纺织浆料的应用现状

纺织浆料应用现状及相关问题来源：中国纺机网发布时间：2011年05月13日纺织浆料应用现状及相关问题浆纱是织造工程的关键工序，浆纱的目的主要是提高纱线的耐磨性，减少毛羽，适当增加纱线的强力，减少伸度，以承受纱在织造过程中复杂的机械作用能力，提高纱线的可织性能。半个多世纪以来国内外纺织和化工专家通力合用，采用多种方法（如对化纤纱线采用热处理、采用特殊的化学剂或润滑剂，对纱线表面进行润滑处理等）期望革除上浆工序以期解决由于上浆而耗费大量资源，以及印染退浆污水对环境的污染，以达到节约能源降低生产成本和清洁生产的目的。但由于不同纱线，织物规格，温湿度条件以及织机的类型，速度等问题，迄今为止还未能实现用更实用的方法来替代传统的上浆方法。相反由于新型纤维的研制开发应用，高速智能化无梭织机近几年来以万台以上速度递增，机织物细支高密高紧度，宽幅化进一步提高，我国对环境保护重视程度越来越高，清洁化生产、可持续发展的理念不断深化以及贯彻各项政策力度的加强，对浆料提出了更加苛刻的要求。由此可见，浆料不仅是确保产品质量，提高织造效率降低生产成本的重要环节，而且也是有效的开发新的织物品种，充分发挥织造先进设备的又一重要环节，因此开发新的浆料，适应纺织产品的发展。在织物品种浆料设备确定后合理选择浆料就是关键问题。1纺织浆料应用现状纺织浆料有淀粉、聚乙烯醇（PVA）和丙烯酸类浆料三大类。现在国内外主要使用的仍然是这三大类浆料。我国现有织机约100万台左右，其中无梭织机约占30%。据有关资料报导，2006年产布437.97亿米，按产布量估算，年消耗浆料在30万吨以上。其中淀粉类（包括变性淀粉）约占70%以上，PVA用量不到20%，丙烯酸类及其他浆料约在10%左右。现就浆料应用情况作一些介绍，并就浆料应用中的几个问题讲点个人看法，供大家参考。1.1淀粉类浆料淀粉用于经纱上浆历史悠久，这是因为淀粉是一种再生植物，资源丰富来源广，价格低廉，对亲水性淀粉流度特性粘度抗张强力伸长率原淀粉344.673.21515.14.472.7348.54.452.6506.04.952.7713.64.572.98934.582.2名称原淀粉/N淀粉醋酸酯/N纯棉10.1912.94涤绵46.1393.88性能原纱原淀粉浆纱淀粉醋酸酯浆纱（中粘度）淀粉醋酸酯浆纱（低粘度）退浆率/%8.0311.6910.85耐磨/次18.439.441.259.5断裂强度/N2.562.612.742.79断裂伸长率/%8.865.625.675.1032418119名称棉涤/棉强力/NCV/%强力/NCV/%阳离子淀粉（DS=0.03）80．468．55108．612．74玉米原淀粉56．359．8395．9812．64酸解淀粉55．378．61106．2711．43淀粉醋酸酯66．579．2297．0412．44淀粉磷酸醋60．5211．24103．358．75接技淀粉63．568．64100．4112．48测试指标和品种电荷面密度/µ电荷半衰期/S阳离子淀粉（DS=0.003）0．1341．2玉米淀粉0.1481．8玉米淀粉+抗静电剂0．1280．8取代度/DS粘着力/cN耐磨次数/次再生毛羽数/个·（10cm）-10227.80.034152.90325.10.083055.85285.40.120061.6232.55.10.166053.180(DS=0.1610)28.05.0浆料名称涤纶薄膜/涤纶织物涤纶薄膜/棉织物部分醇解PVA4～64～6丙烯酸共聚物A350～46060～125丙烯酸共聚物B300～42050～125聚丙烯酸乙酯皂化物930～1200150～300名称结构式外观气味沸点/℃玻璃化温度/℃丙烯酸无色液体似醋酸141.687甲基丙烯酸无色液体似醋酸160185无色液体大蒜味8010丙烯酸乙酯无色液体大蒜味100-30丙烯酸丁酯无色液体147-70甲基丙烯酸甲酯无色液体10157丙烯腈液体96（