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浆纱浆料

来源: 发布时间:2011年05月09日

浆料

调制浆液的各种材料,简称浆料,浆料可分为黏着剂和助剂。

黏着剂是调制浆液的基本材料,称为主浆料,是提高经纱(丝)织造性能的主要黏着材料。助剂是为改善或弥补黏着剂某些方面性能的不足所用的辅助材料。

一、黏着剂

黏着剂是具有黏着力的材料,它是构成浆液的主体材料(除溶剂水外),浆液的上浆性能主要由它决定。黏着剂的用量很大,因此选用时除从工艺方面考虑外,还需兼顾经济、资源丰富、节约用粮、减少污染等因素。

浆纱用的黏着剂分为天然黏着剂、变性黏着剂、合成黏着剂三大类,见表3一1。

表3—1浆纱用黏着剂的分类

分类

天然

黏着剂

各种淀粉:小麦淀粉、玉米淀粉、马铃薯淀粉、米淀粉、甘薯淀粉、橡子淀粉、木薯淀粉

海藻类:褐藻酸钠、红藻胶

植物性胶:阿拉伯树胶、刺槐树胶、白芨粉、田仁粉、槐豆粉

动物性胶:鱼胶、明胶、骨胶、皮胶

其他:甲壳质、黄原胶

变性

黏着剂

变性淀粉:可溶性淀粉、氧化淀粉、酸解淀粉、糊精

淀粉衍生物:羧甲基淀粉、羟乙基淀粉、淀粉醋酸酯、磷酸酯淀粉、阳离子淀粉、交联淀粉、接枝淀粉

纤维素衍生物:甲基纤维素、乙基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素

合成

黏着剂

聚乙烯醇、变性聚乙烯醇

丙烯酸类:聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、丙烯酸酯

共聚类:醋酸乙烯一丙烯酰胺共聚物、苯乙烯一顺丁烯酸酐共聚物

特种浆料:聚乙烯吡咯烷酮、聚氯乙烯、聚乙烯甲基

其他浆料包括下面几种。

组合浆料(也称现成浆料):是浆料生产厂按通常品种织物的上浆要求,为纺织厂配制好的混合浆料。使用时,只要按所需浓度调成浆液即可。目前国内生产的或国外进口的组合浆料,实质是多种组分的物理混合,其性能和适用范围都有一定局限性。

水分散性聚酯:以制造涤纶的单体为原料,再以可被水溶或被水分散的第三单体(如苯二甲酸蟥酸盐)共聚而得的高分子物,它对涤纶伺很好的黏附性,但存在吸湿再黏的问题。

经纱处理剂:也称冷“上浆剂”,这类表面处理剂是具有较强黏附力的、低熔点(50~75℃)的高分子材料,当前使用的主要是氧化乙烯的各种形式的缩合物,用于毛纱上浆,需要在整经机上加一套简单的类似于上浆机构的装置。

液态C02上浆法:是以液态CO2作为分散介质的分散浆料。吸浆后,液态C02很易挥发成气体,从而可达到节能的目的并显著减少退浆的环保问题。

下面简要介绍几种常用的黏着剂。

(一)淀粉

淀粉作为经纱上浆的主要浆料,已有悠久历史。淀粉对亲水性的天然纤维有较好的黏附性,也有一定的成膜能力,可基本满足这些纤维的上浆要求。淀粉的资源丰富,价格低廉,退浆废液易处理,也不易造成环境污染。目前,浆纱生产中广泛使用的淀粉黏着剂一般为天然淀粉和变性淀粉。

1.天然淀粉天然淀粉(以下简称淀粉)有很多种,纺织生产中常用的有小麦淀粉、玉米淀粉、马铃薯淀粉、米淀粉、木薯淀粉等。

(1)一般性质:淀粉是由α—葡萄糖缩聚而成的高分子化合物,是一种高聚糖,它的分子式为(C6H10O5)n。由于α—葡萄糖在缩聚成淀粉时,大分子的缩聚方式不同,可分为直链淀粉和支链淀粉两种不同结构。

直链淀粉能溶于热水,水溶液不很黏稠,形成的浆膜具有良好的机械性能,浆膜坚韧,富有弹性。直链淀粉与碘呈蓝色络合物,可作

为检测淀粉存在的方法。在一般淀粉中,直链淀粉含量在20%~25%左右。美国人工培育的高直链淀粉产品,直链淀粉含量可达70%~80%。高比率的直链淀粉制品,可形成较强韧的薄膜。

支链淀粉不溶于水,在热水中膨胀,使浆液变得极其黏稠,所成浆膜比较脆弱。淀粉浆的黏度主要由支链淀粉形成,使纱线能吸附足够的浆液量,保证浆膜具有一定的厚度。

直链淀粉和支链淀粉在上浆工艺中相辅相成,起到各自的作用。

(2)黏附力:浆液的黏附力是作为浆液主要成分的黏着剂与经纱相互结合的性质,两者结合在一起的作用力称为黏着力。淀粉大分子中的多羟基结构,具有较强的极性,氢键缔合及分子间力都较大。根据“相似相容原理”,它对含有相同基团或极性较强的纤维材料有高的黏附力,如棉、麻、粘胶纤维等亲水性纤维。对疏水性纤维的黏附力就很差,不能用于纯合纤的经纱上浆。

(3)成膜性:浆液的成膜性是指水分蒸发后,浆液的黏着剂能形成连续薄膜的性质。淀粉浆的成膜性较差,浆膜硬而脆。玉米淀粉的浆膜机械性能优于小麦淀粉,其强度较大,弹性也稍好,因此玉米淀粉上浆效果比小麦淀粉好。但是,玉米淀粉浆膜手感粗糙,上浆率不宜过高。淀粉薄膜能与空气中的水分发生湿交换,当周围空气较干燥时,薄膜脱湿收缩,发脆发硬。空气湿度较高时,薄膜吸湿膨胀,柔软略有弹性。但空气湿度过高时,薄膜发软、发黏,机械性能恶化。所以,织造车间的相对湿度很重要。

