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纺织用浆料的现状以及展开趋势

 

纺织用浆料在纺织厂中起着举足轻重的作用,市场上出现了各种浆料和助剂。淀粉 (包含变性淀粉)、聚乙烯醇(PVA)和聚丙烯酸类浆料依然是现在的三大主浆料。

淀粉浆料首要是以玉米淀粉和木薯淀粉为主,其间玉米淀粉约占85%,木薯淀粉约为12%,其它淀粉约占3%。近年来,变性淀粉浆料占淀粉浆料的比例越来越高,不同规范PVA的运用和研讨已引起我们的注重。聚丙烯酸类浆料品种不断添加。其它新式浆料不断出现,但具有真正意义的新浆料需求继续开发研讨。纺织助剂品种许多,对浆纱作用有必定的影响,也须作更深化的研讨。

1 淀粉浆料的运用与存在的问题

前期运用的淀粉都是以小麦淀粉为主,但现在其它品种的淀粉,如玉米淀粉、马铃薯淀粉以及木薯淀粉都已工业化出产,而且成为了干流。

原淀粉用于经纱上浆中的缺乏,可以归纳为以下几点:

(1)天然淀粉大分子结构庞大 ,浆液活动性差,上浆进程中,浆液在纱中渗透不良,影响浆纱的功用;

(2)糊化后的淀粉经冷却后成为可塑性的凝胶 ,因而运用淀粉对经纱上浆时 ,一般需在高温条件下 (95℃以上 ) 进行;

(3)原淀粉浆的粘度不稳定;

(4)原淀粉浆的成膜性差。淀粉由于其大分子链是由环状结构的葡萄糖剩基构成,故其和婉性差,玻璃化温度高,浆膜硬而脆;

(5)淀粉浆对疏水性纤维粘附力不够。

关于低支、低密纯棉产品可以选用原淀粉作为主浆料,但关于高支 (40支以上)高密织物,经纱上浆应当选用变性淀粉。原淀粉对高支、高密织物上浆时被覆上浆大,织造时落浆多。为了打败原淀粉的缺点,研讨者运用淀粉大分子结构的特征,对淀粉进行变性,以改善原淀粉的功用。

对淀粉的改性研讨已进行了很长时间,归纳起来,纺织经纱上浆用变性淀粉的展开,可以分为3个阶段:

(1)转化淀粉:转化淀粉变性的方法首要是解聚反应及氧化反应,归于转化淀粉的有酸解淀粉、糊精及氧化淀粉;

(2)淀粉衍生物:淀粉衍生物变性的首要方法是引进化学基团或低分子化合物。这一阶段的代表品种有交联淀粉、各种淀粉醚、定聚合度的组成物,从而使终究产品具有淀粉及组成物的利益,以部分代替或全部代替组成浆料。

国外早在20世纪初就初步研讨接枝淀粉,国内在淀粉接枝共聚方面也作了许多研讨,这些研讨在造纸、石油、采矿与冶金、环保及新资料等领域已有运用。关于纺织经纱上浆方面的淀粉接枝共聚物也有研讨,但实践运用还不是很令人满意,所以接枝淀粉浆料现在依然是淀粉浆料研讨中的一个热点。

接枝淀粉的关键是寻觅一种有用的引发剂,在淀粉大分子链上发生活性基,从而使要接枝的基团,如丙烯酸酯、丙烯酸甲酯等可以接枝到淀粉链上。淀粉主链上的游离基发生的方法首要有两种,即化学引发和物理方法引发。

化学引发方法中运用最多的引发剂是MinO和Kaizerman在1958年建议运用的高铈硝酸铵或其它高铈盐。国内一些研讨者也选用高铈盐类作为引发剂。实验效果证明以硝酸铈铵为引发剂进行淀粉——丙烯酰胺接枝共聚是最有用的引发剂。高铈盐价格贵,产值不高,不或许许多运用,所以一些研讨者自己研制引发剂或挑选其它引发剂来代替昂贵的高铈盐。如有些研讨者以为用铈盐 (IV)引发淀粉与丙烯腈的接枝共聚反应,成本过高,经过许多实验,挑选出了用过硫酸钾 (KPS)引发木薯淀粉与丙烯腈接枝共聚反应的规律性和工艺条件,证明了运用KPS加上助引发剂可以代替高铈盐。用作引发剂的还有Mn3+、Ce4+、H2O2+抗坏血酸等。有人利KmnO4/H2C2O2抗氧化还原引发体系完结了丙烯酸丁酯与玉米淀粉的接枝共聚反应。还有人运用H2O2+抗坏血酸完结了苎麻纱上浆用玉米淀粉与丙烯酸的接枝共聚反应。全体来看,相关于其它领域,纺织经纱上浆用淀粉接枝共聚反应的研讨文献数量虽远不如淀粉接枝共聚物运用在其它领域的数量多,但这些研讨现已初步发动,并且取得了必定的展开。

