CN106319959A - 一种可降解纺织浆料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于纺织浆料技术领域，一种可降解纺织浆料及其制备方法，所述纺织浆料按重量份计主要由以下原料制备得到：改性淀粉30‑40重量份、植物淀粉20‑50重量份、有机硅油3‑5重量份、椰子油3‑5重量份、聚乙二醇6‑12重量份、蚕丝3‑10重量份、无机矿物粉3‑8重量份、酰胺5‑15重量份；其中，所述改性淀粉为淀粉酶改性淀粉。选用淀粉酶改性淀粉和植物淀粉为原料制备纺织浆料，使得纺织浆料能生物降解，对环境友好，不污染环境，有广泛的应用前景。

Description

一种可降解纺织浆料及其制备方法
技术领域
本发明属于纺织浆料技术领域，涉及一种可降解纺织浆料及其制备方法。
背景技术
如今，纺织工业正向着“绿色、环保”的方向发展，绿色浆料、绿色纤维逐渐被开发应用到生产当中。经纱上浆可提高纱线的耐磨性，减少毛羽，提高纱线的可织性。丙烯酸浆料，与淀粉类浆料、聚乙烯醇(PV A)浆料并列为纺织用三大浆料，其中淀粉是天然多糖类高聚物，浆料成膜性好，与天然纤维亲和力强，易于退浆；但淀粉浆料浆纱强力不够，不耐磨，而且与涤纶纤维亲合力不够；聚乙烯醇浆料浆膜强力大，柔韧性好，浆液流动性好，但聚乙烯醇难以退浆，且对环境污染大；聚丙烯酸浆料是丙烯酸类单体的均聚物、共聚物和共混物的总称，其粘度较低、流动性好，对合成纤维有良好的粘附性，能与淀粉、PVA浆料很好地混用，适用于各类纤维的经纱上浆，但是聚丙烯酸浆料价格高昂，推高印染企业。
聚丙烯酸类浆料和淀粉类浆料因生物降解性能良好，被公认为是环保型浆料，而作为主浆料的PVA，因其生物降解性较差，严重危害生态环境，因此被认为是环境污染浆料。目前，PVA已经被发达国家所禁用，我国也面临着寻找PVA替代产品的难题，少用或不用PVA是纺织浆料的发展方向，中国棉纺织行业协会自1997年起，就开始倡导不用、少用PVA的上浆工艺。因此，无PVA添加新型环保浆料的研发亟待加强，对于我国纺织产业的良性发展具有重要的战略意义。
经纱上浆能够增加耐磨和贴伏毛羽，对于细号纱也能增强和保伸作用，用喷气织机织造时，贴伏毛羽的作用更为突出，目前使用最多的浆料有变性淀粉、PVA和聚丙烯酸类，其中变性淀粉是全棉等天然纤维的主体浆料，也是T/C等混纺纱的主要浆料之一。浆膜机械性硬而脆，在水中成浆，粘度的波动大，吸湿性一般，对环境的污染小，价格低廉，适用范围是C、R、W、T/C、T/R，PVA对天然纤维的粘附性良好，浆膜机械性坚而韧，水溶性差，粘度稳定，吸湿性一般，对环境污染严重，适用范围是C、R、W、T/C、T/R、T/W。
CN 102330341 A公开了一种可生物降解的棉纤维浆料，该棉纤维浆料包括以重量百分比计的以下组分；变性淀粉70-84％、三甲基壳聚糖15-25％和柔化剂1-5％，所述的柔化剂是有机硅油。该棉纤维浆料虽然能生物降解，但其浆膜伸长率低，热稳定性一般。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种可降解纺织浆料及其制备方法，所述纺织浆料对环境友好，可生物降解，环保无污染。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一方面，本发明提供一种可降解纺织浆料，所述纺织浆料按重量份计主要由以下原料制备得到：
其中，所述改性淀粉为淀粉酶改性淀粉。
在本发明中，淀粉酶改性淀粉在较短时间内，较低温度下制得造纸涂布用的低粘度高粘结力氧化淀粉，而且稳定性能较好，蚕丝是一种资源丰富的原料，富含蛋白质，易于被微生物利用分解，蚕丝作为淀粉酶改性淀粉的填充材料，两者协同作用，使得制备的纺织浆料提升了易降解性能提升和拉伸性能；椰子油、聚乙二醇协同提升材料的相容性和流动性，增强材料的加工性能、拉伸性能和耐水性；有机硅消泡剂作为消泡剂，能够有效地消除上浆过程中产生的泡沫，使浆料更充分的与织物接触，提高上浆效率，节约浆料。
所述改性淀粉例如可以是30重量份、31重量份、32重量份、33重量份、34重量份、35重量份、36重量份、37重量份、38重量份、39重量份或40重量份。