(4)黏度:浆液的黏度是描述浆液流动时的内摩擦力的物理量,黏度是浆液重要的性质指标之一,它直接影响了浆液对经纱的被覆和浸透能力。黏度越大,浆液越黏稠,流动性能就越差,浆液被覆能力强,浸透能力弱。上浆过程中,黏度应保持稳定,使上浆量和浆液对纱线的被覆和浸透程度维持不变。

在实验室中,浆液的黏度一般以乌式黏度计和旋转式黏度计测定,前者测得的是相对黏度,后者测得的是绝对黏度。在调浆和上浆的生

产现场,一般使用黄铜或不锈钢制成的漏斗式黏度计,测量时,让漏斗下端离浆液液面高约10cm,以漏斗中的浆液漏完所需时间的秒数来衡量浆液黏度。

图3—1描述了几种淀粉浆液的黏度变化曲线,不同的淀粉种类由于其支链淀粉含量不同,黏度也不同,含量高的,黏度亦大。

根据图3—1浆液黏度的变化曲线,为稳定上浆质量,控制浆液对经纱的被覆和浸透程度,浆液用于经纱上浆宜处于黏度稳定阶段。在淀粉浆液调制时,浆液煮沸之后必须闷煮30min,待达到完全糊化后,再放浆使用。同时,一次调浆使用时间不宜过久,玉米淀粉一般为3—4h,否则在调浆和上浆装置中,由于长时间的高温和搅拌剪切作用,浆液黏度会下降,从而影响上浆质量。

(5)浸透性:浆液的浸透性是指浆液能够通过毛细管现象进入经纱内部的性质。淀粉浆是一种胶状悬浊液,在水中呈粒子碎片或多分子集合体状态,浸透性差。淀粉经分解或变性处理成水溶性后,其浸透性可得到改善。

淀粉浆在低温条件下,能形成凝胶的特点,也是恶化浸透性的另一个因素。在浆纱机上,进入浆槽的经纱温度远远低于高温的浆液,绎纱与浆液接触时,使经纱周围的浆液局部呈凝胶状态,恶化了浸透性,因此,一般天然淀粉不适于低温上浆。采取必要的分解、降低黏度、升高温度或添加表面活性剂等方法,都可改善淀粉浆的浸透性。

以淀粉作为主黏着剂时,浆液中要加入适量柔软剂,以增加浆膜弹性,改善浆纱手感。柔软剂虽然能增加浆膜弹性和柔韧性,但浆膜机械强度亦有所下降,为此,柔软剂加入量应适度。淀粉浆膜过分干燥时会发脆,从纱身上剥落,特别在气候干燥季节,车间温湿度偏低时,浆液中要适当添加吸湿剂,以改善浆膜弹性,减少剥落。

2.变性淀粉以各种天然淀粉为母体,通过化学、物理或其他方式使天然淀粉的性能发生显著变化而形成的产品称为变性淀粉。

淀粉大分子结构中的甙键及其所含的羟基是制取各种变

性淀粉的内在因素。甙键的断裂使大分子分解,聚合度降低,淀粉的物理性能发生很大变化;位于葡萄糖剩基的第6碳原子(伯碳原子)和第2、第3碳原子(仲碳原子)上的羟基,具有通常的伯醇、仲醇基团的一系列化学反应,如氧化、醚化、酯化、胺基化以及接枝共聚等反应,可制得一系列的变性淀粉。也可使用加热或高能射线方法,使淀粉大分子的结构发生变化制备预糊化淀粉、降解淀粉等,用特种的生物酶也可制备变性淀粉。各种淀粉的变性方式及变性目的如表3—2所示。

表3—2各种变性淀粉的变性方式及变性目的

变性技术

发展阶段

第一代变性淀

粉——转化淀粉

第二代变性淀

粉——淀粉衍生物

第三代变性淀

粉——接枝淀粉

品种

酸解淀粉、糊精、氧化淀粉

交联淀粉、淀粉酯、醚化淀粉、阳离子淀粉

各种接枝淀粉

变性方式

解聚反应,氧化反应

引入化学基团或低分子化合物

接入具有一定聚合度的合成物

变性目的

降低聚合度及黏度,提高水分散性,增加使用浓度(高浓低黏浆)

提高对合成纤维的黏附性,增加浆膜柔韧性,提高水分散性,稳定浆

液浓度

兼有淀粉及接入合成物的优点,代替全部或

大部分合成浆料

下面介绍几种常用的变性淀粉。

(1)酸解淀粉:变性原理是在淀粉液中加入无机酸,使淀粉水解,降低淀粉分子甙键的活化能,使淀粉大分子断裂,聚合度降低,形成酸解淀粉。酸解反应过程中及时地用碱中和,终止分解反应,控制淀粉的降

解程度,是提高酸解淀粉质量的关键。

上浆性能:酸解淀粉的外观和原淀粉基本相同。由于淀粉相对分子质量的降低,使酸解淀粉在水中经加热后,粒子容易分散,也容易达到完全糊化状态。成浆后浆液黏度低,流动性好,但黏度稳定性比原淀粉略有下降,浆膜仍较脆硬,与原淀粉相似,在浆液配方中,常需配用5%一8%柔软剂。浆液对亲水性纤维具有很好的黏附性,在混合浆中可代替10%~30%的合成浆料,是一种适宜于一般混纺纱上浆的变性淀粉浆料。

(2)氧化淀粉:变性原理是利用强氧化剂对淀粉大分子中甙键进行氧化断裂,并使其羟基氧化成醛基和羧基所形成的产品。氧化后,淀粉大分子裂解,聚合度下降,并含有羧基基团,羧基的存在是氧化淀粉的结构特点。

上浆性能:氧化淀粉是最普通的变性淀粉之一,它较天然淀粉颜色洁白,容易糊化,浆液黏度可在较大范围调节,且黏度稳定性好,透明性、成膜性和黏附性强,成本较低,不易凝胶,退浆容易,与合成浆料聚乙烯醇等有较好的混溶性。适于细特高密纯棉、麻和粘胶纤维纱的上浆,在涤棉混纺纱的上浆中,可取代30%以上的PVA等合成浆料。

