CN117166251A - 一种适用于纯棉/涤棉混纺纤维的经纱浆液 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种适用于纯棉/涤棉混纺纤维的经纱浆液，按质量百分数计，其包含如下原料：主浆料4‑35%，辅料0.12‑2%，去离子水60‑96%，其中所述辅料包含乙二醇双硬脂酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸脂胺盐和不饱和氨基聚酯化合物。所述经纱浆液利用自制的脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸脂胺盐、不饱和氨基聚酯化合物与乙二醇双硬脂酸酯配合使用，极大地提高了浆液在纤维表面的成膜性，形成的浆膜的内聚力大大降低，减少了分纱阻力，毛羽变少。所述辅料可按质量比1：3的比例代替聚乙烯醇的使用，对浆纱具有良好的保伸性和上浆性能，在提升浆纱耐磨性的同时，浆料的制作成本也有较大地降低。

Description

一种适用于纯棉/涤棉混纺纤维的经纱浆液
技术领域
本发明涉及纺织行业用浆料技术领域，尤其涉及一种适用于纯棉/涤棉混纺纤维的经纱浆液。
背景技术
纤维纺制成纱时，由于纺纱的基本原理和现有的各种纺纱方法，成纱条干必然存在这诸多毛羽及条干不匀的问题，这还是导致织造时经纱断头的重要原因。同时由于常用纺织纤维的表面结构较光滑，在纱中的这些纤维表面依靠加捻时产生的侧向压力进行相互抱和，而这种抱合力较弱，也会成为经纱容易断头的又一原因。为了降低经纱断头率，提高经纱的可织性及产品质量，必须赋予经纱以更高的耐磨性来减少毛羽，并尽可能地保持经纱原有的弹性。因此，经纱上浆是织造前经纱准备工程中的一个关键环节，经纱上浆的好坏基本决定了织物的品质。
随着各种新型高速织机的出现，织布机已由有梭发展到以无梭为主体，而无梭织机的发展对浆纱的强力、伸长，特别是耐磨性和毛羽量提出了更高的要求。针对涤棉织物的静电现象，要求浆纱毛羽清除率和上浆质量要高。
传统的经纱浆料包括聚乙烯醇类(PVA)、丙烯酸类、改性淀粉类，其中聚乙烯醇类浆料具有良好的水溶性、粘结力、成膜性和渗透性，是较为理想的浆料，但其存在粘附性过强、退浆困难，造成纱线后处理困难，同时其本身生物降解困难，对环境污染严重，在国外已开始禁止其用于纺织上浆。丙烯酸类浆料其具有良好的水溶性、成膜性，退浆、生物降解性也相对聚乙烯醇类好，但其易吸湿返粘，往往只作为辅料使用，且其价格昂贵，性价比较低。改性淀粉类多以酸解粉、氧化粉用于纺织上浆，其具有原料丰富、价廉易得，环保无污染的优点，但存在老化回升、浆膜硬脆易崩裂脱落，形成落浆问题，而且对纤维的润湿性、粘附性较差，尤其是对氨纶、腈纶、氯纶等合成类纤维亲和力不够，往往只能作为辅助浆料添加到PVA中使用。以涤棉混纺纱为例，其现有的纺织上浆工艺基本选择的是互配式组合上浆，如PVA浆液+变性淀粉+其他，其以PVA作为主要浆料，虽解决了纱线的耐磨、增强，但也存在干绞分纱毛羽多、退浆难和严重环境污染问题。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上浆性能不足、浆纱耐磨性不够、毛羽多等问题，本发明提供了一种适用于纯棉/涤棉混纺纤维的经纱浆液，该浆液以变性淀粉为主浆料，以自制的脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯胺盐(AEO-P-NH3 +)和不饱和氨基聚酯化合物配合乙二醇双硬脂酸酯为辅料，可有效增加浆料在经纱上浆时的上浆率，提高浆纱的耐磨性，减少纯棉/涤棉混纺纤维的毛羽率，提高浆纱表面的光滑度。
为实现上述技术效果，本发明的技术方案如下：
一种适用于纯棉/涤棉混纺纤维的经纱浆液，按质量份数计，包含如下组分：主浆料4-35％，辅料0.12-2％，去离子水60-96％；其中所述辅料包含乙二醇双硬脂酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸脂胺盐(AEO-P-NH3 +)和不饱和氨基聚酯化合物。
在本发明的一些实施方式中，所述主浆料为变性淀粉中的至少一种。所述变性淀粉可以为氧化淀粉、酸解淀粉、交联淀粉、阳离子淀粉、磷脂淀粉和醋脂淀粉。
