紡織用漿料在紡織廠中起著舉足輕重的作用,市場(chǎng)上出現(xiàn)了各種漿料和助劑。淀粉 (包括變性淀粉)、聚乙烯醇(PVA)和聚丙烯酸類(lèi)漿料仍然是目前的三大主漿料。
淀粉漿料主要是以玉米淀粉和木薯淀粉為主,其中玉米淀粉約占85%,木薯淀粉約為12%,其它淀粉約占3%。近年來(lái),變性淀粉漿料占淀粉漿料的比例越來(lái)越高,不同規(guī)格PVA的應(yīng)用和研究已引起大家的重視。聚丙烯酸類(lèi)漿料品種不斷增加。其它新型漿料不斷出現(xiàn),但具有真正意義的新漿料尚需繼續(xù)開(kāi)發(fā)研究。紡織助劑品種很多,對(duì)漿紗效果有一定的影響,也須作更深入的研究。
1 淀粉漿料的使用與存在的問(wèn)題
早期使用的淀粉都是以小麥淀粉為主,但目前其它種類(lèi)的淀粉,如玉米淀粉、土豆淀粉以及木薯淀粉都已工業(yè)化生產(chǎn),而且成為了主流。
原淀粉用于經(jīng)紗上漿中的不足,可以歸納為以下幾點(diǎn):
(1)天然淀粉大分子結(jié)構(gòu)龐大 ,漿液流動(dòng)性差,上漿過(guò)程中,漿液在紗中浸透不良,影響漿紗的性能;
(2)糊化后的淀粉經(jīng)冷卻后成為可塑性的凝膠 ,因而利用淀粉對(duì)經(jīng)紗上漿時(shí) ,一般需在高溫條件下 (95℃以上 ) 進(jìn)行;
(3)原淀粉漿的粘度不穩(wěn)定;
(4)原淀粉漿的成膜性差。淀粉由于其大分子鏈?zhǔn)怯森h(huán)狀結(jié)構(gòu)的葡萄糖剩基構(gòu)成,故其柔順性差,玻璃化溫度高,漿膜硬而脆;
(5)淀粉漿對(duì)疏水性纖維粘附力不夠。
對(duì)于低支、低密純棉產(chǎn)品可以采用原淀粉作為主漿料,但對(duì)于高支 (40支以上)高密織物,經(jīng)紗上漿應(yīng)當(dāng)采用變性淀粉。原淀粉對(duì)高支、高密織物上漿時(shí)被覆上漿大,織造時(shí)落漿多。為了克服原淀粉的缺點(diǎn),研究者利用淀粉大分子結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),對(duì)淀粉進(jìn)行變性,以改善原淀粉的性能。
對(duì)淀粉的改性研究已進(jìn)行了很長(zhǎng)時(shí)間,歸納起來(lái),紡織經(jīng)紗上漿用變性淀粉的發(fā)展,可以分為3個(gè)階段:
(1)轉(zhuǎn)化淀粉:轉(zhuǎn)化淀粉變性的方式主要是解聚反應(yīng)及氧化反應(yīng),屬于轉(zhuǎn)化淀粉的有酸解淀粉、糊精及氧化淀粉;
(2)淀粉衍生物:淀粉衍生物變性的主要方式是引入化學(xué)基團(tuán)或低分子化合物。這一階段的代表品種有交聯(lián)淀粉、各種淀粉醚、定聚合度的合成物,從而使最終產(chǎn)品具有淀粉及合成物的優(yōu)點(diǎn),以部分代替或全部代替合成漿料。
國(guó)外早在20世紀(jì)初就開(kāi)始研究接枝淀粉,國(guó)內(nèi)在淀粉接枝共聚方面也作了大量研究,這些研究在造紙、石油、采礦與冶金、環(huán)保及新材料等領(lǐng)域已有應(yīng)用。關(guān)于紡織經(jīng)紗上漿方面的淀粉接枝共聚物也有研究,但實(shí)際應(yīng)用還不是很令人滿(mǎn)意,所以接枝淀粉漿料目前仍然是淀粉漿料研究中的一個(gè)熱點(diǎn)。
接枝淀粉的關(guān)鍵是尋找一種有效的引發(fā)劑,在淀粉大分子鏈上產(chǎn)生活性基,從而使要接枝的基團(tuán),如丙烯酸酯、丙烯酸甲酯等能夠接枝到淀粉鏈上。淀粉主鏈上的游離基產(chǎn)生的方法主要有兩種,即化學(xué)引發(fā)和物理方法引發(fā)。