(3)酯化淀粉:变性原理是淀粉大分子中的羟基被化学活泼性较强的酯化剂(有机酸或无机酸)酯化后,形成酯化淀粉。用于经纱上浆的主要有醋酸酯淀粉、磷酸脂淀粉、氨基甲酸酯淀粉(尿素淀粉)和其他酯化淀粉。

酯化淀粉的酯化程度以取代度(缩写成Ds)表示,取代度是指淀粉大分子中每个葡萄糖基环上羟基的氢被取代的平均数,取代度的数值在O~3之间。

上浆性能:酯化淀粉浆液的流动性好,黏度稳定,不易凝胶,浆膜柔软。由于淀粉大分子中带有疏水性酯基,对疏水性合成纤维的黏附性、亲和力加强。因此从原理上说,这类浆料对聚酯纤维混纺或纯纺纱有较好的上浆效果。与磷酸脂淀粉相比,醋酸酯淀粉和聚酯纤维的溶度参数比较接近,因此上浆效果比磷酸酯淀粉为好,也较为实用。

酯化淀粉浆液可用于棉、毛、粘胶纤维

、涤棉混纺纱上浆。用于毛纱及粘胶纱上浆时,一般采用低温上浆,既利用了该浆液凝胶倾向弱的特点,又减少了高温对这类纤维的损伤。

(4)醚化淀粉:变性原理是淀粉大分子中的羟基在一定条件下与卤代烃或含有羟基的化学试剂反应生成醚键化合物,称为醚化淀粉。醚化淀粉除保留原有淀粉化学结构特点外,还引入了醚化基团。醚化基团的数量反映了淀粉的醚化程度,对醚化淀粉性质有很大影响。醚化淀粉的醚化程度亦以取代度(Ds)表示。用于经纱上浆的醚化淀粉有羧甲基淀粉(cMS)、羟乙基淀粉(HEs)、羟丙基淀粉(HPs)等。

醚化淀粉的亲水性和水溶性改善程度与取代基性能及取代度有关。取代度过低,水溶性改善不明显。相反,则水溶性良好,溶解速度快,但成本提高。醚化淀粉浆液黏度稳定,浆膜较柔韧,低温下浆液无凝胶现象,具有良好的混溶性,对纤维素纤维有良好的黏附性,适宜于羊毛、粘胶纤维纱的低温上浆(55~65℃)。

(5)交联淀粉:淀粉是一个多元醇的多羟基化合物,羟基是一种化学活性较高的官能团,它可与许多化合物起反应,例如,酸酐、环氧化合物及含卤素的有机化合物等。在这些化学品中若含有两个或两个以上能与羟基反应的基团时,则就存在着可与两个不同羟基反应的可能性,结果在同一分子或不同分子上的羟基之间形成交联。交联淀粉就是通过与双官能团或多官能团试剂的反应,使不同淀粉分子的羟基联结在一起所制得的产物。

上浆性能:交联淀粉的聚合度增大,因而黏度也增加,但黏度热稳定性好,耐热性优良。浆膜刚性大、强度高、伸长小。浆纱中,一般使用低交联度的交联淀粉,进行以被覆为主的经纱上浆,如苎麻纱及低特棉纱上浆。也可与低黏度、高流动性的合成浆料一起,作为涤/棉、涤/麻、涤/粘纱的混合浆料。

(6)阳离子淀粉:阳离子淀粉是淀粉与含有氨基、亚氨基、铵、锍基等的阳离子试剂反应所制得的淀粉衍生物,具有高分子阳离子性能。

上浆性能:成

膜性比天然淀粉有了明显的提高,较为柔韧、透明度也有提高。这是由于所引入的阳离子基团,一般有较长的分子链,柔顺性也较好,具有良好的内增塑效应。阳离子破坏了天然淀粉的微晶体结构,其糊化温度随取代度的增加而降低,浆液的清澄性和稳定性有了提高,胶凝现象有了减弱。阳离子淀粉有高的分散性及溶解能力,在取代度0.07时已具有可冷水膨胀性等。阳离子淀粉对阴离子型纤维或带有负电荷的纤维有良好的黏附性、高的吸附力,而且对合成纤维还具有消除静电的效果。但应注意,阳离子淀粉的正电荷特性只是在酸性条件下才呈现。阳离子淀粉更适用于玻璃纤维上浆及作为玻璃纤维纺丝的浸润集束剂(因玻璃纤维的耐酸性强),使玻璃纤维纱具有较高的耐磨性,变形能力及可弯性也比非阳离子淀粉上浆的玻璃纤维纱大。使用时,常配合以阳离子型润滑剂及乳化蜡,在作为纺丝的浸润集束剂时,上浆量一般在0.6%即可,此时已有良好的保护I生。

(7)接枝淀粉:接枝淀粉是一类新型的变性淀粉,它是天然高分子化合物与合成聚合物用化学键彼此联结而成的一种共聚物。其实用意义是价格低廉、来源广的天然淀粉与应用性能优越的合成聚合物结合在一起,能取长补短,从而提高天然聚合物的使用价值,扩大应用范围。对经纱上浆来说,可提高淀粉使用价值,用于疏水性纤维上浆,部分或全部代替合成浆料。

上浆性能:接枝淀粉的颗粒形态基本与原淀粉相同,但颗粒表面有较多裂痕,且较为蓬松,易被水浸透,易与水混合,不会结块,调浆操作方便。根据经纱上浆的要求,对淀粉进行接枝改性技术,可以使接枝淀粉兼有淀粉和高分子单体构成的侧链的长处,又弥补了两者的不足,表现出优良的综合上浆性能。例如,以淀粉作为骨架大分子,把丙烯酸酯类的化合物作为支链接到淀粉上,所形成的接枝淀粉共聚物兼有淀粉和丙烯酸酯类浆料的特性。以丙烯酸酯或醋酸乙烯酯接枝的淀粉,可以对涤/棉纱和合成纤维上浆,并且淀粉浆膜的柔软性和弹性得到改善。与

