酸解羧甲基复合变性淀粉浆料的性能研究.docx

酸解羧甲基复合变性淀粉浆料的性能研究 马祥英+高军+陈其锋+韦莲妹摘要：本文将木薯淀粉进行酸解和羧甲基化反应，制得了酸解羧甲基复合变性淀粉，对其进行了红外表征和浆液、浆膜性能的测试，并通过涤棉高支高密织物的上浆对比试验研究其实际浆纱织造效果试验结果显示：酸解羧甲基复合变性淀粉属于高浓低粘浆料，粘度热稳定性好，浆膜性能均优于一般变性淀粉，对涤棉粘附性好，浆纱耐磨性、毛羽贴伏性好，织机效率、合格品率高，布品平整柔软，可以作为一种优良的涤棉高支高密织物浆纱材料关键词：酸解羧甲基复合变性淀粉；高支高密织物；浆纱质量；织机效率：TS103.864.1 文献标志码：BA Study on the Properties of Acidolysis Carbonxymethyl Composite Modified Starch Sizing AgentAbstract： In this paper， the acidolysis carboxymethyl composite modified starch was prepared by acidolysis and carboxymethylation reaction of cassava starch. Its structure was characterized by IR， the size property and sizing film property were tested and the practical sizing and weaving effect were studied through sizing contrast test on polyester/cotton high-count-density fabric. The test results show that the sizing agent has high concentration and low but thermal-stable viscosity， and the size film performance is better than conventional modified starch. It has good adhesion to polyester/cotton fabric， good sizing abrasion resistance and hairiness coverage as well as high loom efficiency and quality rate.Key words： acidolysis carboxymethyl composite modified starch； high-count-density fabric； sizing quality； loom efficiency高支高密织物以其优良舒适的服用性能而深受消费者的青睐，市场销售十分走俏。

但因其支数高、密度大、经纱细、紧度大等特点，浆纱的拉伸负荷、弯曲延伸耐磨性能要求较高，否则在织造中容易产生毛羽间相互纠缠，致使梭口不易开清、经纬线断头、绞头、吊经疵布、浆轴质量不过关等问题目前在高支高密织物浆纱过程中，有以PVA与变性淀粉类混合为浆料，也有以组合变性淀粉类为浆料，但未见有酸解羧甲基复合变性淀粉应用于高支高密织物浆纱相关报道 因此本文针对高支高密织物的特点，探讨将木薯淀粉进行酸解和羧甲基化复合反应成一种变性淀粉浆料，从试验和生产实践角度研究其对高支高密织物上浆性能及效果1 试验部分1.1 主要仪器和主要材料主要仪器：MAGNA-IR550傅里叶红外光谱仪（Nicolet），Y991-6A电子织物强力仪，YG020型电子强力仪，Y391型纱线弹性仪，YG171B-2型毛羽测试仪，Y731型抱合力机，JJ-1电动搅拌器，YHW-1102型恒温烘箱，NDJ-79型回旋式粘度计，PHS-3C精密pH计主要材料：木薯淀粉，浓盐酸，乙醇（86%），氯乙酸，PVA1788（工业品），酸解淀粉（工业品），丙烯酸甲酯接枝淀粉（工业品），13 tex 65/35 T/C粗纱，14.5 tex纯棉粗纱，磷酸酯淀粉（工业品）。

1.2 酸解醚化复合变性淀粉浆料的制备取一定量的木薯淀粉，用水配制成40%的淀粉乳，升温至38 ℃，加入淀粉质量13.5%的10 mol/L盐酸，恒温酸解3.5 h反应结束后，离心脱水，加水配制成50% ～ 60%的淀粉乳，然后用 5 mol/L碳酸钠溶液中和至pH值 = 6，离心脱水，加水洗去中和产生的盐，洗至流出液无咸味为止，离心脱水烘干得酸变性淀粉成品将酸变性淀粉置于搅拌反应器中，加入一定量乙醇作溶剂，升温至一定温度，将事先用乙醇与NaOH配制成的溶液，连续加到酸变性淀粉乳中活化30 min，再加入氯乙酸醚化剂进行醚化反应，控制醚化试剂用量和反应温度，使醚化取代度达到0.18，反应后用盐酸中和至pH值 = 7，离心分离，乙醇洗涤，再离心分离，烘干1.3 浆料性能测试分别将木薯淀粉、酸解淀粉和酸解羧甲基复合变性淀粉KBr压片后使用MAGNA-IR550傅里叶红外光谱仪（Nicolet）进行红外光谱分析采用NDJ-79型回旋式粘度计测定浆液（浓度6%）粘度，温度升到恒温95 ℃后开始计时，每隔30 min测定一次粘度值将保温 1 h测得的粘度值作为该浆液的粘度值，其他测定的粘度值极差与95 ℃保温 1 h测定的粘度值的比值为粘度波动率。