化學(xué)引發(fā)方法中應(yīng)用最多的引發(fā)劑是MinO和Kaizerman在1958年建議使用的高鈰硝酸銨或其它高鈰鹽。國(guó)內(nèi)一些研究者也采用高鈰鹽類(lèi)作為引發(fā)劑。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明以硝酸鈰銨為引發(fā)劑進(jìn)行淀粉——丙烯酰胺接枝共聚是最有效的引發(fā)劑。高鈰鹽價(jià)格貴,產(chǎn)量不高,不可能大量使用,所以一些研究者自己研制引發(fā)劑或選擇其它引發(fā)劑來(lái)替代昂貴的高鈰鹽。如有些研究者認(rèn)為用鈰鹽 (IV)引發(fā)淀粉與丙烯腈的接枝共聚反應(yīng),成本過(guò)高,經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn),篩選出了用過(guò)硫酸鉀 (KPS)引發(fā)木薯淀粉與丙烯腈接枝共聚反應(yīng)的規(guī)律性和工藝條件,證明了利用KPS加上助引發(fā)劑可以代替高鈰鹽。用作引發(fā)劑的還有Mn3+、Ce4+、H2O2+抗壞血酸等。有人利KmnO4/H2C2O2抗氧化還原引發(fā)體系實(shí)現(xiàn)了丙烯酸丁酯與玉米淀粉的接枝共聚反應(yīng)。還有人利用H2O2+抗壞血酸實(shí)現(xiàn)了苧麻紗上漿用玉米淀粉與丙烯酸的接枝共聚反應(yīng)??傮w來(lái)看,相對(duì)于其它領(lǐng)域,紡織經(jīng)紗上漿用淀粉接枝共聚反應(yīng)的研究文獻(xiàn)數(shù)量雖遠(yuǎn)不如淀粉接枝共聚物應(yīng)用在其它領(lǐng)域的數(shù)量多,但這些研究已經(jīng)開(kāi)始啟動(dòng),并且取得了一定的進(jìn)展。
物理引發(fā)方法中使用較多的是輻射引發(fā)。輻射引發(fā)是指在高能射線輻照下或電子束照射淀粉,產(chǎn)生游離基,引發(fā)接枝聚合反應(yīng)。這些射線能量高,穿透力強(qiáng)。這種聚合方式由于是物理方法引發(fā),對(duì)環(huán)境無(wú)污染,而且符合化學(xué)的問(wèn)題用物理的方法解決的思路。常用的高能射線有Y射線、x射線、β射線和α射線等,其中以鈷60為輻射源的Y射線在研究中用的最多。這種方式引發(fā)的接枝聚合在美國(guó)研究的比較多,但有關(guān)具體過(guò)程并未見(jiàn)詳細(xì)報(bào)道。國(guó)內(nèi)也有一些研究者利用 Co60 Y射線引發(fā)淀粉與丙烯酰胺實(shí)現(xiàn)接枝共聚。這種方法,不需要引發(fā)劑,但大多要通氮?dú)獗Wo(hù)。此外,高能輻射引發(fā)的接枝聚合,因能量高,反應(yīng)不易控制,以致影響本體性能。
紫外光引發(fā)接枝聚合也很值得注意。國(guó)內(nèi)已經(jīng)有人研究利用紫外光對(duì)聚合物表面進(jìn)行改性。相對(duì)于臭氧氧化、等離子體處理、高能輻射引發(fā)接枝等方法,紫外光引發(fā)接枝聚合的特點(diǎn)是,長(zhǎng)波紫外光 (300~400nm)能被光引發(fā)劑吸收而引發(fā)反應(yīng),工藝簡(jiǎn)單,便于操作,易于控制,設(shè)備投資少,有望逐步實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。
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