其他变性淀粉相比,接枝淀粉对疏水性纤维的黏着性、浆膜弹性、成膜性、伸度及浆液黏度稳定性均有很大提高,因此,接枝淀粉是最新一代的、从原理上说也是最有前途的一种变性淀粉,应用接枝淀粉对涤/棉纱上浆,可以替代部分或全部聚乙烯醇浆料,不仅司以减少浆纱毛羽,还可以减少由聚乙烯醇浆料退浆引起的环境污染。

变性淀粉还有许多种类,与天然淀粉相比,变性淀粉在水溶性、黏度稳定性、对合成纤维的黏附性、成膜性、低温上浆适应性等方面都有不同程度的改善。在经纱上浆中,变性淀粉是一种绿色浆料,它的使用品种将越来越多,使用比例、使用量也会越来越大,以至完全替代聚乙烯醇浆料。

(二)聚乙烯醇

聚乙烯醇,又称PVA,是聚醋酸乙烯通过甲醇钠作用,在甲醇中进行醇解而制得的产物。

醇解产物有完全醇解和部分醇解等几种类型,前者称完全醇解PVA,后者称部分醇解PVA。完全醇解PVA的大分子侧基中只有羟基(-OH),而部分醇解PVA的大分子侧基中既有羟基(一OH),又有醋酸根(-CH3c00)。醇解度是指聚乙烯醇大分子中,乙烯醇单元占整个单元的摩尔分数比(mol/m01)%。完全醇解PVA和部分醇解PVA的醇解度不同,完全醇解PVA的醇解度为(98±1)%;部分酵解PVA的醇解度为(88±1)%。酵解度是决定PVA化学性质的主要指标之一。

浆料级聚乙烯醇的醇解度为87%~99%,聚合度为500~2000。但是,目前受PVA的生产限制,浆纱中使用的部分醇解PVA的聚合度为500-1200,完全醇解PVA的聚合度为1’700,如完全醇解PVA1799的聚合度为1700,醇解度为99%。

1.一般性质PVA为无味、无臭、白色或淡黄色颗粒。成品有粉末状、片状或絮状,相对密度为1.21~1.34。

2.上浆性能

(1)水溶性:PVA的水溶性主要取决于其醇解度和聚合度,尤以醇解度的影响

为大,变化也较复杂。

聚合度越高,溶解速率越低,聚合度为500的PVA,在室温下即可溶解;而聚合度为1700的PVA需在80℃以上才能溶解,这与一般高分子化合物溶解性能的变化相一致。由于聚合度高,分子间引力大,要克服分子间力,均匀地分散在水分子之问就显得困难了。

醇解度对水溶性影响复杂。醇解度82%~89%的PVA水溶性最好,在冷水或热水中都能很快地溶解,并表现出最大的溶解度;醇解度89%一95%的PVA,一般需加热到70~80℃才溶解于水;醇解度大于99%的PVA,在冷水中不溶解,仅溶胀,加热到95℃以上才开始溶解,接近沸点时才能完全溶解,静置时易形成凝胶体。这些变化的原因是,PVA分子中尽管含有较多羟基,但它在PVA大分子内及大分子问多数已被氢键缔合在一起,以致对水分子的结合能力很弱,因此完全醇解的PVA,醇解度越高,水溶性反而降低。部分醇解PVA具有良好的水溶性,原因是分子中有适量的醋酸根基团存在,一方面降低了PVA分子的结晶度(聚醋酸乙烯是一种无定形高分子化合物),另一方面削弱了羟基之间的氢键缔合力,使其在40~50℃温水中经保温搅拌能完全溶解。

(2)黏度:PVA浆液的黏度和浓度关系在定温条件下接近成正比;在定浓条件下,黏度和温度关系接近于反比。浆液黏度还与PVA醇解度有着密切联系,图3—2所示为两者的关系曲线。曲线表明:当醇解度为87%时,PVA溶液的黏度最小,因为这种PVA的溶解性最好。完全醇解PVA的溶液黏度随时间延长逐渐上升,最终可成凝胶状。部分醇解PVA的溶液黏度则比较稳定,时间延续对黏度影响很小。其原因是由于高醇解度PVA经长时间放置,大分子发生定向排列,而使分子间的交联点增加所致。而部分醇解PVA中,由于醋酸残基的空问障碍,妨碍了大分子的重排,因而黏度稳定。PVA的黏度还与聚合度有关,

聚合度越高,黏度越大。PVA浆液在弱酸、弱碱中黏度比较稳定,在强酸中则被水解,黏度下降。

(3)黏附性:不同醇解度的PVA浆液对不同纤维的黏附性存在差异。完全醇解PVA对亲水性纤维具有良好的黏附性及亲和力,部分醇解PVA对亲水性纤维的黏附性则不及完全醇解PVA,由于大分子中疏水性醋酸根的作用,部分醇解PVA对疏水性纤维具有较好的黏附性。

(4)成膜性:PVA浆膜弹性好,断裂强度高,断裂伸长大,耐磨性好。其拉伸强度及耐屈曲强度均较原淀粉、变性淀粉、CMC等浆料好。PVA聚合度越高,浆膜强度越高。由于大分子中羟基的作用,PVA浆膜具有一定的吸湿性能,吸湿性随醇解度、聚合度的增大而减小,在相对湿度65%以上的空气中能吸收水分,使浆膜柔韧,充分发挥其优良的力学机械性能。PVA浆液在静置时,溶液表面容易形成一层薄膜,叫结皮或结膜,这种结皮现象使浆纱时易产生浆斑,给上浆质量造成严重的恶果。测定结果表明,完全醇解PVA溶液静置l~2min就结皮,部分醇解PVA需经4~5min后才出现结皮现象,显然,PVA的水溶性越好,结皮现象越轻。浆液温度高时,由于水分蒸发快,表面容易结皮,因此低温上浆有利于结皮现象的减轻。由于PVA浆膜的内聚力大于浆膜与经纱之间的黏附力,分纱时易破坏经纱表面的浆膜完整性,使毛羽增加。

