CN103102428B - 一种高成膜性羟乙基高性能变性淀粉 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高成膜性羟乙基高性能变性淀粉，该浆料由原料玉米淀粉、环氧乙烷、六偏磷酸钠、聚乙烯吡咯烷酮和过硫酸盐通过混合反应而成，其中各原料的质量含量为玉米淀粉82～95%，环氧乙烷1～12%，六偏磷酸钠1～13%，聚乙烯吡咯烷酮1～5%，过硫酸盐0.1～11%。本高成膜性羟乙基高性能变性淀粉对环境友好，其具有良好的成膜性能，浆液粘度稳定，对棉及涤纶均有较强粘附力，良好的抗老化性能，浆液流动性好，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

一种高成膜性羟乙基高性能变性淀粉
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浆料。
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，现有的浆料在抗老化、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、性能优异且不使用PVA的高成膜性羟乙基高性能变性淀粉。
本发明的另一目的是提供一种上述浆料的使用方法和制备方法。
本发明的目的可以通过以下措施达到：
一种高成膜性羟乙基高性能变性淀粉，该浆料由原料玉米淀粉、环氧乙烷、六偏磷酸钠、聚乙烯吡咯烷酮和过硫酸盐通过混合反应而成，其中各原料的质量含量为玉米淀粉82～95%，环氧乙烷1～12%，六偏磷酸钠1～13%、聚乙烯吡咯烷酮1～5%，过硫酸盐0.1～11%（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82～95%，环氧乙烷1～5%，六偏磷酸钠2～8%、聚乙烯吡咯烷酮1～5%，过硫酸盐1～5%（各原料之和为100%）。
在各原料的混合反应中，温度优选为60℃～68℃，进一步优选62～66℃，最优选在64℃左右。混合反应时间可根据实际情况进行调节，一般可以为0.5～1.5h。
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环氧乙烷，采用微胶囊包埋方法进行包埋，进行特殊处理，本发明公开了一种上述高成膜性羟乙基高性能变性淀粉的使用方法：上述高成膜性羟乙基高性能变性淀粉在使用前，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。其中环氧乙烷、六偏磷酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、过硫酸盐相配合与玉米淀粉发生化学反应，其包括醚化、交联、氧化复合反应等，如环氧乙烷与玉米淀粉发生醚化羟乙基反应，六偏磷酸钠、聚乙烯吡咯烷酮与玉米淀粉发生交联反应，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羟乙基高性能变性淀粉与水的比例，高成膜性羟乙基高性能变性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20～60min，进一步优选为30～50min。
本发明还包括一种高成膜性羟乙基高性能变性淀粉的制备方法：将原料玉米淀粉、环氧乙烷、六偏磷酸钠、聚乙烯吡咯烷酮和过硫酸盐通过混合反应而得，其中各原料的质量含量为玉米淀粉82～95%、环氧乙烷1～12%、六偏磷酸钠1～13%、聚乙烯吡咯烷酮1～5%、过硫酸盐0.1～11%。其中各一般或优选条件如上所述
本发明的高成膜性羟乙基高性能变性淀粉具有粘附力强、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：
本高成膜性羟乙基高性能变性淀粉对环境友好，不含聚乙烯醇（PVA）等能与生物降解的物质，其具有良好的成膜性能，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95.64N以上，涤棉粘附力在132.89N以上），良好的抗老化性能，浆液流动性好，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85kg，环氧乙烷3kg，六偏磷酸钠6kg，聚乙烯吡咯烷酮4㎏，过硫酸钙2kg，分别装入反应罐，在63℃温度下进行复合混合反应1.0h后终止反应，卸料包装、入库。客户在使用时，再加887kg清水糊化升温至95℃或在高压罐中加清水升温至125℃保温30~50min进行醚化、交联、氧化复合反应而制得对织物上浆的乳状液。
其生物降解测试9级。经浆料粘附力检测，其纯棉粘附力为106N，涤棉粘附力为144N。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。
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1.91mg/cm2，聚乙烯醇（PVA）是1.56mgc/m2；本品浆膜断裂伸长率：3.68%。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2.11mg/cm2，CN102733191A磨耗2.29mg/cm2，CN102605618A磨耗2.66mg/cm2。
实施例2
将玉米淀粉88kg，环氧乙烷2kg，六偏磷酸钠5㎏，聚乙烯吡咯烷酮3㎏，过硫酸氢钾2kg，分别装入反应罐，在63℃温度下进行复合混合反应1.0h后终止反应，卸料包装、入库。客户在使用时，再加881kg清水糊化升温至95℃或在高压罐中加清水升温至125℃保温30~50min进行醚化、交联、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102N，涤棉粘附力为138N。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1.96mg/cm2。
实施例3
将玉米淀粉92kg，环氧乙烷1kg，六偏磷酸钠4㎏，聚乙烯吡咯烷酮2㎏，过硫酸铵1kg，分别装入反应罐，在63℃温度下进行复合混合反应1.0h后终止反应，卸料包装、入库。客户在使用时，再加904kg清水糊化升温至95℃或在高压罐中加清水升温至125℃保温30~50min进行醚化、交联、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105N，涤棉粘附力为141N。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1.92mg/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1
品种：C40×40 133×95 120" 4/1规格尺寸
聚乙烯醇（PVA）1799 高性能淀粉 普通淀粉 丙烯 蜡片 含固量
原配方 12.5kg 25.0kg 75kg 20kg 2.0kg 13.0％
实例1 羟乙基高性能变性淀粉 普通淀粉 丙烯 蜡片 含固量
新配方 37.50㎏ 75 20.0㎏ 2.0㎏ 13.0％
各配方的浆纱工艺质量比较
试验2：
品种：JC60×60 140×140 72"规格尺寸
聚乙烯醇(PVA)1799 聚乙烯醇（PVA）205 普通淀粉 丙烯 蜡片 含固量
原配方 37.5㎏ 15.0㎏ 75.0㎏ 5.0㎏ 2.0㎏ 13.8％
实例2 聚乙烯醇（PVA） 羟乙基高性能变性淀粉 普通淀粉 丙烯 蜡片 含固量
新配方 62.5㎏ 62.5㎏ 5.0㎏ 2.0㎏ 12.8％
各配方的浆纱工艺质量比较
试验3：
品种：JC7.3/7.3 9.6/669 170cm缎纹上  规格尺寸
聚乙烯醇（PVA）1799 聚乙烯醇（PVA）205 普通淀粉 丙烯 蜡片 含固量
原配方 37.5㎏ 40.0㎏ 50.0㎏ 4.0㎏ 4.0㎏ 15.0％
实1例3 聚乙烯醇（PVA）1799 羟乙基高性能变性淀粉 普通淀粉 丙烯 蜡片 含固量
新配方 87.5㎏ 50.0㎏ 4.0㎏ 4.0㎏ 15.7％
各配方的浆纱工艺质量比较

