尿素-双醛淀粉的制备与浆纱性能

2013-01-11 02:27
纺织科技进展 2013年2期
关键词:浆纱上浆浆料

王 淼

(陕西纺织器材研究所,陕西 咸阳712000)

淀粉浆料以其资源丰富、价格低廉、粘着性较好、对环境污染小等优点被广泛用于经纱上浆,且历史悠久。虽然随着当代高档织物的不断发展,淀粉已远不能满足上浆要求,表现出粘度高、粘附性差、浆液性能不稳定、浆膜硬脆等缺陷,但通过对天然淀粉采取变性处理以优化其质量,同样能在一定程度上提高天然淀粉的使用价值。从淀粉可以被高碘酸氧化出发[1],将淀粉改性可使之转化为双醛淀粉。双醛淀粉无毒无害,易生物降解,外观仍保持着淀粉颗粒的原形状;但在物理和化学性质方面它却与原淀粉有着较大差别。为此将双醛淀粉与尿素反应,可产生含有许多活泼的醛基官能团产物,因而具有更好的粘性。尿素-双醛淀粉在木材胶黏剂行业已被广泛使用,但用作纺织浆料的研究还少有报道。本文就尿素-双醛淀粉用作纺织浆料进行经纱上浆的可行性作一探讨,以期为纺织新浆料开发奠定基础。

1 实验部分

1.1 药品和仪器

玉米淀粉;高碘酸钠,硫酸,氢氧化钠,尿素(分析纯,北京化工厂),硼砂(含量≥95%,苏州乐诚化工有限公司),消泡剂。

GSI2-2电子恒速搅拌器(上海医械专机厂);四口烧瓶;T-500型电子天平(常熟市双杰电子仪器);FT-IR傅里叶型红外光谱仪(德国Bruker EQU INX 55型)。

1.2 双醛淀粉的制备

将高碘酸钠配成一定浓度的溶液加入到四口烧瓶中,开启电子恒速搅拌器不断搅拌,调pH值;将一定浓度的淀粉溶液连续加入反应器中,在规定的温度条件下反应一定时间;反应结束后将混合物过滤,滤饼用水反复洗涤至无IO3-离子,再用丙酮洗涤,以防止干燥结块;在40~45℃条件下干燥,白色产物即为双醛淀粉。

1.3 尿素-双醛淀粉的制备

将制得的双醛淀粉与蒸馏水搅拌均匀,加入四口烧瓶中,调介质pH值为酸性,开始加热并不断搅拌,加人第一批尿素,保温缩合一定时间;再次调介质为酸性,加入第二批尿素,保温缩合。反应结束后进行降温,调介质为弱碱性后加入一定量的硼砂均匀搅拌,根据情况加入适量消泡剂后进行降温出料,得到尿素-双醛淀粉。

1.4 尿素-双醛淀粉的红外光谱表征

用KBr压片法对玉米淀粉和尿素-双醛淀粉分别进行红外光谱测试[2],结果如图1、图2所示。

图1 玉米淀粉的红外谱图

通过图2可看出,尿素-双醛淀粉的红外光谱图在1 710cm-1出现一较强的氨基甲酸酯基吸收峰,说明氨基甲酸酯基已接到淀粉大分子的结构上,证明玉米淀粉发生变性生成了新的产物。并且玉米淀粉的有些基团未发生变化,说明尿素-双醛淀粉对淀粉大分子的基本结构保护较好,没有造成大的破坏。

图2 尿素-双醛淀粉的红外谱图

2 结果和分析

2.1 浆液性能

2.1.1 浆液粘度和粘度热稳定性

将尿素-双醛淀粉和玉米淀粉分别调制成一定量浓度为6%的浆液,恒温水浴加热,浆液温度升高到95℃开始计时,每30min测定一次粘度值,共保温3h,测定6次(在保温1h时测定的粘度值即为该浆液的粘度值[3])。