所述植物淀粉例如可以是20重量份、21重量份、22重量份、23重量份、24重量份、25重量份、26重量份、27重量份、28重量份、29重量份、30重量份、31重量份、32重量份、33重量份、34重量份、35重量份、36重量份、37重量份、38重量份、39重量份、40重量份、41重量份、42重量份、43重量份、44重量份、45重量份、46重量份、47重量份、48重量份、49重量份或50重量份。
所述有机硅油例如可以是3重量份、4重量份或5重量份。
所述椰子油例如可以是3重量份、4重量份或5重量份。
所述聚乙二醇例如可以是6重量份、7重量份、8重量份、9重量份、10重量份、11重量份或12重量份。
所述蚕丝例如可以是3重量份、4重量份、5重量份、6重量份、7重量份、8重量份、9重量份或10重量份。
所述无机矿物粉例如可以是3重量份、4重量份、5重量份、6重量份、7重量份或8重量份。
所述酰胺例如可以是5重量份、6重量份、7重量份、8重量份、9重量份、10重量份、11重量份、12重量份、13重量份、14重量份或15重量份。
优选地，所述纺织浆料按重量份计主要由以下原料制备得到：
优选地，所述聚乙二醇的平均分子量为760-1500，例如可以是760、770、780、790、800、820、850、860、900、950、1000、1050、1100、1150、1200、1250、1300、1350、1400、1450或1500，优选为800-1200。
优选地，所述改性淀粉为将淀粉、α-淀粉酶和次氯酸混合后反应即得所述改性淀粉。
优选地，所述淀粉：α-淀粉酶的质量比为(1600-2500):1，例如可以是1600:1、1700:1、1800:1、1900:1、2000:1、2100:1、2200:1、2300:1、2400:1或2500:1，优选为(1800-2200):1，进一步优选为2000:1。
优选地，所述淀粉：次氯酸的质量比为(5-25):1，例如可以是5:1、6:1、7:1、8:1、9:1、10:1、11:1、12:1、13:1、14:1、15:1、16:1、17:1、18:1、19:1、20:1、21:1、22:1、23:1、24:1或25:1，优选为(8-20):1，进一步优选为25:2。
优选地，所述改性淀粉为将淀粉、α-淀粉酶和次氯酸混合后反应的温度为40-48℃，例如可以是40℃、41℃、42℃、43℃、44℃、45℃、46℃、47℃或48℃，优选为43-46℃，进一步优选为45℃。
优选地，所述改性淀粉为将淀粉、α-淀粉酶和次氯酸混合后反应的时间为50-80min，例如可以是50min、51min、52min、53min、54min、55min、58min、60min、62min、63min、65min、68min、70min、72min、73min、75min、78min或80min，优选为55-70min，进一步优选为60min。
优选地，所述无机矿物粉为凹凸棒石粘土、膨润土或蒙脱土中的任意一种或至少两种的混合。
优选地，所述无机矿物粉的粒径为30-70nm，例如可以是30nm、31nm、32nm、33nm、35nm、36nm、38nm、40nm、42nm、45nm、48nm、50nm、52nm、55nm、58nm、60nm、62nm、65nm、68nm或70nm，优选为45-60nm，进一步优选为53nm。
优选地，所述酰胺为尿素。
另一方面，本发明提供一种如第一方面所述的纺织浆料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将配方量的改性淀粉、植物淀粉和蚕丝混合均匀后置于-20～-10℃处理2-4h；
(2)向步骤(1)的反应物料中加入无机矿物分和酰胺，搅拌3-5h；
(3)向步骤(2)的反应物料中加入有机硅油、椰子油和聚乙二醇，混合均匀后，升温烧煮，常压烧浆闷20-40min即可得到所述淀粉纺织浆料。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明选用有机硅消泡剂作为消泡剂，能够有效地消除上浆过程中产生的泡沫，使浆料更充分的与织物接触，提高上浆效率，节约浆料；
(2)本发明中纺织浆料中的蚕丝作为淀粉酶改性淀粉的填充材料，两者协同作用，使得制备的纺织浆料提升了易降解性能提升和拉伸性能，粘度热稳定性大于90％，30d失重率大于60％，上将率大于12.68％；椰子油、聚乙二醇协同提升材料的相容性和流动性，增强材料的加工性能、拉伸性能和耐水性，回潮率低于2.87％，拉伸强度大于28.6MPa；
