CN108867058A - 一种环保型纺织浆料组合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高分子材料技术领域,具体涉及一种环保型纺织浆料组合物及其制备方法，所述的环保型纺织浆料组合物包括以下重量份的物质组成：聚丙烯酸类树脂20～45份、纳米无机粒子混合物5～15份、改性淀粉混合物10～20份、水70～100份；所述的改性淀粉混合物为羟甲基淀粉与酶解淀粉按1:1的重量比混合而成；本发明中，在聚丙烯酸类树脂中掺入纳米无机粒子混合物，接着加入改性淀粉混合物，得到的纺织浆料组合物能够完全取代现有的PVA浆料，并且该浆料组合物易于生物降解，退浆容易，为生态友好型纺织浆料，无浆皮浆斑，干分绞分纱轻快，减少了二次毛羽，调浆的工艺简单，大大的降低了浆纱的成本。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域,具体涉及一种环保型纺织浆料组合物及其制备方法。
背景技术
聚乙烯醇(PVA)具有优良的成膜性、粘附性、耐磨性及与其他浆料相容性好的优点，因此是纺织工业用于经纱上浆的主体浆料，特别是在高速无梭织机高难品种上经纱上浆更离不开PVA浆料。但是，PVA浆料的难以降解成为一种长期困扰着人们的技术难题，随着环境环保意识的加强，近年来发达国家，特别是西欧国家针对PVA浆料难于生物降解的现状，已经提出了禁止使用。我国早在1997年即提出了在浆纱过程中不用或少用PVA浆料的发展目标，但是时至今日，国内外在替代PVA浆料方面的研究进展不大。
在现有的纺织浆料中，被公认的能替代部分PVA的环保型纺织浆料主要分为聚丙烯酸类浆料、超微纳米无机材料和变性淀粉类浆料。但各类浆料的质量和技术水平却差强人意。由于一般的聚丙烯酸类浆料粘附性、浆膜强度、耐磨性较差，另外用量过大易引起浆纱吸湿再粘。超微纳米无机材料大部分产品在浆纱使用中分散性差，浆液容易出现沉淀，堵住浆管子，无法使用，干分较落浆多，粘附性和耐磨性下降，降低了织造效率。
如申请号为“200510110060.X”的中国发明专利公开了一种高性能纳米改性丙烯酸类浆料及其制造方法，以纳米级二氧化钛粉体，参与丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯晴、丙烯酸丁酯的合成，并以油酸作为改性修饰剂；合成中的过硫酸铵作为引发剂，在一定的温度下进行化学反应共聚合成。以实验室选用粗纱上浆法测试浆料的粘着力强力，800目砂皮纸磨1000次的质量耗损测试耐磨性，以说明替代PVA浆料的目的。又如申请号为“200610068550.2”的中国发明专利公开了一种纳米复合丙烯酸共聚浆料及其制备方法，在纳米级尺寸上由水溶性丙烯酸共聚浆料和无机材料复合而成，其中无机材料为粘土，包括钠基膨润土、钠基蒙脱土、高岭土、多水高岭土。合成中的过硫酸盐作为引发剂，在一定的温度下进行化学反应共聚合成。把制备的纳米复合丙烯酸共聚浆料稀释，铺制薄膜，用投射电镜和X一射线衍射分析，可以发现纳米盐片层以纳米尺寸大小存在，证明该浆料为纳米复合丙烯酸浆料。以说明替代PVA浆料的目的，上述两个专利都是在生产聚丙烯酸类浆料的反应过程中添加无机纳米材料来进行化学反应共聚合成，不但制造工艺复杂，使用不便，而且上述专利只是通过实验室的测试数据，以说明替代PVA浆料的目的，而纺织经纱上浆是纺织厂重要的环节，浆纱过程是最复杂的，对浆料的使用选择是非常严格的，如浆料质量不合格给纺织厂会造成重大的损失。纺织厂在选择浆料时，要先小试、中试再批量试验，到最后才全面使用。
发明内容
