CN103902840A - 一种提高淀粉浆膜性能的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及化学领域，公开了一种提高淀粉浆膜性能的方法，步骤：1）根据淀粉浆膜性能影响因素，选择水性聚氨酯用量、柔软剂用量、烘干温度作为三大试验因子；2）根据二次通用旋转正交组合，建立目标函数；3）通过三因素二水平的二次通用旋转正交组合，设计20组三大试验因子的不同数值组合进行试验；4）根据试验结果，计算出目标函数各项系数，得到二次回归模型；5）根据试验结果进行方差分析，对二次回归模型进行失拟性检验；6）剔除实验数据中不显著相，建立浆膜强度对三大试验因子的回归方程；7）根据极值最佳条件法，确认三大试验因子的最佳值。本方法能够在较短的时间内，通过少量试验和分析，找到适宜的工艺参数。
Description
技术领域
本发明涉及化学领域，具体为一种提高淀粉浆膜性能的方法。
背景技术
淀粉对天然纤维粘附性良、好,价格低廉,来源广泛,另一项突出优点是和环境的亲和性好,易生物降解,对环境污染小,但淀粉浆膜脆硬，浆膜延展性差，对温湿度非常敏感。PVA是一种性能优良的浆料,它的应用解决了浆纱中出现的许多问题,然而,它的致命弱点是对环境污染大,不易生物降解,需900天才能完全降解。在上浆过程还会产生大量的二次毛羽,造成开口不清和断头等问题,严重影响织机效率。
研究结果表明,通过采用水性聚氨酯和柔软剂对淀粉浆膜进行增韧处理，处理后的淀粉浆膜柔软，涤纶纤维的黏附力提高；同时水性聚氨酯易于生物降解，能自行溶解或分散于水中,无毒、无污染。但是在工艺配方中水性聚氨酯用量、柔软剂用量和烘干温度的参数配备会对淀粉浆膜的韧性起到比较大的影响，需要通过大量的工艺试验才能获得比较好的工艺配备参数。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明通过采用二次通用旋转正交和极值最佳条件法，得到水性聚氨酯用量、柔软剂用量和烘干温度三个参数的最佳配备，有效降低了工艺试验的时间、数量和原材料的消耗。
本发明的二次通用旋转正交和极值最佳条件法，包括以下步骤：
（1）根据淀粉浆膜性能影响因素，选择水性聚氨酯用量、柔软剂用量、烘干温度作为三大试验因子；
（2）根据二次通用旋转正交组合，建立目标函数Y=b0+b1X1+b2X2+b3X3+b12X1X2+b13X1X3+b23X2X3+b4X1 2+b5X2 2+b6X3 2；
（3）通过三因素二水平的二次通用旋转正交组合，设计20组三大试验因子的不同数值组合进行试验；
（4）根据20组三大试验因子的不同数值组合的试验结果，计算出目标函数的各项系数，得到二次回归模型；
（5）根据试验结果进行方差分析，对二次回归模型进行失拟性检验；
（6）剔除实验数据中不显著相，建立浆膜强度对三大试验因子的回归方程；
（7）根据极值最佳条件法，确认三大试验因子的最佳值。
优选的，在步骤1中的柔软剂由重量比为10%的司盘-60，10%的吐温-60，80%的氢化棕榈油加热融化，混合冷却制得。
优选的，在步骤3中的试验的参数为75-85℃。
本发明提供了一种提高淀粉浆膜性能的方法，通过采用二次通用旋转正交和极值最佳条件法，得到水性聚氨酯用量、柔软剂用量和烘干温度三个参数的最佳配比，实现了在较短的时间内，通过少量的试验和系统分析，找到适宜的工艺配比参数；解决了传统技术手段试验次数多、工艺摸索时间长、原材料消耗大等技术不足。
具体实施方式
1、以影响浆膜强度的水性聚氨酯用量、柔软剂用量、烘干温度为三个试验因子，以浆膜强度为目标，做三因素二水平的二次通用旋转组合设计，共计20个试验点，用以确定三个试验因子最佳组合和工艺。
2、建立目标函数
Y=b0+b1X1+b2X2+b3X3+b12X1X2+b13X1X3+b23X2X3+b4X1 2+b5X2 2+b6X3 2