101）（聚丙烯腈）丙烯酰胺白色片状固体或液体（含量20-40%）溶点：84165（聚丙烯酰胺）项目低吸湿丙烯浆PVA（粗纱）粘附力/N121.106.8吸湿率/%5.613.9浆纱耐磨性/次15597浆纱增强率/%124.7浆纱减伸率/%1316上浆率/%4.44.4回潮率/%2.52.9浆料酸解淀粉JD聚酯浆料CMC17881799BOD5(mg/kg)38000603027001630800CODcr(mg/kg)12400011100094900181000182000BOD5/CODcr0.3060.0540.0290.0090.004纤维（如棉麻、粘胶纤维）具有良好的粘附性能，因此在三大类浆料中用量最多。淀粉是由葡萄糖缩聚而成的高分子化合物，虽然它成膜性好，浆膜强力高，但浆膜性脆而硬，伸度小，对疏水性纤维（如涤纶）粘附性差、成浆后浆液粘度高、稳定性差，浆液在较长时间内使用粘度变化较大，影响上浆质量。为了充分利用淀粉资源广的优势，采用化学、物理或酶处理等方法，对淀粉进行变性处理达到提高淀粉质量，扩大其使用范围。变性淀粉经过二十多年的努力，从应用原淀粉单一浆料到现在已能生产适用于纺织经纱上浆的门类齐全的转化淀粉（酸解淀粉，氧化淀粉）、淀粉衍生物（酯化淀粉、醚化淀粉）、交联淀粉和接技淀粉，经过多年来的推广应用，现在变性淀粉基本上已替代原淀粉。1.1.1转化淀粉转化淀粉（酸化和氧化）可根据纺织产品上浆和浆纱设备的要求，较为方便的生产出不同粘度的系列产品，该产品由于具有高浓低粘的特点浆膜强力不因粘度变化而下降（如表1）浆液流动性好，粘度较为稳定等优点。且制造方便，生产成本低经过多年生产应用已作为一般纯棉织物的主浆料，在涤纶混纺织物上浆也可部分替代PVA。转化淀粉是所有变性淀粉中用量最多的变性淀粉，已成为变性淀粉中的主体。表1酸解淀粉粘度与浆膜强力的关系淀粉流度特性粘度抗张强力伸长率原淀粉344.673.21515.14.472.7348.54.452.6506.04.952.7713.64.572.98934.582.2注：从表1可知，酸解淀粉粘度大范围内浆膜的抗张强度与原淀粉相当，但伸长率有所下降。1.1.2淀粉衍生物由于保护环境，清洁生产替代不洁浆料（PVA）的要求，近年来，淀粉衍生物的研制使用有了较快的发展，其中以淀粉醋酸酯，淀粉磷酸酯和醚化型羧甲基淀粉（CMS）、和阳离子淀粉受到浆纱工作者更多的关注。（1）淀粉醋酸酯是在淀粉大分子中引入疏水性醋酸根（）基团，提高了对疏水性纤维的粘着性能（表2、3），对纤维素纤维也有较好的粘附性，其浆膜的抚弯性耐磨性比原淀粉都有一定程度的提高，且有很好的抗老化性能，因此在低温状态下不易凝冻，用于涤棉织物上浆可替代较多的PVA也可用于低温条件下上浆，如色织、毛纱、玻璃纤维等织物的上浆表2淀粉醋酸酯与原淀粉粘着力的比较名称原淀粉/N淀粉醋酸酯/N纯棉10.1912.94涤绵46.1393.88表3浆纱性能比较性能原纱原淀粉浆纱淀粉醋酸酯浆纱（中粘度）淀粉醋酸酯浆纱（低粘度）退浆率/%8.0311.6910.85耐磨/次18.439.441.259.5断裂强度/N2.562.612.742.79断裂伸长率/%8.865.625.675.1032418119决定淀粉衍生物性能有一个很重要的指标，即其取代度（DS）。取代度是指淀粉分子中葡萄糖残基中羟基中（OH）被取代基团取代的平均数，如取代度为0.02表示每100个葡萄糖单位有二个羟基被取代。纺织用淀粉醋酸酯一般属于低取代度，DS在0.01—0.2之间。纺织用淀粉醋酸酯的研发虽较早，但对于经纱上浆用的取代度，缺乏系统的研究和生产实践的验证，现在市场上销售的淀粉醋酸酯由于价格因素一般取代度都很低，在0.05左右，甚至更低至0.05以下，因此难以显示其浆纱的效果。（2）淀粉磷酸酯是淀粉中的羟基与磷酸盐生成的酯化淀粉。