机织学—浆料资料.ppt

第三章 浆纱 4概述 一、经纱上浆的目的 1、提高经纱的织造性能 增强、减摩、保伸 2、赋于织物独特的风格和手感 上浆率、油剂等对织物风格有影响，特别是色织 物织成后不上浆，也不加工整理，上浆对风格 的影响就不容忽视，如增重，布面硬挺度等 二、对浆液与上浆的要求 1、浆液对被上浆的纤维要有粘着力 粘着力（粘附力）－两种相同或不同的物体接触 时相互结合的能力 浆液对纱线的粘着力包括： ①浆液对纱线表面的润湿能力 ②浆液烘干后形成的浆膜从纱条上剥离下来所需 要的力（以范德华力、氢键、机械键形式结合 ，一般也不希望是化学键结合） 2、浆液要有适当的粘度，使其对经纱的被覆和 浸透比例合理 浸透上浆－浆液浸透到纱线内部（增加强度并给 浆膜提供基础，小部分浆液作浸透） 被覆上浆－浆液包覆在纱条表面（提高纱线的耐 磨性能，大部分浆液作被覆） 若浸透过大，浆纱变硬，弹性下降，断头↑ 若被覆过大，浆膜过厚，浆纱发脆造成落浆，断 头↑ 粘度－浆液分子之间的内摩擦阻力 相距单位距离（1cm）的两层液体以单位速度差 （1cm/s）流动时，在单位面积（1 ）上，受 到1达因的力时，这液体的粘度为1泊。

4国际单位制中η的单位为 帕斯卡秒、 帕秒 1P(泊)＝0.1P aS 1CP（厘泊） =1mPaS 毫帕秒 牛顿粘滞定律适用于许多低分子化合 物的流体或溶液 对于高聚物溶液，当切向力F开始↑， 速度梯度 ↑慢，η很大，当F继续↑ ，η↓，F越大，η越低这种由于大分 子结构状态的改变所引起的粘度叫结构 粘度 影响粘度的因素：分子量、浓度、温度、 聚合度、机械搅拌等 温度升高,分子热运动加剧,分子间作用力 减弱,粘度下降 如:水温上升1度,粘度下降2% 4粘度的测定方法： ①漏斗式粘度仪 规格：水值（25℃） ②恩式粘度仪 200ml 用于测较稀的浆液测定 ③旋转式粘度仪 用于测中等粘度的浆液，使用较普遍 3、浆液要有良好的成膜性 浆膜要薄、柔软、坚韧、光滑、使摩擦系数小， 耐磨 4、物理化学稳定性好 5、配方简单，来源广，价格低，调浆简便，退 浆容易 6、经纱的上浆率、回潮率、伸长率符合工艺要 求 7、织轴卷装良好（良好的分纱、排列、圆整度 ） 第一节 浆料 4浆液材料包括： ①粘着剂－具有粘着力的材料，构成浆液 主体，又称主浆料 ②助剂－为弥补主浆料某些方面性能不足 而采用的辅助材料（用量少，种类多,性 质各异）。

一、粘着剂 分类P74分天然、变性、合成黏着剂 (一)淀粉 1、淀粉的来源与组分 2、淀粉的化学结构 淀粉 水解 可溶性淀粉→糊精→麦芽糖→葡 萄糖 4淀粉是由 缩聚而成的高分子化合物 4分子式 （应 h10） n-聚合度（ 200-6000） 4结构： 4由于缩聚方式不同，分为 ①直链淀粉： 1.4甙键脱水缩合 n=200-900 ②支链淀粉： 1.4、 1.6、 1.3甙键结合 n=600-6000 每隔20-30葡萄糖剩基有一个支链 4淀粉中支链淀粉占70-80％ 典型的直链淀粉：绿豆、豌豆 100％直链淀粉 典型的支链淀粉：糯米 100％支链淀粉 直链淀粉：使浆膜坚韧，富有弹性，起增塑作用 ，产生凝胶 支链淀粉：使浆膜具有一定粘着力，帮助纱线吸 够浆液，使浆膜有一定厚度，以增强耐磨性能 3、淀粉的化学性质 淀粉可酸解，对氧化剂不稳定，碱可分解淀粉， 可形成脂化物、醚化物、可接枝，酶可水解淀 粉变性淀粉以后章节专门讲 4、淀粉的物理性状 品种产地制法不同有差异 (1)工业淀粉组成：淀粉65-85％其余为粗脂 肪，粗蛋白，纤维素，水分。