1.4 浆膜性能测试将各种浆料浓度配成6%，采用刮涂法浇制浆膜，恒温恒湿干燥，浇浆模框厚度均为0.1 mm 裁制长度220 mm、宽度10 mm浆膜试样，用YG020型电子强力仪测试浆膜的断裂强力及断裂伸长率取10个子样，测其平均值裁制长度220 mm、宽度 5 mm浆膜试样，用Y391型纱线弹性仪测试浆膜的初始模量取10个子样，测其平均值按照Y522型织物耐磨仪平台裁剪浆膜进行耐磨性实验试验时选用150#砂轮，加压重量为250 g，计算浆膜经摩擦500次后的重量损失，测量摩擦面积，计算磨损率取10个子样，测其平均值用Y731型抱合力机测定浆膜的耐屈曲性能，张力0.05 N，取10个子样，测平均值将浆膜裁制成长100 mm、宽10 mm，在长度方向的中间处画一直线为记号，浆膜下挂重物0.5 g，然后将浆膜浸入80 ℃的水中，待水平面与浆膜中间记号线重合时，立即按动秒表开始计时，到浸没于水中的一段浆膜断脱时，再按下秒表终止计时，秒表显示的时间秒数用于表示浆膜的水溶速率浆膜试验10次，取平均值采用粗纱法测试浆膜粘附性分别将不同的浆料配制成浓度为1%的浆液1 000 mL，均匀搅拌，恒温水浴加热到95 ℃，保温 1 h，分别将长度为300 mm的被测粗纱浸入浆液中，保温浸渍 5 min后取出自然晾干，恒温恒湿状态下平衡24 h，用Y991-6A电子织物强力仪测试浆后粗纱的断裂强力，夹距100 mm，上夹头运动速度60 mm/min。

纯棉粗纱定量为4.95 g/10 m，涤棉粗纱定量4.86 g/10 m取20个子样，测其平均值2 结果与讨论2.1 红外光谱图木薯淀粉、酸变性淀粉和酸解羧甲基复合变性淀粉红外光谱图见图 1由图 1 可知，经酸变性后淀粉的红外光谱并没有明显变化，说明酸变性没有破坏木薯原淀粉的基本结构其中3 500 ～ 3 000 cm-1归属淀粉中氢键缔合的伸缩振动吸收峰；2 927 cm-1吸收峰归属于为—CH2—的C—H对称伸缩振动吸收峰；1 638 cm-1归属于淀粉吸附水中两个—OH的剪切振动；1 023 cm-1归属于C—O—C振动吸收峰；861 cm-1归属于C—C骨架振动吸收峰而图 1 中酸解羧甲基复合变性淀粉 1 607 cm-1、1 420 cm-1和1 323 cm-1分别归属为—COO—的反对称伸缩振动、—CH2伸缩振动和—COO—的对称伸缩振动吸收峰，说明引入了—CH2—COO—基团2.2 酸解羧甲基复合变性淀粉浆液粘度及粘度热稳定性经测试，浆液95 ℃恒温 3 h粘度情况见表 1，可以算出浆料在 3 h内粘度波动率为2.34%，热稳定性为97.66%可以看出，该浆料在含固量6%时粘度较低，流动性较好，可使浆液逐步浸透到纱线内部，增加浆料对经纱内部纤维之间的粘结，稳定经纱中纤维抱合性能，有利于浆纱耐磨性和毛羽贴伏率增强。