由于磷酸（H3PO4）为三价酸具有多官能特性，能与淀粉分子中的三个羟基起反应生成单酯、双酯和三酯，用于经纱上浆主要是单淀粉磷酸酯其结构式为：淀粉磷酸酯具有较好的分散性能和乳化性，抗老化性能、稳定性好，低温下不会凝冻，它与PVA具有很好的混溶性。由于淀粉磷酸酯是亲水性的无机酸酯，所以对纤维素纤维（天然纤维）具有较好的粘附性，可作为棉、麻、粘胶上浆的主体浆料，但对疏水性纤维的粘附性没有淀粉醋酸酯好。淀粉磷酸酯的取代度，对它的性能有较大的影响，取代度在0.05～0.25之间，浆液所制成的浆膜透明易弯曲，较强韧，具有易再水性有利于回浆利用，易于退浆。现在淀粉磷酸醋的耗用量仅次于酸解淀粉和氧化淀粉，但应该指出现纺织上浆所应用的淀粉磷酸酯，由于价格等因素，取代度很低，据有关测试资料表明其取代度仅为0.003～0.005并含有较多的磷酸盐（干法生产）浆膜发脆、落物增多，在使用中要引起注意。（3）阳离子淀粉是由淀粉和阳离子化学剂（醚化剂如季胺、季磷或叔胺）反应而成，已于上世纪五十年代中期开始工业化生产。广泛用于造纸工业是一种很好的添加剂，它能改善纸的抗疲劳性能，抗张力，耐折性，抗掉毛性。阳离子淀粉用于纺织浆料是近几年来对它进一步认识和实践，及制备技术的改进。根据理论分析和实践（表4）和生产的结果，由于阳离子淀粉都带有阳离子性，对带阴离子的纤维素纤维具有很好的亲和性，良好的成膜性，粘度稳定性和抗凝胶性能，与PVA和其他浆料都有良好的混溶性化学稳定性和导电性能，减少纱线由于摩擦而产生的静电积聚提高开口清晰度，可提高浆纱的耐磨性。阳离子淀粉品种很多，主要商品有季胺烷基醚淀粉和叔胺烷基醚淀粉。用于经纱上浆的阳离子淀粉主要是季胺烷基阳离子淀粉。表4阳离子淀粉与其它变性淀粉的粘附性比较名称棉涤/棉强力/NCV/%强力/NCV/%阳离子淀粉（DS=0.03）80．468．55108．612．74玉米原淀粉56．359．8395．9812．64酸解淀粉55．378．61106．2711．43淀粉醋酸酯66．579．2297．0412．44淀粉磷酸醋60．5211．24103．358．75接技淀粉63．568．64100．4112．48表5阳离子淀粉的抗静电性能测试指标和品种电荷面密度/µ电荷半衰期/S阳离子淀粉（DS=0.003）0．1341．2玉米淀粉0.1481．8玉米淀粉+抗静电剂0．1280．8表6阳离子淀粉取代度对性能的关系取代度/DS粘着力/cN耐磨次数/次再生毛羽数/个·（10cm）-10227.80.034152.90325.10.083055.85285.40.120061.6232.55.10.166053.180(DS=0.1610)28.05.01.1.3接技淀粉接技淀粉是上世纪90年代中期发展起来的第三代变性淀粉，它是在淀粉大分子键中引入有一定聚合度的高分子聚合物（一般由二个以上单体的聚合物），因此它是有天然淀粉和化学浆料二者相结合的有良好性能的变性淀粉。它的特点是：其一，由于接枝支链导致分子间堆积松散故改变了浆膜的柔顺性；其二，对淀粉分子间氢键间重新缔合具有较强的抑制作用能大幅降低凝冻现象；其三，支链可以多种烯类同时接枝共聚具有较强的粘着性。但多年来在实际生产使用中存在吸湿性过大，粘着性能不够理想等问题而未得到广泛应用。近几年来努力于研究接技淀粉的高校及研究单位，对其性能上已有突破，相信今后会有较大的发展前途。1.1.4淀粉改性淀粉改性剂是二十世纪八十年代中期到九十年代初逐步发展起来的，它是由淀粉酶或氧化剂和填充剂所组成，应用时是在原淀粉加入一定量的淀粉改性剂，调制时产生反应成浆液，降低浆液的粘度，降低上浆成本，但是在应用淀粉改性剂时，一定要根据原淀粉粘度的变化而调节其用量才能达到所规定的要求，否则会影响浆液的粘度变化而影响浆纱质量。因此必须加强生产管理对每批原淀粉进行检测，根据原淀粉的粘度，调整改性剂的用量才能得到好的效果。与此同时，要防止对淀粉改性剂不切合实际的宣传，误导使用者造成不良后果和损失。1.2聚乙烯醇（PVA）PVA具有优良的上浆性能，对纤维素纤维和疏