CN103044624B - 一种高成膜性阳离子接枝高性能淀粉及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高成膜性阳离子接枝高性能淀粉及其制备方法，该浆料由原料玉米淀粉、3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵、丙烯酰胺与过硫酸盐通过干法混合醚化接枝反应而成，其中各原料的质量含量为玉米淀粉80～95%，3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵1～10%，丙烯酰胺1～6%，过硫酸盐0.1～12%。本高成膜性阳离子接枝高性能淀粉对环境友好，具有良好的抗老化性能，浆液粘度稳定，对棉及涤纶均有较强粘附力抗疲劳，浆液成膜性好，易退浆，浆液废水易于处理，易生物降解，对环境污染小，在生产过程中是零污染排放。

Description

一种高成膜性阳离子接枝高性能淀粉及其制备方法
技术领域
本发明属于纺织工业领域，具体涉及纺织工业纱线上浆工艺中的一种高成膜性阳离子接枝高性能淀粉。
背景技术
在纺织工业中的纱线上浆工艺中，由于聚乙烯醇（PVA）浆料具有优良的成膜性、粘附性及与其他浆料有较好相溶性的特点，被认为是解决涤棉混纺纱及纯棉细号、高密、高难品种最理想的浆料。但是，由于聚乙烯醇（PVA）浆料的价格远远高于淀粉类浆料，加之聚乙烯醇（PVA）浆料和一些难降解的浆料，退浆后的浆液废水难以处理，造成环境污染。对环境的破坏、污染问题已经引起广泛重视，尤其是经聚乙烯醇（PVA）浆料上浆的织物在出口产品中已经受限，因此，经纱上浆少用或不用聚乙烯醇（PVA）浆料，已成为亟待解决的问题。现有技术中也公开了一些非聚乙烯醇类阳离子浆料，但在高品质和特殊应用领域，现有的浆料在高成膜性、抗疲劳、高成膜性方面仍然存在不足，这严重制约了非聚乙烯醇浆料的应用范围。
发明内容
本发明的目的是在现有技术的基础上，提供一种低成本、性能优异且少用或不使用PVA的高成膜性阳离子接枝高性能淀粉。
本发明的另一目的是提供一种上述高成膜性阳离子接枝高性能淀粉的制备方法和使用方法。
本发明的目的可以通过以下措施达到：
一种高成膜性阳离子接枝高性能淀粉，该浆料由原料玉米淀粉、3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵、丙烯酰胺与过硫酸盐通过干法混合醚化接枝反应而成，其中各原料的质量含量为玉米淀粉80～95%，3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵1～10%，丙烯酰胺1～6%，过硫酸盐0.1～12%。（其中各原料之和为100%）
在一种优选方案中，各原料的质量含量为：玉米淀粉80～90%，3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵2～8%，丙烯酰胺1～6%，过硫酸盐1～8%。（其中各原料之和为100%）
在各原料的干法混合醚化接枝反应中，温度优选为60℃～75℃，进一步优选65～70℃，最优选在68℃左右。干法混合醚化接枝反应时间可根据实际情况进行调节，一般可以为30min～60min。
本发明中的过硫酸盐选自过硫酸钙、过硫酸氢钾、过硫酸铵中的一种或几种。
本发明的浆料，通过初步的混合反应将3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵、丙烯酰胺与过硫酸盐采用微胶囊包埋方法进行包埋，这种先对各组分进行包埋，待使用前再进行充分反应的方式，对浆料的生产、流通、储存和使用环节都极为有利。
本发明公开了一种上述高成膜性阳离子接枝高性能淀粉的使用方法：高成膜性阳离子接枝高性能淀粉在使用前，先加入水并升温至95℃～130℃进行保温反应，反应后得到对织物上浆的乳状液；
其中3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵、丙烯酰胺与过硫酸盐相配合与玉米淀粉发生保温化学反应，其包括醚化、接枝、氧化复合反应等，如3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵与玉米淀粉在温度和丙烯酰胺与过硫酸盐的促进下发生醚化接枝反应，过硫酸盐与玉米淀粉发生氧化反应等。