在本发明的一些实施方式中，所述脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸脂胺盐(AEO-P-NH3 +)的制备过程包含如下步骤：在反应器中加入脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯与醇类溶剂混合稀释，然后缓慢滴加巴柳氮，进行中和反应，搅拌2-3h，于40-55℃温度中蒸发去除醇类溶剂，即得所述AEO-P-NH3 +。
在本发明的一些实施方式中，制备所述AEO-P-NH3 +时，所用脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯的酸值为140-150mgKOH/g。所述脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯可以选自市面上符合要求的产品，也可以自制，制备方法可以为：取脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)置于干燥的酯化反应器中，于较低的温度(40-60℃)、100-200rpm的搅拌速度下加入P2O5，脂肪醇聚氧乙烯醚于P2O5的摩尔比为2-2.5：1，于65-70℃下进行酯化反应，最后投入总体系质量2％的去离子水，保温水解，取样测试酸值，待达到140-150mgKOH/g就结束反应；所用AEO可以为市售的AEO-3、AEO-7、AEO-9等产品。
在本发明的一些实施方式中，制备所述脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸脂胺盐(AEO-P-NH3 +)时，所用脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯(AEO-P)与巴柳氮的质量比为1:0.7-0.8。因为在进行中和反应时，发明人发现，巴柳氮的添加量对所述AEO-P-NH3 +在所述经纱浆液中的乳化稳定性有影响，当AEO-P与巴柳氮的质量比在1:0.7-0.8之间时，制备所得AEO-P-NH3 +在浆液中的乳化性较好，浆液才能获得良好的上浆率。
在本发明的一些实施方式中，所述不饱和氨基聚酯化合物的制备方法包含如下步骤：
1)将桐油、马来海松酸酐、苯二甲酸磺酸盐与对苯二甲酸混合作为多元羧酸单体与二元醇在酸催化剂的作用下，于惰性气氛中，反应体系温度升温至200-240℃，保温酯化反应3-5h，将回流管顶部温度调至不高于45℃，即可得到共聚酯化物；
2)酯化反应结束，体系降温至160-180℃，并抽真空至110-130Pa后，进行缩聚反应1-2h，即得所述不饱和氨基聚酯化合物。
在本发明的一些实施方式中，步骤1)中所述多元羧酸单体的组分配比按重量份数计，包含：20-30份桐油，5-15份马来海松酸酐，10-30份苯二甲酸磺酸盐，10-15份对苯二甲酸。
在本发明的一些实施方式中，所述马来海松酸酐的制备方法如下：在反应容器中加入枞酸和马来酸酐，路易斯酸催化剂为枞酸质量的3-4％，通入氮气15min，加热至物料基本熔化，开启搅拌继续均匀升温至180℃，在180℃反应4h后，降温至110℃，将物料倒入温热的松节油中，搅匀，在室温下结晶，经抽滤洗涤2-3次后，于60℃真空干燥，得白色针状结晶马来海松酸酐，用标准KOH乙醇溶液滴定得酸值为420.2mg/g，以枞酸为基准，产率为55％左右。
在本发明的一些实施方式中，所述苯二甲酸磺酸盐可以为间苯二甲酸-5-磺酸钠、2-磺酸基对苯二甲酸单钠盐中的一种。
在本发明的一些实施方式中，步骤1)中所述二元醇至少包含吡哆醇。
在本发明的一些实施方式中，步骤2)中所述吡哆醇的投加量占多元羧酸单体质量总和的50-80％。
在本发明的一些实施方式中，所述辅料中，乙二醇双硬脂酸酯、AEO-P-NH3 +和不饱和氨基聚酯化合物的混合质量比为1-3:0.2-0.5:0.1-0.2。
在进行经纱上浆后，发明人发现，若将AEO-P-NH3 +与不饱和氨基聚酯化合物的投加量减少，浆液的上浆率降低；若增大AEO-P-NH3 +和不饱和氨基聚酯化合物的投加量，则浆纱硬脆，纱线断头率骤增。这是由于AEO-P-NH3 +中的磷酸基团、铵离子、不饱和氨基聚酯化合物分子中存在的不饱和稠合多脂环、不饱和含氮六元环的极性，与纤维素的羟基形成氢键，能够有效地粘附于涤棉纺丝上，为棉纤维提供抱合力的同时可以获得良好的上浆性能，且AEO-P-NH3 +中苯基和聚醚链段的存在为浆纱提供了一定的韧性强度，所述三种化合物按照一定质量比混合所得黏度可在一定程度上加强浆纱毛羽的服帖性。但若AEO-P-NH3 +与不饱和氨基聚酯化合物投加量的过多，浆液的黏度过度增大，无法在浆纱上形成较均匀的浆膜，且浆膜硬度变大，最终导致浆丝可织性变差。