物理引发方法中运用较多的是辐射引发。辐射引发是指在高能射线辐照下或电子束照射淀粉,发生游离基,引发接枝聚合反应。这些射线能量高,穿透力强。这种聚合方法由于是物理方法引发,对环境无污染,而且符合化学的问题用物理的方法处理的思路。常用的高能射线有Y射线、x射线、β射线和α射线等,其间以钴60为辐射源的Y射线在研讨顶用的最多。这种方法引发的接枝聚合在美国研讨的比较多,但有关具体进程并未见具体报道。国内也有一些研讨者运用 Co60 Y射线引发淀粉与丙烯酰胺完结接枝共聚。这种方法,不需求引发剂,但大多要通氮气保护。此外,高能辐射引发的接枝聚合,因能量高,反应不易控制,致使影响本体功用。

紫外光引发接枝聚合也很值得留心。国内现已有人研讨运用紫外光对聚合物外表进行改性。相关于臭氧氧化、等离子体处理、高能辐射引发接枝等方法,紫外光引发接枝聚合的特征是,长波紫外光 (300~400nm)能被光引发剂吸收而引发反应,工艺简略,便于操作,易于控制,设备投资少,有望逐步完结工业化。

微波技能运用在化学反应、化学分析和环境保护等领域,表现出了节省能源和时间、简化操作程序、减少有机溶剂运用、行进反应速率和显着下降化学反应发生的废弃物对环境造成的危害等利益。1986年,加拿大Laurentian大学化学教授Gedye领导的课题组报道了在惯例条件下和在微波照射下水解、酯化、氧化和烷基化反应的对比效果,发现在微波照射下反应速度比惯例加热反应速度快了240倍。这一发现提醒了在有机组成反应中微波的潜在价值。同年,美国Mecer大学化学家Giguere领导的课题组也报道了在惯例条件下和在微波照射下加成反应和重排反应的效果,发现在相同收率下,微波照射反应时间缩短许多。全体来看,在微波场中完结淀粉的接枝共聚反应是一条很有出路的方法。国内有关的研讨已取得了必定的展开。

国内的变性淀粉浆料,除了在变性程度上不如国外变性淀粉浆料之外,本身功用也有不少缺点。表现在跟着含固量的添加,变性淀粉的粘度添加过快。关于变性淀粉浆料粘度的测验,纺织厂现行的测验规范是在6%的含固量下进行,不同的变性淀粉在6%时其粘度或许是相同的,但在高含固量时,其粘度或许就不相同了,所以粘——浓曲线对国产变性淀粉尤为重要。

全体来说,我国淀粉出产水平已达较高水平,如吉林黄龙淀粉年产值约为30万t,质量完全能满意纺织厂需求。变性淀粉方面也有了年产值超过3万~5万t的企业,但总的来说全国变性淀粉出产厂规划还太小。具体存在的问题有:品种太少,针对性的品种更少,系列品种没有建立起来;淀粉工作的根底研讨、运用研讨水平太低;从遗传育种对淀粉进行变性的研讨刚刚起步,还需加大力度。

2 PVA的运用与存在问题

现在运用的PVA是白色或微黄色颗粒,亦有片状、絮状或粉末状。聚合度和醇解度决议了PVA的性质,如PVA在水中的溶解功用就取决于聚合度和醇解度,特别是醇解度的影响更大。

PVA分子 因含有许多羟基,而羟基是强亲水性基团,所以它是一种水溶性的高分子化合物。完全醇解型PVA在常温下只吸潮膨润而不溶解,在高温下 (80℃以上)溶解;完全醇解型PVA有很强的分子间氢键,对亲水性天然纤维(如棉、麻等)的亲合力较大,构成的PVA膜较具耐水性;部分醇解PVA的分子内有10%左右的残存醋酸基,醋酸基是疏水性官能团,对疏水性资料的亲和力和粘着性出色;部分醇解型PVA在常温下可以缓慢溶解。

PVA易成膜,构成的薄膜无色透明,具有出色的机械强度,外表光洁而不发粘。聚合度和醇解度越高的PVA薄膜,机械强度就越大。

PVA浆料具有出色的混溶性,在与其它浆料 (如组成浆料等)混用时,能出色均匀地混合,混合液比较稳定,不易发作分层现象。正由于PVA有如此优异的功用,自PVA 用于经纱上浆之后,很快就被纺织工业大规划选用,作为锦纶丝及粘胶丝上浆的浆料。由于PVA具有优异的成膜性、粘附性及与其它浆料相溶性的特征,一度被以为是 “理想”的浆料。在经纱的增强、耐磨、减伸等归纳指标上,至今没有任何一种天然或组成浆料能与之对抗。

PVA的致命缺点是非环保性,被人们称为“不干净浆料”,欧洲一些国家已明令禁止含PVA浆料的坯布进口。另一个问题是 PVA退浆不易完全退净,这也阻挠了它的运用。聚乙烯醇浆液易起泡、结皮、浆膜分纱性差是其首要缺点。为打败这些缺点,可以对聚乙烯醇进行变性处理。比较成熟的变性方法有PVA丙烯酸酰胺共聚变性、PVA内酯化变性、PVA磺化变性及 PVA接枝变性。