(2)淀粉粒子形状：小麦：圆球形，马铃薯 ：椭圆形，甘薯、橡子：卵形，玉米、 米：多面体 (3)颗粒大小：从几个μ（微米）到几十个μ (4)淀粉粒子组成 具有微晶组织 4、淀粉在水中的膨胀糊化分三个阶段 (1)吸湿阶段：水温不高，淀粉颗粒不溶于 水，体积略有膨胀，粘度无明显变化， 50℃以下 (2)膨胀阶段：水温↑，吸水↑，体积↑，η↑ ，当水温到达某一值，淀粉颗粒突然膨 胀很大，原体积的100倍， η急剧上升 ，粒子开始破裂，直链淀粉流出 淀粉粒子开始破坏的现象称为糊化，此时 温度称为糊化温度 (3)糊化阶段：到达糊化温度，η↑↑，继 续升温到某一时间 （约一小时），达到 稳定值，粘度稳定的状态叫完全糊化 5、淀粉浆的粘度 η是淀粉浆的重要性质之一，决定了被覆上浆和 浸透上浆的比例和上浆率的大小，η需相对稳 定，以保证上浆质量 公式 ，η与温度、机械作用无关，称牛 顿粘度，适用于低分子溶液，其速度梯度 与切向力F成直线关系 但对高分子化合物如淀粉溶液，η还会受温度， 机械作用影响， 与切向力F不是直线关系 4当F开始增大时，由于淀粉分子胀大阻碍流动 ，η很大，当F继续增大时直链淀粉的长轴渐渐 转向流动方向，而支链淀粉分子原来的絮状结 构被拆散，F越大，η越降低，这种由大分子结 构状态的改变引起的粘度叫结构粘度。

4η的改变总是由结构的改变造成的，淀粉浆在 泵中，浆槽中长期搅拌，会使η↓ 4淀粉浆的粘度随温度变化而变化，而且表现出 强烈的时间依赖性，并出现可逆现象 4由曲线η-T可得出： 膨胀阶段粘度变化不大 糊化阶段η↑至最高 完全糊化阶段η↓ 保温η↓下降缓慢至几乎停止下降 当淀粉中含支链淀粉多 淀粉的聚合度大 η大 浆液的浓度大 可逆性：搅拌，加温η↓； 静置、冷却使η结构部分或完全 回复 结论： ①上浆时采用完全糊化的浆，η稳定，上 浆率稳定 ②用比重计测浓度须定温，如50℃，未糊 化，否则比重计因η大不能自由沉浮而 不准 6、几种常见淀粉 (一)天然淀粉 (1)小麦淀粉 面粉中10％蛋白质应去除，否则易起泡 浆液：η稳定，粘着力强，分解后浸透好 浆膜：成膜性一般，强度大，但耐屈曲性差，断 裂伸长小 适应：细号、高密、纯棉、粘胶等化纤 (2)玉米淀粉 粒子较硬，达到糊化时间长 浆液：η开始尚稳定，完全糊化后再加温煮，η 下降很快，所以不可一次调多，粘着力强，浸 透性好 浆膜：有一定成膜性，浆膜强度大，断裂伸长小 ，耐磨屈曲性差 上浆效果：较好，适应广，手感硬，退浆差，易 腐败。

(3)米淀粉 与蛋白质结合较牢，要用0.3-0.5%的烧碱溶液浸 ，撇黄水，易起泡，手感粗糙，用于中低号纯 棉纱 (4)木薯淀粉 吸湿好，糊化温度低，易糊化，开始η变化大， 但煮沸后保温45min，粘度即稳定，粘着力强 ，柔韧性差，手感硬，用甲醛处理后，可得到 交联木薯淀粉，性能可得到改善 (5)其它淀粉 a:马铃薯淀粉：颗粒大，易糊化，η↑↑ ，后↓不稳，浸透性、成膜性好，浆 膜强度、断裂伸长、耐屈曲性好， 基团改造马铃 薯淀粉，各方面性能 都很好 b:橡子淀粉：橡仁含淀粉50％，含单宁（ 乔木7-8%，灌木11-13%）,粒子细，耐煮 ，浆膜脆硬，色泽黄，成熟度、加工方 法、来源、不同质量不同 c:甘薯淀粉：η因品种差异很大，煮2h， η↓↓趋于稳定 (二)变性淀粉 在调浆前改变淀粉的各种性能如溶解性、 粘度、粘着力及浸透性，而得到变性淀 粉 变性淀粉发展经历了以下过程： ①酸解淀粉、氧化淀粉、糊精用酸、氧 化剂或加热方法使淀粉大分子解聚，达 到降低粘度、增加流动性能的目的 ②主要是a淀粉醚（醇R-OH），分子内羟基中的 氢原子被另一个烃基所取代的生成物称醚，通 式R-O-R、CMS等;淀粉酯（羧酸与醇生成的化 合物称羧酸酯，通式 R-C-O-R,羧酸 R-C ） c交联淀粉，阳离子淀粉，也是一种淀粉醚。

