琥珀酰亚胺按摩尔比3-3.2∶1混合。

7.根据权利要求5所述的纺织浆料的制备方法，其特征在于步骤1)中单甲氧基聚乙二醇与琥珀酸酐、N-羟基琥珀酰亚胺按摩尔比5∶1∶1混合。

8.根据权利要求5、6或7所述的纺织浆料的制备方法，其特征在于步骤2)中动物胶为明胶、骨胶、皮胶或鱼胶。

9.根据权利要求5、6或7所述的纺织浆料的制备方法，其特征在于步骤4)中变性淀粉为阳离子淀粉、醋酸酯淀粉或磷酸酯淀粉。

10.根据权利要求5、6或7所述的纺织浆料的制备方法，其特征在于步骤4)中高效助剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、壳聚糖或果胶。