(5)混溶性:聚乙烯醇浆料具有良好的混溶性,在与其他浆料(如合成浆料等)混用时,能良好均匀地混合,混合液比较稳定,不易发生分层脱混现象。但与等量的天然淀粉混合时很易分层,使用时应十分注意。

(6)其他性能:由于聚乙烯醇具有良好的黏附性和力学机械性能,是理想的被覆材料。但是,PVA浆膜弹性好,断裂强度高,断裂伸长大,因此浆纱分纱性较差,在干浆纱分绞时分纱阻力大,浆膜容易撕裂,毛羽增加。为此,在PVA浆液中往往混入部分浆膜强度较低的黏着剂(如CMC、玉米淀粉、变性淀粉等),以改善

干浆纱的分纱性能。

(7)选用原则:PVA的上浆性能受许多因素影响,其中最主要的因素是聚合度与醇解度。在选用PVA时主要也是考虑这两个因素。

聚合度的选择:作浆料用的PVA最高聚合度以1700为宜,聚合度为1700的PVA因分纱作用导致耐磨性的破坏值最小。对短纤维纱上浆,要求浆液既能浸透到纱线内部,使纤维间黏合在一起,增强抱合力,又能形成完整的浆膜被覆于纱的表面,以贴伏毛羽及承受摩擦,因此,宜用高聚合度(1700)的PVA浆料。对长丝上浆,则要求浆液能浸入到单纤之间,将它们黏合起来,需要浸透性好、集束性强的浆料,一般使用低聚合度(300~500)的PVA浆料。

醇解度的选择:对亲水性强的棉、麻、粘胶纤维等,用含有多量烃基的完全醇解PVA为宜,它们之间的亲和力及黏附力大;对疏水性强的涤纶、锦纶或醋酯纤维等,宜用部分醇解PVA。

3.变性聚乙烯醇聚乙烯醇调浆时浆液易起泡、浆液易结皮、浆膜分纱性差是其主要缺点。为克服这些缺点,可以对聚乙烯醇进行变性处理。比较成熟的变性方法有PVA丙烯酸酰胺共聚变性、PVA内酯化变性、PVA磺化变性及PVA接枝变性。变性聚乙烯醇浆料在40~50$温水中保温搅拌1h即可全部溶解,溶液均匀,与其他黏着剂混溶性强,浆液不会结皮,在调制和上浆过程中不易起泡。变性聚乙烯醇浆料适宜于低温(85℃以内)上浆,并且黏度稳定。浆膜机械强度减小,分纱性良好,浆膜完整、光滑,而且退浆方便。

(三)丙烯酸类浆料

丙烯酸类浆料是丙烯酸类单体的均聚物、共聚物或共混物的总称。其最大特点是:对疏水性纤维具有优异的黏附性能,水溶性好,易于退浆,不易结皮,对环境污染小。但其吸湿性和再黏性强,所以只能作辅助浆料使用。丙烯酸类浆料的性能主要取决于组成单体本身的性能及其配比,聚合工艺对其性能也有较大影响。二十多年来,发展非常迅速,已从二元、三元共聚发展为多元共聚。常

用的丙烯酸类浆料有丙烯酸及其盐类、丙烯酸酯类、酰胺类。

1.丙烯酸甲酯浆料丙烯酸甲酯浆料(简称PMA),习惯上称为甲酯浆。聚丙烯酸甲酯浆料以丙烯酸甲酯(85%)、丙烯酸(8%)和丙烯腈(7%)三种单体以过硫酸铵为引发剂通过乳液共聚而成。

聚丙烯酸甲酯浆料的外观为乳白色半透明凝胶体,有大蒜味,具有较好的水溶性,可与任何比例的水互溶,黏度较为稳定。由于它的侧链中主要是非极性的酯基,分子链问的作用力较小,因此浆膜强力低,伸度大,急弹性变形小,弹性差,是一种低强高伸、柔而不坚的浆料,对疏水性纤维有很高的黏附性,但其热再黏性高,在车间温度较高时,纱线易产生粘连现象。聚丙烯酸甲酯浆料主要用于涤棉混纺经纱上浆的辅助黏着剂,以改善纱线的柔软性及浆料的黏附性。

2.聚丙烯酰胺浆料聚丙烯酰胺浆料(简称为PAAm),习惯上称为酰胺浆,是一种水溶性高分子化合物,它是由丙烯酰胺并体聚合而成。

聚丙烯酰胺浆料是一种无色透明黏稠体。由于丙烯酰胺的聚合是放热反应,以前的聚丙烯酰胺浆料在制备时单体浓度一般不超过10%,所以聚丙烯酰胺浆料的含固量一般为8%~10%。现在由于合成工艺和方法的改进,其含固量可以达到20%—30%。聚丙烯酰胺具有良好的水溶性,能与任何比例的水混溶,但在水中遇到无机离子(如Ca2+、Mg2+等)会产生絮凝沉降作用,且黏度下降。聚丙烯酰胺浆料成膜性好,侧基为较活泼的、能互相形成氢键的极性酰胺基,因而浆膜强度高,伸度低,是一种高强低伸、坚而不柔的浆料,对棉纤维有良好的黏附性,用于苎麻、棉、粘胶纤维、涤/棉织物经纱的上浆有良好的效果。

3.醋酸乙烯酯丙烯酰胺共聚浆料醋酸乙烯酯丙烯酰胺共聚浆料典型的是28号浆料,也是一种聚丙烯酸类浆料。

28号浆料呈乳白色黏稠状体,黏度较高,含固量较低,一般为16%左右,但现在的醋酸乙烯酯丙烯酰胺共聚浆料由于合成工艺的改进,其黏度有了

较大降低,含固量也有了较大提高,可达到25%~30%。醋酸乙烯酯丙烯酰胺共聚浆料其性能介于聚丙烯酸甲酯和聚丙烯酰胺浆料之间,对疏水性纤维的黏着力虽然没有聚丙酸甲酯浆料好,但由醋酸乙烯酯丙烯酰胺共聚的浆料没有大蒜味,对人体无害,所以在生产中大都替代聚丙烯酸甲酯用于涤棉混纺经纱的上浆。