以上通过淀粉大分子的羟基上引入一个基团或引 入一个低分子物，使淀粉大分子间相互作用力 削弱，有的也改善了与合成纤维的相容形和浆 膜的柔韧性 ③接枝淀粉：在淀粉大分子链上引入具有 一定聚合度的高分子化合物，使淀粉的 性能有了显著的改善，不仅有良好的亲 水性，而且通过高分子设计方法使它对 合成纤维有良好的粘附性，可大比例替 代PVA（比例可达70－80％），进一步甚 至可作为单组分浆料在经纱上浆中的使 用 4变性方法主要有： (1)酸化淀粉－酸水解法 酸可降低淀粉分子甙键的活化能，对淀粉 的水解起催化作用少量的酸可使淀粉 不断分解，最后的水解产物为葡萄糖， 常用的酸为盐酸及硫酸 用碱中和法控制淀粉的水解程度，可控制流度（ 粘度的倒数）100ml水、25℃，通过一个标准 漏斗所需的时间为准，其淀粉在该时间内通过 标准漏斗的毫升数，则为该淀粉的流度值，纺 织常用20、40、60、75、85、90等，流度越大 ，粘度越小 国内生产酸解粉的工厂有广西明阳淀粉厂的HS-4 、宜兴淀粉厂的TB225等 (2)氧化淀粉－氧化法 淀粉上的羟基及甙键能被氧化剂氧化，但要保持 淀粉分子原有化学结构以维持其粘性和流动性 。

①氧化剂 氯胺T：对淀粉的分解80℃才开始，85 ℃仅分解 5％，因此不能预制氧化淀粉，只能作为一种 分解剂，在调浆过程中分解淀粉 次氯酸钠是较强氧化剂，反应温度低，在28－ 30℃，淀粉的颗粒未被破坏 ②反应原理 次氯酸离子（ClO-）中的阳离子氯（Cl＋） 被还原为氯离子(Cl－),放出新生态氧[O] NaOCl→NaCl+[O] 新生态氧使淀粉中的伯醇基（CH2OH）先氧 化成醛基（-CHO）然后再氧化成羧基（ -COOH） 4氧化淀粉外观洁白，粒子向经向裂纹，η稳定 ，流动性好，浸透力强，粘着剂较好，易退浆 ，低温不凝胶，适用于高密细特纯棉纱，苎麻 纱上浆，也可与PVA、聚丙烯酸浆料混用，用 于T/C、T/R上浆，相溶性好，浆纱手感细滑， 开口清晰 4国内生产氧化淀粉的厂很多，几乎做变性淀粉 的厂都做，如828、LS-2等，最早是沙市 (3)热裂解－糊精 干淀粉经过高温焙烧，淀粉大分子断裂重 排得到糊精，溶解性好，粘度低且稳定 ，但粘附性和成膜性差，不能单独用于 经纱上浆 工厂中，调浆时焖煮一段时间使浆煮透， 改进流动性，就是热裂解的作用，还有 高温、高压煮浆也有这个作用。

(4)交联木薯淀粉－醚化法(R-O-R) 木薯淀粉浆 加温后η下降很快，稳定性差，交联法可弥补这 一缺点 ①交联原理 甲醛HCHO能与淀粉上两个羟基反应，失去 一分子水，由亚甲基(-CH2)将淀粉交叉地 联结起来，这种反应叫“交联”作用 Rst-OH+Rst-OH+ C=O→ CH2＋H2O 淀粉分子间羟 基通过亚 甲基交联数目的多 少称交联度浆料用仅需在300－400个 脱水葡萄糖之间由一个亚甲基交联即可 ，这是很低程度的交联淀粉 Rst-O Rst-O 性能：PH为3，初始粘度低，但热稳 定性 好，泡沫少，含有少量甲醛，不加防腐 剂 使用：纯用 中号纯棉上浆率5％以下织 物 与其它淀粉PVA混用，用于细号涤 棉 4其它醚化淀粉 4羧甲基淀粉 CMS:CMS浆膜柔软，耐磨差，手 感软，易起毛，应选用中粘，中取代度 4羟乙基淀粉：淀粉＋环氧乙烷H2C-CH2 4羟丙基淀粉HPS：淀粉＋环氧丙烷CH2-CH-CH2 （羟乙基、羟丙基淀粉实际应用不多） 4阳离子淀粉：淀粉与含有氨基、亚氨基胺等反 应制得，可能带有一个阳电荷这类衍生物主 要是叔胺基淀粉醚及季胺淀粉醚。

如淀粉 ＋ 三甲基环氧氯丙烷＝阳离子淀粉 用于造纸多，纺织少用 (5)酯化淀粉 淀粉中的羟基与无机酸或有机酸发生酯化反应 ①淀粉磷酸酯 4淀粉中的羟基与磷酸盐生成的一种衍生 物由于磷酸根的多官能度特性和淀粉 分子中的多羟基，这类产品中有单酯、 双酯、三酯之别，纺织浆料中主要使用。