在本发明的一些实施方式中，所述经纱浆液的黏度为4.0-13.5s。
所述适用于纯棉/涤棉混纺纤维的经纱浆液在涤棉或纯棉纤维经纱上浆阶段的应用。
有益效果：与现有技术相比，本发明提供的经纱浆液，以变性淀粉为主浆料，辅料包含乙二醇双硬脂酸酯和AEO-P-NH3 +以及不饱和氨基聚酯化合物：不饱和氨基聚酯化合物的多稠合脂环刚性结构、长脂肪碳链与AEO-P-NH3 +的聚醚链段、乙二醇双硬脂酸酯的长脂肪碳链之间的协同作用，一方面能够为纯棉或涤棉混纺纤维提供高柔韧性，具有较好的保伸性，另一方面也能使浆纱纤维间具有良好的抱合力，降低毛羽率，提高表面光滑度，且提供优异的耐磨性；又因为AEO-P-NH3 +和不饱和氨基聚酯化合物分子中存在较多极性基团，通过分子间作用力(氢键、范德华力)与纤维之间形成较强的黏附，浆液在浆纱上成膜性较好，上浆性能高。
具体实施方式
下面结合实例对本发明作进一步详细描述。需要说明的是，下面的实施例及对比例为本发明的示例，仅用来说明本发明，而不用来限制本发明。在不偏离本发明主旨或范围的情况下，可进行本发明构思内的其他组合和各种改良。
以下示例性说明所用AEO-P-NH3 +和不饱和氨基聚酯化合物的制备合成；
AEO-P-NH3 +#1
将由AEO-3制得的AEO-3P(脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯)500g与200ml无水乙醇混合稀释，向其中缓慢滴加350g巴柳氮，搅拌2h后，于40℃环境中蒸发去除乙醇，即得AEO-P-NH3 +#1。
AEO-P-NH3 +#2
将由AEO-7制得的AEO-7P(脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯)500g与200ml无水乙醇混合稀释，向其中缓慢滴加400g巴柳氮，搅拌2h后，于40℃环境中蒸发去除乙醇，即得AEO-P-NH3 +#2。
AEO-P-NH3 +#3
操作同AEO-P-NH3 +#1，不同之处在于所用巴柳氮的质量为300g。
AEO-P-NH3 +#4
操作同AEO-P-NH3 +#1，不同之处在于所用巴柳氮的质量为450g。
不饱和氨基聚酯化合物#1
1)将200g桐油、50g马来海松酸酐、100g间苯二甲酸磺酸钠与100g对苯二甲酸混合作为多元羧酸单体与225g吡哆醇在13.5g对甲苯磺酸的作用下，于氮气中，反应体系温度升温至230℃，保温酯化反应4h，将回流管顶部温度调至不高于45℃，即可得到共聚酯化物；
2)酯化反应结束，体系降温至170℃，并抽真空至110Pa后，进行缩聚反应1h，即得所述不饱和氨基聚酯化合物#1。
不饱和氨基聚酯化合物#2
操作同不饱和氨基聚酯化合物#1，不同之处在于，所用吡哆醇的质量为292.5g。
不饱和氨基聚酯化合物#3
操作同不饱和氨基聚酯化合物#1，不同之处在于，所用吡哆醇的质量为360g。
将上述AEO-P-NH3 +与不饱和氨基聚酯化合物同乙二醇双硬脂酸酯、变性淀粉混合制备经纱浆液，实施例及对比例中的原料配比情况详见表1：
表1实施例1-6及对比例1-5中浆液的原料配比情况
按照表1的配比将各原料混匀制成经纱浆液，所得经纱浆液经过4号粘度杯测得的黏度详见表2：
表2实施例1-6及对比例1-5所得浆液的黏度
在GA391B型浆纱机上采用上述实施例1-6及对比例1-5所得浆液对经纱进行上浆，浆纱速度为4m/min。待浆纱平衡24h，其性能测试在标准温湿度条件下进行，温度为(20±2)℃，湿度为(65±2)％：
1、断裂增强率及减伸率：根据GB/T3916—2013《纺织品卷装纱单根纱线断裂强力和断裂伸长率的测定》测试，测试仪器为HD021N型电子单纱强力仪，隔距为500mm，拉伸速度为500mm/min，每组共测试30次，计算平均值；
式I中，A为断裂增强率，N1为浆纱断裂强力(cN)，N2为原纱断裂强力(cN)；
式II中，B为断裂伸长率减少率，X1为浆纱断裂伸长率(％)，X2为原纱断裂伸长率(％)；
2、毛羽降低率：根据FZ/T01086—2000《纺织品纱线毛羽测定方法投影计数法》测定，测试仪器为YG172A型纱线毛羽测试仪，测试速度为30m/min，测试长度为10m，每组共10次，记录毛羽大于3mm的数据计算平均值；
式III中C为毛羽降低率(％)，Y1为浆纱平均毛羽数；Y2为原纱平均毛羽数；
3、耐磨性：采用DHJSD-1型浆纱耐磨仪进行测定，测定条件为：往返速度60次/min，温度为25℃，相对湿度78％，砝码读数为70。上述测试结果详见表3：
