紡織用漿料的現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢

    紡織用漿料在紡織廠中起著舉足輕重的作用，市場上出現(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，變性淀粉漿料占淀粉漿料的比例越來越高，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)開發(fā)研究。紡織助劑品種很多，對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題

    早期使用的淀粉都是以小麥淀粉為主，但目前其它種類的淀粉，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：

    (1)天然淀粉大分子結(jié)構(gòu)龐大，漿液流動性差，上漿過程中，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，因而利用淀粉對經(jīng)紗上漿時，一般需在高溫條件下(95℃以上)進行；

    (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是由環(huán)狀結(jié)構(gòu)的葡萄糖?；鶚?gòu)成，故其柔順性差，玻璃化溫度高，漿膜硬而脆；

    (5)淀粉漿對疏水性纖維粘附力不夠。

    對于低支、低密純棉產(chǎn)品可以采用原淀粉作為主漿料，但對于高支(40支以上)高密織物，經(jīng)紗上漿應(yīng)當采用變性淀粉。原淀粉對高支、高密織物上漿時被覆上漿大，織造時落漿多。為了克服原淀粉的缺點，研究者利用淀粉大分子結(jié)構(gòu)的特點，對淀粉進行變性，以改善原淀粉的性能。

    對淀粉的改性研究已進行了很長時間，歸納起來，紡織經(jīng)紗上漿用變性淀粉的發(fā)展，可以分為3個階段：

    (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基團或低分子化合物。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，以部分代替或全部代替合成漿料。

    國外早在20世紀初就開始研究接枝淀粉，國內(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，但實際應(yīng)用還不是很令人滿意，所以接枝淀粉漿料目前仍然是淀粉漿料研究中的一個熱點。

    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，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，即化學引發(fā)和物理方法引發(fā)。

    化學引發(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。國內(nèi)一些研究者也采用高鈰鹽類作為引發(fā)劑。實驗結(jié)果證明以硝酸鈰銨為引發(fā)劑進行淀粉——丙烯酰胺接枝共聚是最有效的引發(fā)劑。高鈰鹽價格貴，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)劑來替代昂貴的高鈰鹽。如有些研究者認為用鈰鹽(IV)引發(fā)淀粉與丙烯腈的接枝共聚反應(yīng)，成本過高，經(jīng)過大量實驗，篩選出了用過硫酸鉀(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來看，相對于其它領(lǐng)域，紡織經(jīng)紗上漿用淀粉接枝共聚反應(yīng)的研究文獻數(shù)量雖遠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)開始啟動，并且取得了一定的進展。

    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。這種聚合方式由于是物理方法引發(fā)，對環(huán)境無污染，而且符合化學的問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)的接枝聚合在美國研究的比較多，但有關(guān)具體過程并未見詳細報道。國內(nèi)也有一些研究者利用Co60Y射線引發(fā)淀粉與丙烯酰胺實現(xiàn)接枝共聚。這種方法，不需要引發(fā)劑，但大多要通氮氣保護。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。國內(nèi)已經(jīng)有人研究利用紫外光對聚合物表面進行改性。相對于臭氧氧化、等離子體處理、高能輻射引發(fā)接枝等方法，紫外光引發(fā)接枝聚合的特點是，長波紫外光(300～400nm)能被光引發(fā)劑吸收而引發(fā)反應(yīng)，工藝簡單，便于操作，易于控制，設(shè)備投資少，有望逐步實現(xiàn)工業(yè)化。

    微波技術(shù)應(yīng)用在化學反應(yīng)、化學分析和環(huán)境保護等領(lǐng)域，表現(xiàn)出了節(jié)省能源和時間、簡化操作程序、減少有機溶劑使用、提高反應(yīng)速率和顯著降低化學反應(yīng)產(chǎn)生的廢棄物對環(huán)境造成的危害等優(yōu)點。1986年，加拿大Laurentian大學化學教授Gedye領(lǐng)導(dǎo)的課題組報道了在常規(guī)條件下和在微波照射下水解、酯化、氧化和烷基化反應(yīng)的對比結(jié)果，發(fā)現(xiàn)在微波照射下反應(yīng)速度比常規(guī)加熱反應(yīng)速度快了240倍。這一發(fā)現(xiàn)揭示了在有機合成反應(yīng)中微波的潛在價值。同年，美國Mecer大學化學家Giguere領(lǐng)導(dǎo)的課題組也報道了在常規(guī)條件下和在微波照射下加成反應(yīng)和重排反應(yīng)的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)在相同收率下，微波照射反應(yīng)時間縮短很多?？傮w來看，在微波場中實現(xiàn)淀粉的接枝共聚反應(yīng)是一條很有前途的方法。國內(nèi)有關(guān)的研究已取得了一定的進展。

    國內(nèi)的變性淀粉漿料，除了在變性程度上不如國外變性淀粉漿料之外，本身性能也有不少缺陷。表現(xiàn)在隨著含固量的增加，變性淀粉的粘度增加過快。對于變性淀粉漿料粘度的測試，紡織廠現(xiàn)行的測試標準是在6％的含固量下進行，不同的變性淀粉在6％時其粘度可能是一樣的，但在高含固量時，其粘度可能就不一樣了，所以粘——濃曲線對國產(chǎn)變性淀粉尤為重要。

    總體來說，我國淀粉生產(chǎn)水平已達較高水平，如吉林黃龍淀粉年產(chǎn)量約為30萬t，質(zhì)量完全能滿足紡織廠需要。變性淀粉方面也有了年產(chǎn)量超過3萬~5萬t的企業(yè)，但總的來說全國變性淀粉生產(chǎn)廠規(guī)模還太小。

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