4.聚丙烯酸盐多元共聚浆料近年来,对聚丙烯酸盐多元共聚浆料的研究、开发获得了较大的发展,其目的在于利用两种或两种以上不同性能的单体,并以不同配比,在一定温度条件下进行共聚,以获得不同性能的浆料,如良好的黏着性、水溶性、耐磨性以及较低的吸湿性。例如丙烯酸和丙烯酰胺的共聚物(钠盐或氨盐),丙烯酸、丙烯腈和丙烯酰胺的共聚物,或丙烯酸、丙烯酰胺、醋酸乙烯酯和丙烯腈的四元单体共聚物等,共聚后再用氢氧化钠或氨水中和得到其钠盐或氨盐。这类浆料含固量可以达到25%~30%,黏度可根据需要调节,对亲水性纤维的黏附性较好,广泛用于棉、粘胶纤维、苎麻、涤/棉等织物经纱的上浆。

5.固体聚丙烯酸(酯)浆料液体聚丙烯酸类浆料由于含固量较低,运输和使用都不大方便,为此国内外研究开发了多种含固量高(>95%),运输、使用都比较方便的固体聚丙烯酸(酯)浆料。固体聚丙烯酸(酯)浆料一般采用喷雾烘干法或沉淀聚合法生产,有聚丙烯酸酯和聚丙烯酸盐两类,前者对疏水性纤维的黏附性较好,后者对亲水性纤维的黏附性较好,但吸湿性较大。

6.喷水织机疏水性合成纤维长丝用浆料包括聚丙烯酸盐类和水分散型聚丙烯酸酯两类。聚丙烯酸盐类浆料是丙烯酸及其酯在引发剂的引发下聚合,用氨水中和、增稠生成铵盐,浆料中含有极性基(一C00NH4),使浆料具有水溶性,满足调浆的需要。烘燥时铵盐分解放出氨气,成为含有羧基(-C00H)基团吸湿性低的浆料,使浆膜在织造时具有耐水性,符合喷水织造的要求。织物退浆时用碱液煮练,浆料变成具有水溶性基团的聚丙烯酸钠盐,

达到退浆目的。近年来开发的水分散型聚丙烯酸酯乳液以丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基、醋酸乙烯酯单体为原料,用乳液聚合法共聚而成。该浆料对疏水性纤维有良好的黏附力,烘燥时随水分子的逸出,乳胶粒子相互融合,形成具有耐水性的连续浆膜,它的耐水性优于聚丙烯酸盐类浆料,织物退浆亦用碱液煮练。

丙烯酸类浆料目前发展趋势大致有:

(1)改变浆料形态,以前这类浆料为溶液态,现在将其粉末化,有效含量高,使用方便。

(2)取代PVA浆料,PVA浆成膜坚韧,而丙烯酸类浆膜却偏软,通过聚合单体软硬搭配和使用合成技术有望得到完全取代PVA的聚丙烯酸类浆料。

(3)开发特定用途的丙烯酸类浆料,由于丙烯酸类浆料的可调性很强,调整浆料大分子链的侧基可在很宽范围内改变浆料性能,因此当新纤维、纺织新技术出现后,对浆料有所要求时,首先被考虑的是丙烯酸类浆料,例如用于喷水织机浆纱的浆料、碳纤维浆纱的浆料等。

(四)纤维素衍生物

纤维素本身不溶于水,通过醚化作用使纤维素发生醚化,成为水溶性的纤维素衍生物纤维素醚,具有一定的黏着力,可用于经纱上浆。

浆纱使用的纤维素衍生物有羧甲基纤维素CMC、羟乙基纤维素HEC、甲基纤维素。MC等,其中又以CMC为常用浆料。CMC为白色粉状或纤维状,无味,无害,易溶于水,有良好的分散力与结合力,对油和蜡均具有乳化能力,是一种表面活性较强的乳化剂。CMC有吸收和保持水分的能力,但随所含盐量多少而有显著差异。

1.水溶性CMC为一种高分子阴离子型电解质,其水溶性由取代度决定。取代度大于0.4时,CMC才具有水溶性。用于浆纱的CMC取代度一般为0.7~0.8,在调浆桶中以1000r/min的高速搅拌能溶解。

2.黏度CMC的聚合度决定了其水溶液的黏度,聚合度越低,CMC在水中溶解的范围越宽,经纱上浆中常用的CMC的聚合度在300~500之间,在2%(浓度)、25℃时,

它的黏度为400~600mPa·S。CMC浆液的黏度随温度升高而下降,温度下降,黏度又重新回升。浆液在80℃以上长时间加热,黏度会发生下降。CMC浆液的黏度与pH值有密切关系,在浆液pH值偏离中性时,其黏度逐渐下降,当pH<5时,会析出沉淀物。为此,上浆时浆液应呈中性或微碱性。

3.上浆性质CMC分子中由于极性基团的引入,使它对纤维素纤维具有良好的黏附性和亲和力,一般在纯棉细特纱和涤/棉纱上浆中使用。CMC浆液成膜后光滑、柔韧,强度也较高。但是浆膜手感过软,以至浆纱刚性较差,在使用聚乙烯醇作为主浆料时,往往加入适量的CMC,以改善上浆后的浆纱分纱性能。CMC浆膜吸湿性较好,车间湿度大时,浆膜容易吸湿发软、发黏。因此CMC浆料一般不作为主黏着剂使用,它的用量一般为主体浆料的5%左右(不应超过10%)。CMC浆液有着良好的混溶性,与许多常用浆料及辅助材料都能均匀的混合,较长时问使用不会分层。CMC溶液在一定条件下也会受到微生物侵蚀,表现为由于生物降解而引起的溶液黏度明显下降。