浆料粘度波动率低，粘度热稳定性好，故上浆受粘度波动影响小，适合“两高一低”上浆工艺在高支高密织物上的应用2.3 浆膜性能测试浆膜性能直接影响到浆纱耐磨和浆纱毛羽等性能指标，在一定程度上决定着浆纱的可织性酸解羧甲基复合变性淀粉浆料和其他几种浆料的浆膜性能测试结果见表 2浆料浆膜的断裂强度和断裂伸长率说明纱线在织造过程中拉伸承受能力的大小从表 2 看出，酸解淀粉聚合度低，淀粉分子量小，流动性增加，粘度降低，浆膜断裂强度和断裂伸长率最小接枝淀粉因其接枝的高聚物支链增强了拉伸断裂强力，断裂强度和断裂伸长率均高于酸解淀粉酸解羧甲基复合变性淀粉在酸解淀粉的基础上引入—CH2COONa基团，使浆液粘度趋于稳定，浆膜的断裂强度和断裂伸长率高于接枝淀粉PVA本身聚合度较高，浆膜韧性强，断裂强度和断裂伸长率均为最大；但PVA1788断裂伸长率较大，易产生再生毛羽，影响织机开口清晰度因此，酸解羧甲基复合变性淀粉在浆膜强度方面是一种较好的上浆浆料初始模量是表示抵抗外力作用下形变的能力PVA1788的初始模量最大，表现为浆膜较为坚韧，不易变形；酸解羧甲基复合变性淀粉初始模量最小，是因为淀粉经过醚化后，在大分子链侧基上引入的基团可以减小淀粉分子之间的相互作用，降低了淀粉膜的硬度和脆性，柔韧性增加；酸解淀粉和接枝淀粉的初始模量相近。

浆膜的耐磨性能不仅与浆料的分子结构有关，还与浆料分子在水中分散状况有关，浆料分子在水中分散程度越高，成膜就越紧密光滑酸解羧甲基淀粉由于引入强亲水性的羧甲基，在水中分散程度提高，形成的浆膜比其它淀粉更加光滑紧密，故其耐磨性比一般淀粉浆料好PVA虽然是极性分子，分子间作用力较强，但其含有的大量亲水性羟基在PVA大分子内及分子间多数以氢键缔合在一起，造成其水溶分散性降低，耐磨性与酸解羧甲基淀粉相近酸解淀粉分子聚合度下降，粘度下降，形成的浆膜较为蓬松，耐磨性最差，接枝淀粉磨耗居中浆膜的耐屈曲能力与分子形状有关PVA是具有规则结构的长链分子，这种分子易于定向排列，柔顺性较好，成膜性和浆膜力学性能较好，耐屈曲次数高酸解羧甲基复合变性淀粉分子结构呈链状，分子柔顺性次之，耐屈曲次数居中酸解淀粉是由直链和支链淀粉组成，分子间相互作用大；接枝淀粉是由某些烯烃类的单体以一定的聚合度接枝嵌接到淀粉大分子的侧链上，空间位阻较大，分子柔顺性较差，这两种淀粉耐屈曲性次数一般根据以上测试结果，将酸解羧甲基复合变性淀粉进行涤棉高支高密织物浆纱织造小试试验浆纱采用CA391型单纱浆纱机（立式）上浆，织造采用ZAX-e-340型织机。

选T/C65/35 60/55 681/464.5 305平纹织物作为试验产品，上浆用浆料配方及浆纱工艺见表 4，织造工艺及织造质量结果见表 4 和表 5T/C65/35 60/55 681/464.5 305平纹织物的特点是纱支高、紧度大，织造过程中经纱承受的摩擦非常剧烈，表面毛羽数量多，毛羽长度长，如果浆纱质量不理想，浆膜强度不够，毛羽贴伏率不好，经纱不能够承受剧烈的摩擦而起毛，最终相互粘连而导致织机开口不清，织机效率低，成品质量差从表 4 和表 5 就可以看出，以酸解羧甲基复合变性淀粉代替PVA和磷酸酯混合浆料上浆，上浆率增加，伸长率和减伸率减小，增强率和毛羽降低率增加，浆膜具备一定的柔韧。