在我国,PVA作为纺织浆料的运用量相关于修建等其他工作而言依然很少,所以PVA出产厂家并未出产专门用于纺织浆料的PVA,纺织厂一贯运用聚合度较高的PVA 1799。可是,PVA 1799浆膜分纱性较差,在浆纱干分绞时分纱阻力大,浆膜简略撕裂,毛羽添加。为此,在PVA浆液中往往混入部分浆膜强度较低的粘着剂资料 (如淀粉、变性淀粉等),以改善浆膜的分纱功用。

跟着人们需求的行进和织造技能的展开,特细号高密织物越来越多,但 PVA 1799不能适应特细号高密织物的上浆需求,首要有以下几个原因:

(1)浆料分子之间粘着力过大,易发生浆斑,干分绞时易拉断经纱,特别是更简略拉断特细号纱;

(2)较难完全溶解,浆液中仍有未溶解的PVA碎片,在织造进程中对纱线构成威胁;

(3)浆膜强度大,裸露在纱体之外的浆膜较韧,形似刀片,对邻纱构成威胁。PVA的比例越大,这种浆膜的韧性越大,对邻纱的威胁越严峻。所以 ,PVA 1799现已不再适合于作为主浆料运用,应降为辅佐浆料或者不用。作为PVA 1799的代替品,低聚合度的PVA比较适用,由于其浆纱强力比较适合,渗透性也好,干分绞分纱性好,再生毛羽少。表 l是不同规范的PVA的浆纱功用。

关于PVA的运用,现在对立的呼声较高,焦点是其生物降解功用差。从减少环境污染的视点来说,低聚合度的PVA尽管比淀粉的降解功用差,但与高聚合度的PVA比较现已有很大的行进。现在浆料的状况是纺织厂不得不继续运用PVA,要改善这种状况,还需求我国的浆料研讨者和浆纱工作者支付艰苦的劳动。

3 聚丙烯酸类浆料的运用与存在的问题

丙烯酸类浆料是丙烯酸类单体的均聚物、共聚物或共混物用作浆料时的总称。这类浆料经过单体组合经化学组成而得,理论上可出产适应各种用处的浆料,具有代替PVA的或许性。 国外丙烯酸类浆料的展开阅历了3个阶段:第一阶段是该类浆料的初级研讨阶段,这一阶段丙烯酸类浆料为丙烯酸盐或丙烯酸酯的部分皂化的单一型溶液状产品,产品含固量不高 (约14%),产品品种少,功用有许多缺点,对环境湿度活络,吸湿性很大,再粘严峻;第二阶段丙烯酸类浆料研讨趋于成熟,功用方面得到大的改善,产品仍为溶液状况,含固量行进到25%,产品品种较全,组成也较为杂乱,是各种丙烯酸单体或其它单体的共聚物,这些浆料大幅度改善了前期丙烯酸类浆料吸湿发粘的缺点,具有浆膜强韧、贴伏毛羽、渗透性好、退浆简略、不落浆等特征;第三阶段丙烯酸类浆料首要目的是改动产品形状。由于丙烯酸类浆料简略具有高分子溶液活动特性,溶液浓度到必定值时粘度就很高,乃至成冻胶,溶液中有用成分的含量不高,这添加了远距离运输成本。经过工艺技能,混合其它类型的浆料,将丙烯酸类浆料制成粉末状固态浆料。

自德国BASF(巴斯夫)公司在20世纪50年代初步研制专用于涤/棉混纺纱的丙烯酸类浆料至今,英国联合胶体公司美国西达公司、意大利莱姆公司、日本松本油脂公司、日本互应公司都将其产品输入到我国。国内丙烯酸类浆料的研讨工作起步较晚,从70年代初步,跟着涤/棉织物的迅猛展开,许多浆料工作者初步致力于聚丙烯酸类浆料的研讨,也取得了必定的展开。

与国外同工作研讨运用水平比较,国内产品在许多方面还存在着距离:一是品种不完全,不能针对不同品种的织物供给不同类型的浆料,往往是一种浆料“适用于”任何品种的产品,而英国联合胶体公司和日本互应公司的产品自成系列,对不同产品有不同的浆料供给;二是产品的含固量及形状有距离,国产丙烯酸类浆料含固量遍及偏低,形状为液体;三是国产丙烯酸类浆料吸湿再粘性严峻,浆液粘度大,运用时只能作为主浆猜中的辅佐浆料。

跟着对PVA用量的减少,今后对短纤纱的浆纱必将选用变性淀粉和丙烯酸类浆料相结合的路途,这在欧洲现已成功。

聚丙烯酸类浆料分为三大类:聚丙烯酸 (盐)类浆料、聚丙烯酰胺浆料和聚丙烯酸酯浆料。跟着PVA浆料的少用或不用,有些浆料厂推出了聚丙烯酸酯浆料,其实,有些聚丙烯酸酯比PVA降解更难,这是应当引起留心的。

聚丙烯酸类浆料在运用中的其它问题也应引起满意的注重,才能更好地运用聚丙烯酸类浆料。如多元共聚型丙烯酸浆料同变性淀粉PVA混合调浆时有时会有增粘现象,严峻时会影响到浆纱工艺的进行。

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