表3实施例1-6及对比例1-5所得经纱浆液上浆性能测试结果
由表3的数据可知，本发明的技术方案制备所得经纱浆液具有较好的上浆性能，对纯棉/涤棉混纺纤维具有良好的韧性增强作用，且保伸性较好，原纱经过上浆，其毛羽率大大降低，提升了浆纱的耐磨性，使浆纱的可织性更好。通过实施例4、5的结果了解到，在制备所述AEO-P-NH3 +时，所用AEO-P与巴柳氮的比例对后续浆液的各项性能也有一定的影响。而由对比例的数据可知，若所述辅料中含有的AEO-P-NH3 +和不饱和氨基聚酯化合物的配比不合适，则所得浆液的粘附性以及保伸率均有所减弱，浆纱的耐磨性也受到影响。如果所述辅料中缺少所述乙二醇双硬脂酸酯、AEO-P-NH3 +和不饱和氨基聚酯化合物中的任一种，则纯棉/涤棉混纺纤维经过该浆液经纱上浆后，其增韧度、保伸性、毛羽降低率、耐磨性均不及经过实施例中所述浆液上浆所得的浆纱。
综上可知，本发明所提供的适用于纯棉/涤棉混纺纤维的经纱浆液在含棉织物的经纱上浆领域具有良好的应用前景。

Claims (10)

1.一种适用于纯棉/涤棉混纺纤维的经纱浆液，其特征在于，按质量百分计，包含如下组分：主浆料4-35%，辅料0.12-2%，去离子水60-96%；其中所述辅料包含乙二醇双硬脂酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸脂胺盐和不饱和氨基聚酯化合物按照质量比1-3:0.2-0.5:0.1-0.2混合的组分。
2.根据权利要求1所述适用于纯棉/涤棉混纺纤维的经纱浆液，其特征在于，所述脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸脂胺盐的制备过程包含如下步骤：在反应器中加入脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯与醇类溶剂混合稀释，然后缓慢滴加巴柳氮，进行中和反应，搅拌2-3h，于40-55℃水浴中蒸发去除醇类溶剂，即得所述脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯胺盐。
3.根据权利要求2所述适用于纯棉/涤棉混纺纤维的经纱浆液，其特征在于，制备所述脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸脂胺盐时，所用脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯的酸值为140-150mgKOH/g。
4.根据权利要求2所述适用于纯棉/涤棉混纺纤维的经纱浆液，其特征在于，制备所述脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸脂胺盐时，所用脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯与巴柳氮的质量比为1:0.7-0.8。
5.根据权利要求1所述适用于纯棉/涤棉混纺纤维的经纱浆液，其特征在于，所述不饱和氨基聚酯化合物的制备方法包含如下步骤：
1）将桐油、马来海松酸酐、苯二甲酸磺酸盐与对苯二甲酸混合作为多元羧酸单体与二元醇在酸催化剂的作用下，于惰性气氛中，反应体系温度升温至200-240℃，保温酯化反应3-5h，将回流管顶部温度调至不高于45℃，即可得到共聚酯化物；
2）酯化反应结束，体系降温至160-180℃，并抽真空至110-130Pa后，进行缩聚反应1-2h，即得所述不饱和氨基聚酯化合物。
6.根据权利要求5所述适用于纯棉/涤棉混纺纤维的经纱浆液，其特征在于，步骤1）中所述多元羧酸单体的组分配比按重量份数计，包含：20-30份桐油，5-15份马来海松酸酐，10-30份苯二甲酸磺酸盐，10-15份对苯二甲酸。
7.根据权利要求5所述适用于纯棉/涤棉混纺纤维的经纱浆液，其特征在于，步骤1）中所述二元醇至少包含吡哆醇。
8.根据权利要求7所述适用于纯棉/涤棉混纺纤维的经纱浆液，其特征在于，步骤2）中所述吡哆醇的投加量占多元羧酸单体质量总和的50-80%。
9.根据权利要求1所述适用于纯棉/涤棉混纺纤维的经纱浆液，其特征在于，黏度为4.0-13.5s。
10.权利要求1-9任意一项所述适用于纯棉/涤棉混纺纤维的经纱浆液在涤棉或纯棉纤维经纱上浆阶段的应用。
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