本发明的目的之一在于克服现有技术中的不足，解决现有纺织纤维经纱上浆离不开PVA浆料的现状，提供一种成本低，使用方便的环保型纺织浆料组合物。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种环保型纺织浆料组合物，包括以下重量份的物质组成：聚丙烯酸类树脂20～45份、纳米无机粒子混合物5～15份、改性淀粉混合物10～20份、水70～100份；
所述的改性淀粉混合物为羟甲基淀粉与酶解淀粉按1:1的重量比混合而成。
根据本发明，本发明中所述的环保型纺织浆料组合物包括以下重量份的物质组成：聚丙烯酸类树脂25～33份、纳米无机粒子混合物8～12份、改性淀粉混合物12～18份、水80～95份。
根据本发明，本发明中所述的聚丙烯酸类树脂选自丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯中的一种或一种以上的混合物。
根据本发明，本发明中所述的纳米无机粒子混合物为二氧化硅、二氧化钛、三氧化二铝、碳化硅、三氧化二铁、氧化锌中的两种或两种以上的混合物。
根据本发明，本发明中所述纳米无机粒子混合物中纳米无机粒子的粒径为1～100nm。
根据本发明，本发明中所述羟甲基淀粉预先经丙烯酰胺改性处理成接枝共聚物。
本发明还提供了一种上述环保型纺织浆料组合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取配方量的聚丙烯酸类树脂，以水为溶剂，通过乳液共聚反应制备得到水溶性的聚丙烯酸类浆料；
(2)将淀粉、氯乙酸和碱性物质按1：(1～1.3)：(1.5～2.6)的摩尔比加入到甲醇中，在恒温水浴中搅拌均匀，控制水温为40～55℃，反应3～5h，反应完成后以85％的含水甲醇清洗，接着真空干燥得到羟甲基淀粉，然后加入2倍量的水，以硝酸铈铵作为引发剂，加入羟甲基淀粉1.3～2倍重量的丙烯酰胺，在惰性气体的氛围中，控制反应温度为40～55℃，反应1～2h，得到接枝共聚物；
(3)按配方量称取纳米无机粒子，然后加入去离子水，经高速搅拌机高速剪切搅拌制成水分散液；
(4)将步骤(1)中的聚丙烯酸类浆料、步骤(2)得到的接枝共聚物与酶解淀粉按1：1的重量比，步骤(3)中的纳米无机粒子混合物的水分散液一起投入到反应釜中，高速搅拌均匀，过滤后干燥即得环保型的纺织浆料组合物。
根据本发明，在步骤(2)中，淀粉、氯乙酸和碱性物质按1：1.2：2.2的摩尔比加入到甲醇溶剂中，水浴温度控制为50℃，反应4h。
根据本发明，步骤(2)中，所述硝酸铈的浓度为1x10-3mol/L，加入量为羟甲基淀粉的0.1～0.3倍量。
根据本发明，步骤(4)中，采用喷雾干燥的方法制备得到环保型的纺织浆料组合物。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
本发明中，在聚丙烯酸类树脂中掺入纳米无机粒子混合物，接着加入改性淀粉混合物，得到的纺织浆料组合物能够完全取代现有的PVA浆料，并且该浆料组合物易于生物降解，退浆容易，为生态友好型纺织浆料，无浆皮浆斑，干分绞分纱轻快，减少了二次毛羽，调浆的工艺简单，大大的降低了浆纱的成本。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐明本发明。
实施例1
一种环保型纺织浆料组合物，包括以下重量份的物质组成：丙烯酸树脂28份、二氧化硅粒子5份和二氧化钛粒子5份、改性淀粉混合物15份、水90份；
所述的改性淀粉混合物为羟甲基淀粉与酶解淀粉按1:1的重量比混合而成，所述羟甲基淀粉预先经丙烯酰胺改性处理成接枝共聚物；