(3)本发明中，选用淀粉酶改性淀粉和植物淀粉为原料制备纺织浆料，使得纺织浆料能生物降解，对环境友好，不污染环境，有广泛的应用前景。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
在本实施例中，所述纺织浆料按重量份计主要由以下原料制备得到：
所述纺织浆料按重量份计主要由以下原料制备得到：
所述改性淀粉为将淀粉、α-淀粉酶和次氯酸混合后反应即得，其中，所述淀粉：α-淀粉酶的质量比为2000:1，所述淀粉：次氯酸的质量比为25:2，所述反应温度为45℃，反应时间为60min；
所述聚乙二醇的平均分子量为860，所述膨润土的粒径为53nm。
制备方法如下：
(1)将配方量的改性淀粉、植物淀粉和蚕丝混合均匀后置于-20～-10℃处理3h；
(2)向步骤(1)的反应物料中加入无机矿物分和酰胺，搅拌4h；
(3)向步骤(2)的反应物料中加入有机硅油、椰子油和聚乙二醇，混合均匀后，升温烧煮，常压烧浆闷30min即可得到所述淀粉纺织浆料。
实施例2
在本实施例中，所述纺织浆料按重量份计主要由以下原料制备得到：
所述改性淀粉为将淀粉、α-淀粉酶和次氯酸混合后反应即得，其中，所述淀粉：α-淀粉酶的质量比为1600:1，所述淀粉：次氯酸的质量比为5:1，所述反应温度为40℃，反应时间为80min；
所述聚乙二醇的平均分子量为1500，所述膨润土的粒径为30nm。
制备方法如下：
(1)将配方量的改性淀粉、植物淀粉和蚕丝混合均匀后置于-20～-10℃处理2h；
(2)向步骤(1)的反应物料中加入无机矿物分和酰胺，搅拌3h；
(3)向步骤(2)的反应物料中加入有机硅油、椰子油和聚乙二醇，混合均匀后，升温烧煮，常压烧浆闷20min即可得到所述淀粉纺织浆料。
实施例3
在本实施例中，所述纺织浆料按重量份计主要由以下原料制备得到：
所述改性淀粉为将淀粉、α-淀粉酶和次氯酸混合后反应即得，其中，所述淀粉：α-淀粉酶的质量比为2500:1，所述淀粉：次氯酸的质量比为25:1，所述反应温度为48℃，反应时间为50min；
所述聚乙二醇的平均分子量为760，所述凹凸棒土的粒径为70nm。
制备方法如下：
(1)将配方量的改性淀粉、植物淀粉和蚕丝混合均匀后置于-20～-10℃处理4h；
(2)向步骤(1)的反应物料中加入无机矿物分和酰胺，搅拌5h；
(3)向步骤(2)的反应物料中加入有机硅油、椰子油和聚乙二醇，混合均匀后，升温烧煮，常压烧浆闷40min即可得到所述淀粉纺织浆料。
实施例4
在本实施例中，所述纺织浆料按重量份计主要由以下原料制备得到：
所述改性淀粉为将淀粉、α-淀粉酶和次氯酸混合后反应即得，其中，所述淀粉：α-淀粉酶的质量比为1800:1，所述淀粉：次氯酸的质量比为18:1，所述反应温度为43℃，反应时间为70min；
所述聚乙二醇的平均分子量为1000，所述膨润土的粒径为42nm。
制备方法如下：
(1)将配方量的改性淀粉、植物淀粉和蚕丝混合均匀后置于-20～-10℃处理3h；
(2)向步骤(1)的反应物料中加入无机矿物分和酰胺，搅拌4h；
(3)向步骤(2)的反应物料中加入有机硅油、椰子油和聚乙二醇，混合均匀后，升温烧煮，常压烧浆闷30min即可得到所述淀粉纺织浆料。
对比例1
该对比例与实施例1的不同之处仅在于，改性淀粉为普通淀粉，除此之外，其余原料与原料用量以及制备方法均与实施例1相同。
对比例2
该对比例于实施例1的不同之处仅在于，不添加植物淀粉，改性淀粉的重量份为72，除此之外，其余原料与原料用量以及制备方法均与实施例1相同。
对比例3
该对比例于实施例1的不同之处仅在于，不添加蚕丝，改性淀粉的重量份为42，除此之外，其余原料与原料用量以及制备方法均与实施例1相同。
对比例4
该对比例于实施例1的不同之处仅在于，所述淀粉：α-淀粉酶的质量比为1300:1，除此之外，其余原料与原料用量以及制备方法均与实施例1相同。
对比例5
该对比例于实施例1的不同之处仅在于，所述淀粉：α-淀粉酶的质量比为2800:1，除此之外，其余原料与原料用量以及制备方法均与实施例1相同。
对比例6
该对比例于实施例1的不同之处仅在于，所述淀粉：次氯酸的质量比为3:1，除此之外，其余原料与原料用量以及制备方法均与实施例1相同。