Claims (7)

1.一种高成膜性羟乙基高性能变性淀粉，其特征在于该浆料由原料玉米淀粉、环氧乙烷、六偏磷酸钠、聚乙烯吡咯烷酮和过硫酸盐通过混合反应而成，混合反应温度为60℃～68℃，混合反应时间为0.5～1.5h；其中各原料的质量含量为玉米淀粉82～95%，环氧乙烷1～12%，六偏磷酸钠1～13%，聚乙烯吡咯烷酮1～5%，过硫酸盐0.1～11%。
2.根据权利要求1所述的高成膜性羟乙基高性能变性淀粉，其特征在于各原料的质量含量为玉米淀粉82～95%，环氧乙烷1～5%，六偏磷酸钠2～8%，聚乙烯吡咯烷酮1～5%，过硫酸盐1～5%。
3.根据权利要求1所述的高成膜性羟乙基高性能变性淀粉，其特征在于所述各原料的混合反应温度为62℃～66℃。
4.根据权利要求1或2所述的高成膜性羟乙基高性能变性淀粉，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所述高成膜性羟乙基高性能变性淀粉的使用方法，其特征在于高成膜性羟乙基高性能变性淀粉在使用前，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；
该高成膜性羟乙基高性能变性淀粉由原料玉米淀粉、环氧乙烷、六偏磷酸钠、聚乙烯吡咯烷酮和过硫酸盐通过混合反应而成，混合反应温度为60℃～68℃，混合反应时间为0.5～1.5h；其中各原料的质量含量为玉米淀粉82～95%，环氧乙烷1～12%，六偏磷酸钠1～13%，聚乙烯吡咯烷酮1～5%，过硫酸盐0.1～11%。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于所述高成膜性羟乙基高性能变性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10～60min。
7.一种高成膜性羟乙基高性能变性淀粉的制备方法，其特征在于将原料玉米淀粉、环氧乙烷、六偏磷酸钠、聚乙烯吡咯烷酮和过硫酸盐通过混合反应而得，混合反应温度为60℃～68℃，混合反应时间为0.5～1.5h；其中各原料的质量含量为玉米淀粉82～95%，环氧乙烷1～12%，六偏磷酸钠1～13%，聚乙烯吡咯烷酮1～5%，过硫酸盐0.1～11%。
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