使用前的保温反应中根据生产所适用的固含量确定高成膜性阳离子接枝高性能淀粉与水的比例，高成膜性阳离子接枝高性能淀粉与水的质量比一般为10～20：80～90，优选为8～16：84～92，进一步优选为9～14：86～91。保温反应一般在搅拌下进行，保温反应的时间优选为20～50min，进一步优选为25～45min。
本发明还包括一种高成膜性阳离子接枝高性能淀粉的制备方法，将原料玉米淀粉、3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵、丙烯酰胺与过硫酸盐通过干法混合醚化接枝反应而得，其中各原料的质量含量为玉米淀粉80～95%，3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵1～10%，丙烯酰胺1～6%，过硫酸盐0.1～12%。其中各一般或优选条件如上所述。
本发明的高成膜性阳离子接枝高性能淀粉具有粘附力强、成膜性好、浆膜强韧、有良好的弹性、耐磨等性能。在纺织纯棉纱线上上浆时，一般紧度的品种80支纱以下可不用聚乙烯醇（PVA），在绦棉或80支纱以上纯棉纱线上上浆也可不用或少用聚乙烯醇（PVA）。其进一步具有如下性能：
本高成膜性阳离子接枝高性能淀粉对环境友好，不含聚乙烯醇（PVA）等能与生物降解的物质，其具有良好的高成膜性性能，浆液粘度稳定，对棉及涤纶均有较强粘附力（经浆料粘附力检测，纯棉粘附力在101.26N以上，涤棉粘附力在145.10N以上），抗疲劳，浆液成膜性好，易退浆，浆液废水易于处理，易生物降解（采用-TEWEGA-SKala标准进行生物降解测试，下同，结果达9级），对环境污染小，在生产过程中是零污染排放。
具体实施方式
实施例1
将玉米淀粉83kg，3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵8kg，、丙烯酰胺4㎏，过硫酸钙5kg，分别装入反应罐，在68℃温度下进行干法混合醚化接枝反应45min后终止反应，卸料包装、入库。客户在使用时，再加800kg清水糊化升温至95℃或在高压罐中加清水升温至125℃保温30~45min进行醚化、氧化复合反应而制得对织物上浆的乳状液。
经浆料粘附力检测，其纯棉粘附力为117N，涤棉粘附力为159N。分别对CN102733190A、CN102733191A、CN102605618A中的实施例1制备的浆料进行相同的粘附力检测，其中CN102733190A纯棉粘附力为91N，涤棉粘附力为115N；CN102733191A纯棉粘附力为93N，涤棉粘附力为119N；CN102605618A纯棉粘附力为66N，涤棉粘附力为97N。其生物降解测试9级。
对本品与试验一辅料复配得到的浆膜进行强韧、耐磨测试，其磨耗：本产品是1.20mg/cm2，聚乙烯醇（PVA）是1.15mg/cm2；本品浆膜断裂伸长率：3.67%。分别以CN102733190A、CN102733191A、CN102605618A中的实施例1制备的浆料进行同条件下对比实验，CN102733190A磨耗1.57mg/cm2，CN102733191A磨耗1.79mg/cm2，CN102605618A磨耗1.94mg/cm2。
实施例2
将玉米淀粉85kg，3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵6kg，、丙烯酰胺4㎏，过硫酸氢钾5kg，分别装入反应罐，在68℃温度下进行干法混合醚化接枝反应45min后终止反应，卸料包装、入库。客户在使用时，再加700kg清水糊化升温至95℃或在高压罐中加清水升温至125℃保温30~45min进行醚化、氧化复合反应而制得织物上浆的乳状液。经浆料粘附力检测，其纯棉粘附力为104N，涤棉粘附力为147N。其生物降解测试9级。对本品与试验一辅料复配得到的浆膜进行强韧、耐磨测试，其磨耗：本产品是1.24mg/cm2。
实施例3
将玉米淀粉90kg，3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵7kg，、丙烯酰胺2㎏，过硫酸铵1kg，分别装入反应罐，在68℃温度下进行复合混合反应45min后终止反应，卸料包装、入库。客户在使用时，再加680kg清水糊化升温至95℃或在高压罐中加清水升温至125℃保温30~45min进行醚化、氧化复合反应而制得织物上浆的乳状液。经浆料粘附力检测，其纯棉粘附力为108N，涤棉粘附力为155N。其生物降解测试9级。对本品与试验一辅料复配得到的浆膜进行强韧、耐磨测试，其磨耗：本产品是1.31mg/cm2。