CMC作为纺织浆料的不足之处是:黏度变化较大,不易控制;含盐量高的粗制品对机件有很强的腐蚀性,虽然现代浆纱机的浆槽等设备已使用不锈钢材料,但时间一长,被腐蚀的情况时有发生;吸湿性强,浆膜易发软、发黏;对合成纤维的黏附性差;在经纱上浆中只能作辅助黏着剂和促进混合浆料的混溶剂来使用。

(五)动物胶及其他天然浆料

1.动物胶属于硬朊类蛋白质,从动物骨、皮等结缔组织中提取得到。动物胶是由各种氨基酸的羧基(-COOH)与相邻的亚氨基(-NHR)首尾相连而成。动物胶可分为明胶、皮胶、骨胶等。精制品明胶为无味、无臭、无色或带黄色的透明体。皮胶呈棕色半透明状,骨胶呈红棕色半透明状。

动物胶主要在毛纱、粘胶丝或醋酯长丝等浆纱生产中使用。动物胶的上浆性能如下。

(1)水溶性:动物胶在

低温水中不溶解,但能吸收水分而膨胀形成凝胶。将凝胶液加热到70℃以上,因网状分子裂解而溶解于水,成为水溶液。

(2)黏度及浸透性:动物胶浆液的浓度和黏度之间,只有在浓度很低(1%~2%)时才维持正比关系。浓度增大后,黏度的增长速度远高于浓度的增长速度,以至上浆的动物胶浆液对经纱的浸透能力较差。为此,浆液配方中需加入适量助剂,以改善浆液的浸透性能。动物胶有明显的凝胶倾向,当浆液温度降低时,黏度显著增加,对纱线的浸透性能恶化。浆液温度65~80℃时,黏度比较稳定,90℃时浆液黏度下降。因此,上浆温度宜控制在65~80℃之间。

(3)pH值:为稳定浆纱质量,生产中控制pH值为6~8,这时浆液的黏度较大,稳定性也好。

(4)黏附性:动物胶对纤维素纤维和蛋白质纤维具有良好的黏附性。

(5)成膜性:动物胶也是一种成膜性物质,动物胶液经烘燥,可形成连续的无定形态薄膜。薄膜强度高,但伸长与弹性较差,容易脆断,因此浆液配方中要加入柔软剂,以提高浆膜柔韧性。

(6)霉变性:动物胶是微生物的培植剂,因此浆液在30~40℃温度下,十分容易霉变、腐败,而当温度在20℃以下或80℃以上时,由于细菌繁殖较慢,浆液不会发霉,因此,浆液不宜在30~40℃温度下久存,使用中应采取防腐措施。

动物胶对天然纤维等材料的黏附力很强,其中以明胶最好、皮胶次之、骨胶最差。用动物胶上浆后的纱线强度及耐磨性有很大改善。但浆膜粗硬,缺乏弹性,容易脆裂,落浆较多,胶液的浸透性较差。因此,在动物胶的浆液调配时,应添加柔软剂及浸透剂,以改善浆膜性能与吸浆条件。如使用时间较长或气候潮湿时,应添加防腐剂。动物胶主要用于粘胶丝上浆,对胶液的黏度与浓度要求,根据织物不同而有所差异。上浆温度宜在75℃以下,这无论对胶液特性

或粘胶丝的机械性能都是有利的。动物胶液容易起泡,这是由于蛋白质的表面张力低,易使空气进入或释放出氨气等缘故。因此,调浆时升温速度要缓慢,搅拌要温和,起泡严重时可加入适量的消泡剂。

2、植物胶植物胶是某些植物的种子或块茎中所含的多糖,其结构复杂,往往是由数种多糖缩合或混合而成的复杂多糖。一般说来,这些植物大多是野生的或不与粮、棉争田的培植性植物,都具有综合的利用价值。经纱上浆中有实用价值的是:白芨、槐豆粉、田仁粉及魔芋粉等。

(1)白芨:白芨是一种兰科多年野生草本植物,也叫百及、甘根、连及草等,分布于我国长江流域一带,将根切片晒干称白芨片,碾成粉末称白芨粉。白芨粉的组分如下:胶质56%~67%,纤维素13%~14%,蛋白质6%~7%,水分9.5%~10.5%,油脂l%~1.2%,灰分及其他1.5%~2%。白芨根味苦,无毒,含胶量丰富,是一种中草药,但药用量不多,一般用作糊料。所含胶质主要是各种多糖。

白芨呈酸性,pH值为4~5,与浓碱液一起加热则水解变稀;与碳酸钠作用形成白色沉淀而析出;遇有机酸无反应,遇丙酮则有胶黏结下沉的现象。白芨粉在热水中能形成胶状液体,其黏度变化规律与玉米淀粉相似,但长时间煮烧(沸点)则黏度不稳定。宜少量调浆,调浆温度应在95℃以下。白芨浆的黏附性较好,浆膜断裂强度较高,但较脆硬。用白芨浆上浆的经纱,强度与耐磨性有明显的提高。用于中特棉纱上浆,可全部或部分代替淀粉,浆纱质量及织造效果与一般小麦淀粉浆相当,生产情况也较正常。

(2)槐豆粉:槐豆是槐树的果实,槐树在我国生长很普遍,其化学组成主要是甘露糖与半乳糖的缩聚物,含量约占75%,并以甘露糖为主。其他组成为脂肪、纤维素、半纤维素及无机盐等。

槐豆粉外观为灰白色粉末,无味,中性,能溶于水成胶状液体。黏度很高,属低浓高黏浆料,2%胶液、25℃时的黏度可达2000mPa&#

183;s。黏度随浓度变化,浓度增加,黏度急剧上升。槐豆粉胶液随温度升高黏度增大,超过80℃以后,若继续升温到95℃,则黏度略有下降。高温下维持时间越长,黏度下降越烈,因此,宜少量调浆。槐豆粉胶液的黏附性好,浸透性差,属被覆性浆料,浆膜强度高,但硬脆,弹性较差。配方中需添加浸透剂、柔软剂、防腐剂等辅助材料。