上述环保型纺织浆料组合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取配方量的丙烯酸树脂，以水为溶剂，通过乳液共聚反应制备得到水溶性的丙烯酸浆料；
(2)将淀粉、氯乙酸和碱性物质按1：1.2：2.2的摩尔比加入到甲醇中，在恒温水浴中搅拌均匀，控制水温为50℃，反应4h，反应完成后以85％的含水甲醇清洗，接着真空干燥得到羟甲基淀粉，然后加入2倍量的水，以硝酸铈铵作为引发剂，加入羟甲基淀粉1.3倍重量的丙烯酰胺，所述硝酸铈的浓度为1x10-3mol/L，加入量为羟甲基淀粉的0.2倍量，在惰性气体的氛围中，控制反应温度为48℃，反应1h，得到接枝共聚物；
(3)按配方量称取二氧化硅粒子和二氧化钛粒子，然后加入去离子水，经高速搅拌机高速剪切搅拌制成水分散液；
(4)将步骤(1)中的丙烯酸浆料、步骤(2)得到的接枝共聚物与酶解淀粉按1：1的重量比，步骤(3)中的二氧化硅粒子和二氧化钛粒子的水分散液一起投入到反应釜中，高速搅拌均匀，过滤后采用喷雾干燥的方法制备得到环保型的纺织浆料组合物。
实施例2
一种环保型纺织浆料组合物，包括以下重量份的物质组成：丙烯酸树脂25份、二氧化硅粒子4份和三氧化二铝粒子4份、改性淀粉混合物12份、水80份；
所述的改性淀粉混合物为羟甲基淀粉与酶解淀粉按1:1的重量比混合而成，所述羟甲基淀粉预先经丙烯酰胺改性处理成接枝共聚物；
上述环保型纺织浆料组合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取配方量的丙烯酸树脂，以水为溶剂，通过乳液共聚反应制备得到水溶性的丙烯酸浆料；
(2)将淀粉、氯乙酸和碱性物质按1：1.1：1.8的摩尔比加入到甲醇中，在恒温水浴中搅拌均匀，控制水温为45℃，反应3h，反应完成后以85％的含水甲醇清洗，接着真空干燥得到羟甲基淀粉，然后加入2倍量的水，以硝酸铈铵作为引发剂，加入羟甲基淀粉1.8倍重量的丙烯酰胺，所述硝酸铈的浓度为1x10-3mol/L，加入量为羟甲基淀粉的0.2倍量，在惰性气体的氛围中，控制反应温度为52℃，反应2h，得到接枝共聚物；
(3)按配方量称取二氧化硅粒子和三氧化二铝粒子，然后加入去离子水，经高速搅拌机高速剪切搅拌制成水分散液；
(4)将步骤(1)中的丙烯酸浆料、步骤(2)得到的接枝共聚物与酶解淀粉按1：1的重量比，步骤(3)中的二氧化硅粒子和二氧化钛粒子的水分散液一起投入到反应釜中，高速搅拌均匀，过滤后采用喷雾干燥的方法制备得到环保型的纺织浆料组合物。
实施例3
一种环保型纺织浆料组合物，包括以下重量份的物质组成：丙烯酸树脂33份、二氧化硅粒子6份和碳化硅粒子6份、改性淀粉混合物18份、水95份；
所述的改性淀粉混合物为羟甲基淀粉与酶解淀粉按1:1的重量比混合而成，所述羟甲基淀粉预先经丙烯酰胺改性处理成接枝共聚物；
上述环保型纺织浆料组合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取配方量的丙烯酸树脂，以水为溶剂，通过乳液共聚反应制备得到水溶性的丙烯酸浆料；
(2)将淀粉、氯乙酸和碱性物质按1：1.2：2.5的摩尔比加入到甲醇中，在恒温水浴中搅拌均匀，控制水温为50℃，反应4h，反应完成后以85％的含水甲醇清洗，接着真空干燥得到羟甲基淀粉，然后加入2倍量的水，以硝酸铈铵作为引发剂，加入羟甲基淀粉1.5倍重量的丙烯酰胺，所述硝酸铈的浓度为1x10-3mol/L，加入量为羟甲基淀粉的0.2倍量，在惰性气体的氛围中，控制反应温度为50℃，反应2h，得到接枝共聚物；