采用上述各实施例所得乳状液浆料全部或部分替代现有浆料配方中的聚乙烯醇、高性能淀粉和普通淀粉，在实际生产中对织物进行上浆处理，并采用现有配方做对照实验。各组配方及生产条件见下表。
试验一
品种：65"JC100S×JC100S/2/216×125规格尺寸
上浆工艺
1、选用机型：
丰田双浆槽七单元，采用“单浸双压”工艺
2、浆纱工艺：
车速：50M/min
浆槽温度：95℃
浆槽粘度：前/后   8.7/8.5S
锡林温度：预/并   108/93℃
压浆力：I速16KN   II速24KN
退绕张力：0.06mpa
浆槽张力：I速0.3% II速0.2%
湿区牵引力：I速0.4%  II速0.3%
干区张力：I速0.2%  II速0.1%
卷取张力：1700N
回潮显示：7.5%
退浆率：13.7%
3、织造情况
项目 原配方 实例1
织机型号 丰田710 丰田710
织机速度（r/min） 550 550
织机效率（%） 77.8 90.9
经停（次/班） 10.0 8.1
纬停（次/班） 35.4 20.3
梭口状况 不太清晰 清晰
试验二：
品种：63"T/C65/3545S×45S/133×72  1/1规格尺寸

Claims (7)

1.一种高成膜性阳离子接枝高性能淀粉，其特征在于由原料玉米淀粉、3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵、丙烯酰胺与过硫酸盐通过干法混合醚化接枝反应于60℃～75℃下混合反应30min～60min而成，其中各原料的质量含量为玉米淀粉80～95%，3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵1～10%，丙烯酰胺1～6%，过硫酸盐0.1～12%。
2.根据权利要求1所述的高成膜性阳离子接枝高性能淀粉，其特征在于各原料的质量含量为玉米淀粉80～90%，3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵2～8%，丙烯酰胺1～6%，过硫酸盐1～8%。
3.根据权利要求1所述的高成膜性阳离子接枝高性能淀粉，其特征在于所述各原料的混合反应温度为65℃～75℃。
4.根据权利要求1或2所述的高成膜性阳离子接枝高性能淀粉，其特征在于所述过硫酸盐选自过硫酸钙、过硫酸氢钾、过硫酸铵中的一种或几种。
5.一种权利要求1所述的高成膜性阳离子接枝高性能淀粉的使用方法，其特征在于高成膜性阳离子接枝高性能淀粉在使用前，先加入水并升温至95℃～130℃进行保温反应，反应后得到对织物上浆的乳状液；
该高成膜性阳离子接枝高性能淀粉由玉米淀粉、3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵、丙烯酰胺与过硫酸盐通过干法混合醚化接枝反应于60℃～75℃下混合反应30min～60min而成而成，其中各原料的质量含量为玉米淀粉80～95%，3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵1～10%，丙烯酰胺1～6%，过硫酸盐0.1～12%。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于所述高成膜性阳离子接枝高性能淀粉与水的质量比为10～20：80～90；使用前的保温反应的时间为20～50min。
7.一种高成膜性阳离子接枝高性能淀粉的制备方法，其特征在于将原料玉米淀粉、3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵、丙烯酰胺与过硫酸盐通过干法混合醚化接枝反应于60℃～75℃下混合反应30min～60min而成而得，其中各原料的质量含量为玉米淀粉80～95%，3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵1～10%，丙烯酰胺1～6%，过硫酸盐0.1～12%。
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