后5次测定的粘度值极差与95℃保温1h测定的粘度值的比值即为粘度波动率。结果见表1。

由表1可知,尿素-双醛淀粉浆所测6次粘度值均远小于玉米淀粉的,且粘度热稳定性高于85%。这表明尿素-双醛淀粉浆液的流动性好,具有较好的粘度热稳定性,有利于经纱上浆。

表1 浆液粘度单位:mPa·s

2.1.2 浆液粘附力

测试浆液粘附力方法采用粗纱法[4]。将尿素-双醛淀粉配制成浓度为1%的浆液800ml,均匀搅拌,恒温水浴加热,升温到95℃保温30min;将长度为300 mm的纯棉粗纱条和涤棉粗纱条各30根分别浸入浆液中,5min后取出于室温下晾干,然后在织物强力仪上测试粗纱条的断裂强力。共测试30次,取其平均值,测试结果见表2。

表2 浆液粘附力测试值

由表2测试结果可知,无论是纯棉还是涤棉,尿素-双醛淀粉上浆粗纱的断裂强力值都大于玉米淀粉的的,表明尿素-双醛淀粉浆的浸透性好,纤维间的抱合力强,即浆液的粘附力强。

2.2 浆纱质量

2.2.1 浆料配方

1#浆料配方为:PVA-1799 37.5%,聚丙烯酸12.5%,变性淀粉50%;此配方为工厂常用配方。2#配方:尿素-双醛淀粉11%,变性淀粉JFJ89%;此配方是将尿素-双醛淀粉加入到JFJ中。

2.2.2 浆纱性能

在ASS3000型全自动单纱浆纱机[5]上对CJ9.7 tex原纱进行上浆,上浆纱的各项性能分别通过YG171型毛羽仪、HD021N电子强力仪(南通宏大)及Y731型抱合力机等仪器进行测试。各测30次,取其平均值,浆纱性能指标测试结果见表3。同时在扫描电镜下对1#与2#配方的上浆纱纵向表面状态进行电镜观察,其SEM照片见图3。

从表3可看出,CJ9.7tex原纱经上浆后纱线的断裂强力、耐磨性能及毛羽降低率等均有所提高。两个配方对比来看上,浆纱的断裂强力、伸长率及耐磨性能都基本相近。用2#配方上浆后的纱线毛羽降低率明显提高,减伸率也明显低于1#配方。因此,尿素-双醛淀粉与变性淀粉JFJ以适当比例混合用于CJ9.7tex纱线上浆,可达到良好的上浆效果。

由图3可看出,CJ9.7tex原纱经浆纱后,1#配方与2#配方上浆纱都确实起到了贴伏毛羽的效果。相比较而言,2#配方上浆纱结构更为紧密,说明2#配方浆料性能更好。

表3 浆纱工艺参数与性能指标

图3 CJ9.7tex浆纱SEM 照片

3 结论

通过红外光谱表征,表明尿素-双醛淀粉的确是淀粉发生变性而生成的新产物;尿素-双醛淀粉浆无论是粘度、粘度热稳定性、浆液粘附力都较玉米淀粉浆的好,适宜用于经纱上浆。

尿素-双醛淀粉与变性淀粉JFJ以一定比例混合后用于CJ9.7tex纱全自动单纱上浆实验表明,上浆纱的断裂强力、耐磨性能及毛羽降低率等性能均有所提高,浆纱伸长率与目前工厂使用的配方相接近,纱线毛羽降低率、减伸率及贴服毛羽的效果均好于工厂常用配方。

[1]严瑞瑄.水溶性高分子[M].北京:化学工业出版社,1999:222-231.

[2]陈允魁.红外吸收光谱法及其应用[M].上海:上海交通大学出版社,1993:97-99.

[3]范雪荣,荣瑞萍,等.纺织浆料检测技术[M].北京:中国纺织出版社,2007:220-270.

[4]De Witt,James A.Retention aids[P].U.S.A.:5 516 4051996,5-14.

[5]周永元.上浆工艺中的粘附力[J].棉纺织技术,1993,(8):44-49.

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