(3)按配方量称取二氧化硅粒子和碳化硅粒子，然后加入去离子水，经高速搅拌机高速剪切搅拌制成水分散液；
(4)将步骤(1)中的丙烯酸浆料、步骤(2)得到的接枝共聚物与酶解淀粉按1：1的重量比，步骤(3)中的二氧化硅粒子和二氧化钛粒子的水分散液一起投入到反应釜中，高速搅拌均匀，过滤后采用喷雾干燥的方法制备得到环保型的纺织浆料组合物。
实施例4
一种环保型纺织浆料组合物，包括以下重量份的物质组成：丙烯酸树脂20份、二氧化硅粒子2.5份和二氧化钛粒子2.5份、改性淀粉混合物10份、水70份；
所述的改性淀粉混合物为羟甲基淀粉与酶解淀粉按1:1的重量比混合而成，所述羟甲基淀粉预先经丙烯酰胺改性处理成接枝共聚物；
上述环保型纺织浆料组合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取配方量的丙烯酸树脂，以水为溶剂，通过乳液共聚反应制备得到水溶性的丙烯酸浆料；
(2)将淀粉、氯乙酸和碱性物质按1：1：1.5的摩尔比加入到甲醇中，在恒温水浴中搅拌均匀，控制水温为40℃，反应3h，反应完成后以85％的含水甲醇清洗，接着真空干燥得到羟甲基淀粉，然后加入2倍量的水，以硝酸铈铵作为引发剂，加入羟甲基淀粉1.5倍重量的丙烯酰胺，所述硝酸铈的浓度为1x10-3mol/L，加入量为羟甲基淀粉的0.2倍量，在惰性气体的氛围中，控制反应温度为45℃，反应1h，得到接枝共聚物；
(3)按配方量称取二氧化硅粒子和二氧化钛粒子，然后加入去离子水，经高速搅拌机高速剪切搅拌制成水分散液；
(4)将步骤(1)中的丙烯酸浆料、步骤(2)得到的接枝共聚物与酶解淀粉按1：1的重量比，步骤(3)中的二氧化硅粒子和二氧化钛粒子的水分散液一起投入到反应釜中，高速搅拌均匀，过滤后采用喷雾干燥的方法制备得到环保型的纺织浆料组合物。
实施例5
一种环保型纺织浆料组合物，包括以下重量份的物质组成：丙烯酸树脂45份、二氧化硅粒子7份和二氧化钛粒子8份、改性淀粉混合物20份、水100份；
所述的改性淀粉混合物为羟甲基淀粉与酶解淀粉按1:1的重量比混合而成，所述羟甲基淀粉预先经丙烯酰胺改性处理成接枝共聚物；
上述环保型纺织浆料组合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取配方量的丙烯酸树脂，以水为溶剂，通过乳液共聚反应制备得到水溶性的丙烯酸浆料；
(2)将淀粉、氯乙酸和碱性物质按1：1.3：2.6的摩尔比加入到甲醇中，在恒温水浴中搅拌均匀，控制水温为55℃，反应5h，反应完成后以85％的含水甲醇清洗，接着真空干燥得到羟甲基淀粉，然后加入2倍量的水，以硝酸铈铵作为引发剂，加入羟甲基淀粉2倍重量的丙烯酰胺，所述硝酸铈的浓度为1x10-3mol/L，加入量为羟甲基淀粉的0.3倍量，在惰性气体的氛围中，控制反应温度为55℃，反应2h，得到接枝共聚物；
(3)按配方量称取二氧化硅粒子和二氧化钛粒子，然后加入去离子水，经高速搅拌机高速剪切搅拌制成水分散液；
(4)将步骤(1)中的丙烯酸浆料、步骤(2)得到的接枝共聚物与酶解淀粉按1：1的重量比，步骤(3)中的二氧化硅粒子和二氧化钛粒子的水分散液一起投入到反应釜中，高速搅拌均匀，过滤后采用喷雾干燥的方法制备得到环保型的纺织浆料组合物。
采用PVA1799浆料作为对比例1，比较对比例1与上述实施例1-5的浆料的浆纱工艺，将工艺记录到表1中：
表1：
| 上浆率(％) | |
| 实施例1 | 16.5 |
| 实施例2 | 16.4 |
| 实施例3 | 16.2 |
| 实施例4 | 16.1 |
| 实施例5 | 15.8 |