对比例7
该对比例于实施例1的不同之处仅在于，所述淀粉：次氯酸的质量比为30:1，除此之外，其余原料与原料用量以及制备方法均与实施例1相同。
对比例8
该对比例于实施例1的不同之处仅在于，所述聚乙二醇的平均分子量为600，除此之外，其余原料与原料用量以及制备方法均与实施例1相同。
对比例9
该对比例于实施例1的不同之处仅在于，所述聚乙二醇的平均分子量为1600，除此之外，其余原料与原料用量以及制备方法均与实施例1相同。
对比例10
该对比例于实施例1的不同之处仅在于，原料中不含有酰胺，除此之外，其余原料与原料用量以及制备方法均与实施例1相同。
对比例11
该对比例于实施例1的不同之处仅在于，所述膨润土的粒径为25nm，除此之外，其余原料与原料用量以及制备方法均与实施例1相同。
对比例12
该对比例于实施例1的不同之处仅在于，所述膨润土的粒径为75nm，除此之外，其余原料与原料用量以及制备方法均与实施例1相同。
对实施例1-4以及对比例1-12制备得到的纺织浆料进行性能测试，结果如表1所示。
表1
由表1的结果可以看出，本发明制备的纺织浆料具有很好的粘度热稳定性，上浆效果好，回潮率低，30d后的降解率高，拉伸强度大。由实施例1与对比例1-7的对比可以看出，改性淀粉、植物淀粉及蚕丝的配合对于纺织浆料获得很好的粘度热稳定性、上将率、回潮率及生物降解具有重要作用，各组分相互配合才能获得良好的性能，且只有改性淀粉、植物淀粉及蚕丝共同配合，相互促进才达到了本申请的效果。由实施例1与对比例8-12的对比可以看出，矿物粉的粒径、尿素及聚乙二醇的粒径都对纺织浆料的耐水性和拉伸强度造成了影响。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种可降解纺织浆料，其特征在于，所述纺织浆料按重量份计主要由以下原料制备得到：
其中，所述改性淀粉为淀粉酶改性淀粉。
2.根据权利要求1所述的可降解纺织浆料，其特征在于，所述纺织浆料按重量份计主要由以下原料制备得到：
3.根据权利要求1或2所述的纺织浆料，其特征在于，所述聚乙二醇的平均分子量为760-1500，优选为800-1200。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的纺织浆料，其特征在于，所述改性淀粉为将淀粉、α-淀粉酶和次氯酸混合后反应即得所述改性淀粉。
5.根据权利要求4所述的纺织浆料，其特征在于，所述淀粉：α-淀粉酶的质量比为(1600-2500):1，优选为(1800-2200):1，进一步优选为2000:1。
6.根据权利要求4或5所述的纺织浆料，其特征在于，所述淀粉：次氯酸的质量比为(5-25):1，优选为(8-20):1，进一步优选为25:2。
7.根据权利要求4-6中任一项所述的纺织浆料，其特征在于，所述改性淀粉为将淀粉、α-淀粉酶和次氯酸混合后反应的温度为40-48℃，优选为43-46℃，进一步优选为45℃；
优选地，所述改性淀粉为将淀粉、α-淀粉酶和次氯酸混合后反应的时间为50-80min，优选为55-70min，进一步优选为60min。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的纺织浆料，其特征在于，所述无机矿物粉为凹凸棒石粘土、膨润土或蒙脱土中的任意一种或至少两种的混合；
优选地，所述无机矿物粉的粒径为30-70nm，优选为45-60nm，进一步优选为53nm。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的纺织浆料，其特征在于，所述酰胺为尿素。
10.一种如权利要求1-9中任一项所述的纺织浆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将配方量的改性淀粉、植物淀粉和蚕丝混合均匀后置于-20～-10℃处理2-4h；
(2)向步骤(1)的反应物料中加入无机矿物分和酰胺，搅拌3-5h；
(3)向步骤(2)的反应物料中加入有机硅油、椰子油和聚乙二醇，混合均匀后，升温烧煮，常压烧浆闷20-40min即可得到所述淀粉纺织浆料。
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