其中Y是响应值，即区域选择性变量；b0是常数项；b1、b2、b3、b12、b13、b23、b4、b5、b6分别是各个自变量交互系数；X1、X2、X3分别代表水性聚氨酯用量、柔软剂用量和烘干温度。
3、确定20个试验点，水性聚氨酯用量以10%为零水平，变化区间为±2%，柔软剂用量以3%为零水平，变化区间为±1%，烘干温度以80℃为零水平，变化区间为±5℃。
4、根据二次通用旋转正交和极值最佳条件法分析目标函数
完成20个试验点的试验，试验数据如表1所示，
按照试验结果计算出所拟合的回归方程的各项系数，从而得到如下的二次回归模型：
Y=35.65+9.23X1+2.99X2-3.06X2 2-1.45X3 2-2.15X1X2+0.35X1X3+1.43X2X3
5、根据试验结果进行方差分析
通过二次通用旋转正交组合设计的方差分析比较转化效率的预测值与实际测量值，结果见表2。
表2二次通用旋转正交组合设计的方差分析表
根据试验结果进行方差分析（见上表）可知，回归方程失拟性检验F1=0.85，查白新桂编著的《数据分析与试验优化设计》显著性水平检验参数表，查得F0.05（5，5）=5.05，F1＜F0.05（5，5），因此转化效率的预测值与实际测量值差异不显著，可以认为所选用的二次回归模型是适当的；剔除α=0.10的不显著相后，建立浆膜强度对各试验因子的回归方程为：
Y=35.65+9.23X1+2.99X2-3.06X2 2-1.45X3 2-2.15X1X2+0.35X1X3+1.43X2X3
根据极值最佳条件，相应的水性聚氨酯的用量为11.2%，柔软剂的用量为3.4%，烘干温度为83℃。
6、分析试验结果
根据优化最佳配比和工艺生产的产品DF313TM，在纺织厂用于高比例涤棉品种的经纱上浆。织物品种：T/C85/15、21S*21S、95*55、63”；织造方式：喷气织造。
浆纱配方如下：
原上浆配方：
| PVA-1799 | PVA-0588 | 原淀粉 | 活性剂 | 平滑剂 | 烘干温度 | 布机效率 |
| 30kg | 5kg | 75kg | 0.03kg | 2kg | 80 | 80% |
新上浆配方：
| 水性聚氨酯 | 柔软剂 | 原淀粉 | 烘干温度 | 布机效率 |
| 11.2kg | 3.4kg | 85.4kg | 83 | 85% |
Claims (3)
1.一种提高淀粉浆膜性能的方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）根据淀粉浆膜性能影响因素，选择水性聚氨酯用量、柔软剂用量、烘干温度作为三大试验因子；
（2）根据二次通用旋转正交组合，建立目标函数Y=b0+b1X1+b2X2+b3X3+b12X1X2+b13X1X3+b23X2X3+b4X1 2+b5X2 2+b6X3 2；
（3）通过三因素二水平的二次通用旋转正交组合，设计20组三大试验因子的不同数值组合进行试验；
（4）根据20组三大试验因子的不同数值组合的试验结果，计算出目标函数的各项系数，得到二次回归模型；
（5）根据试验结果进行方差分析，对二次回归模型进行失拟性检验；
（6）剔除实验数据中不显著相，建立浆膜强度对三大试验因子的回归方程；
（7）根据极值最佳条件法，确认三大试验因子的最佳值。
2.根据权利要求1所述的提高淀粉浆膜性能的方法，其特征在于，所诉柔软剂由重量比为10%的司盘-60，10%的吐温-60，80%的氢化棕榈油加热融化，混合冷却制得。
3.根据权利要求1所述的提高淀粉浆膜性能的方法，其特征在于，所述的20种三大试验因子的不同数值组合进行试验，处理温度75-85℃。
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