| 对比例1 | 13.0 |
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的特点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种环保型纺织浆料组合物，其特征在于：包括以下重量份的物质组成：聚丙烯酸类树脂20～45份、纳米无机粒子混合物5～15份、改性淀粉混合物10～20份、水70～100份；
所述的改性淀粉混合物为羟甲基淀粉与酶解淀粉按1:1的重量比混合而成。
2.根据权利要求1所述的环保型纺织浆料组合物，其特征在于：所述的环保型纺织浆料组合物包括以下重量份的物质组成：聚丙烯酸类树脂25～33份、纳米无机粒子混合物8～12份、改性淀粉混合物12～18份、水80～95份。
3.根据权利要求1所述的环保型纺织浆料组合物，其特征在于：所述的聚丙烯酸类树脂选自丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯中的一种或一种以上的混合物。
4.根据权利要求1所述的环保型纺织浆料组合物，其特征在于：所述的纳米无机粒子混合物为二氧化硅、二氧化钛、三氧化二铝、碳化硅、三氧化二铁、氧化锌中的两种或两种以上的混合物。
5.根据权利要求1所述的环保型纺织浆料组合物，其特征在于：所述纳米无机粒子混合物中纳米无机粒子的粒径为1～100nm。
6.根据权利要求1所述的环保型纺织浆料组合物，其特征在于：所述羟甲基淀粉预先经丙烯酰胺改性处理成接枝共聚物。
7.一种如权利要求1～6任意一项所述的环保型纺织浆料组合物的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)称取配方量的聚丙烯酸类树脂，以水为溶剂，通过乳液共聚反应制备得到水溶性的聚丙烯酸类浆料；
(2)将淀粉、氯乙酸和碱性物质按1：(1～1.3)：(1.5～2.6)的摩尔比加入到甲醇中，在恒温水浴中搅拌均匀，控制水温为40～55℃，反应3～5h，反应完成后以85％的含水甲醇清洗，接着真空干燥得到羟甲基淀粉，然后加入2倍量的水，以硝酸铈铵作为引发剂，加入羟甲基淀粉1.3～2倍重量的丙烯酰胺，在惰性气体的氛围中，控制反应温度为40～55℃，反应1～2h，得到接枝共聚物；
(3)按配方量称取纳米无机粒子，然后加入去离子水，经高速搅拌机高速剪切搅拌制成水分散液；
(4)将步骤(1)中的聚丙烯酸类浆料、步骤(2)得到的接枝共聚物与酶解淀粉按1：1的重量比，步骤(3)中的纳米无机粒子混合物的水分散液一起投入到反应釜中，高速搅拌均匀，过滤后干燥即得环保型的纺织浆料组合物。
8.根据权利要求7所述的环保型纺织浆料组合物的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，淀粉、氯乙酸和碱性物质按1：1.2：2.2的摩尔比加入到甲醇溶剂中，水浴温度控制为50℃，反应4h。
9.根据权利要求7所述的环保型纺织浆料组合物的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述硝酸铈的浓度为1x10-3mol/L，加入量为羟甲基淀粉的0.1～0.3倍量。
10.根据权利要求7所述的环保型纺织浆料组合物的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，采用喷雾干燥的方法制备得到环保型的纺织浆料组合物。
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