槐豆粉在酸或酶作用下,容易水解成低聚糖,甚至水解成单糖,浆液常控制为弱碱性。槐豆粉吸湿性强,与CMC、海藻酸钠相近,浆纱回潮率及织造车间相对湿度应控制在下限(65%)。为达到一定上浆率的要求及有利于浆纱质量,一般使用槐豆粉与淀粉的混合浆,可用于高特或中特棉纱上浆。

(3)田仁粉:田仁粉由田菁籽加工而成。田菁是一种野生植物,一般人工种植,以改造盐碱地。田菁籽经水浸,粒子膨胀发软,用研磨机研磨成粉,经筛选、过滤、脱水干燥,即得干的田仁粉。田仁粉主要成分是淀粉、半乳糖与甘露糖的缩聚物,也含有少量的脂肪和蛋白质。许多物理化学性能介于淀粉与多糖之问。田仁粉色淡黄,在水中成浆后色泽转深。

在显微镜下观察,田仁粉粒子外形多为椭圆形,粒子大小与小麦淀粉相近。田仁粉粒子紧密细致,糊化缓慢,加热到90℃还不能全部糊化,煮到98℃才开始有破裂的颗粒,高温下维持较长时间后(1h以上)才能完全糊化。调浆温度宜在98~1000℃,为加速糊化,缩短调浆时间,可用硅酸钠作分解剂,用量一般为田仁粉的6%~10%。田仁粉浆较难调制,易结块,调和时应采用高速搅拌。温度降低时易凝胶,凝胶不能再回复,因此剩浆不宜回用。

田仁粉浆液的黏度高,浸透性差,属被覆性浆料,浆膜较粗糙脆硬,浆液配方中需用的辅助材料与淀粉浆相似。可与淀粉浆或CMC浆混溶,应分别溶解后再混合调制。田仁粉可用于高特、中特棉纱上浆。

3.甲壳质甲壳质是一种天然的有机高分子多糖,

广泛分布于自然界甲壳纲动物的虾、蟹类的甲壳、昆虫的甲壳、真菌的细胞壁中。其在自然界的蕴藏量仅次于淀粉和纤维素。甲壳质不仅具有资源丰富、制造工艺简单、价格低廉的经济优势,同时又具有良好的物理化学性能:水溶性,能和多种物质结合(如脂肪、胆固醇、蛋白质、金属离子、肿瘤细胞等),具有生物相容性,无毒等特点。而且在后加工性能上能成膜、抽丝、制粒,可应用于许多领域。甲壳质为白色无定形的片状固体,它的大分子之间存在一定量的有序结构,晶态结构也有多种。甲壳质的溶解性能较差,实际应用的是其衍生物,最重要的是甲壳胺。

甲壳胺又名脱乙酰甲壳质、壳聚糖、可溶性甲壳质等,是甲壳质脱去Ⅳ一乙酰基的衍生物,结构式为直链β—(→4)-2-氨基-2-去氧-D-葡聚糖,相对分子质量约12万~60万,在180℃左右分解。工业用的甲壳胺的脱乙酰胺一般在75%以上,它的规格常以黏度划分,在1%醋酸溶液中1%含固量的黏度(20℃)表示:高黏度>1000mPa·s,中黏度100~200mPa·s,低黏度10~20mPa·s。

甲壳质问有强烈的氢键作用,几乎不溶于常用的有机溶剂、水、碱、稀酸,只溶于浓盐酸、硫酸、无水甲酸等。甲壳胺虽仍有较强的氢键,但由于分子中存在着氨基,破坏了原有的氢键和晶格,使分子中的羟基与水分子水合,分子膨胀并溶解。所以甲壳胺可溶解在水和许多稀酸中。

甲壳质及其衍生物很易成膜和拉成丝,一般可放在适当的溶剂中进行涂布、纺丝加工成所需要的形式,这种膜或丝具有一定的拉伸强度、透气性、透湿性、渗透性和防静电效果。甲壳质和甲壳胺有很强的吸湿性,吸湿率可达到400%~500%,仅次于甘油,高于聚乙二醇、山梨醇,可用于化妆品,也可制作分离膜、渗透膜、人工肾膜等。甲壳质及其衍生物有良好的可降解性和生物相

容性,现已被公认为绿色高分子材料之一,在医药工业上已有广泛的应用。

甲壳质及其衍生物溶液对纺织纤维、玻璃等有着良好的黏附性和亲和力,预计今后在特种纤维(如玻璃纤维、陶瓷纤维等)上浆中有很大的应用潜力。在印染行业的许多功能性整理中,它有着自己的特色,用量在不断增加。

4.黄原胶黄原胶是一种能溶解于水的生物聚合物,是一类较新的高分子材料。它是由假黄单孢菌经发酵产生的单孢多糖。发现黄原胶至今也只有三十多年历史,但是真正搞清它的基本分子结构的流变特性,还是近十几年前的事。

黄原胶具有类似于纤维素的聚β-1,4-吡喃型葡萄糖的主链及含糖的侧链(如丙酮酸和乙酸基团),其相对分子质量在2×(104~107)。它是一种无毒的杂多糖,有独特的流变学特性、良好的水溶性、增黏性、乳化稳定性、假塑性、颗粒悬浮性、耐高温、耐酸碱和抗盐钙等性能,在食品、医药、采油、纺织、造纸和陶瓷等二十多个行业中有着十分广阔的用途。黄原胶的工业化生产是采用微生物发酵来制取的,选择合适的微生物菌种,调配含碳源培养液,在一定环境条件下发酵即得黄原胶混合物,再经分离、提纯等后加工制得产品。黄原胶是一种不会凝胶的多糖,易溶于水,水溶液呈透明胶状,具有一系列独特的性能:

(1)流变性:黄原胶具有显著的流变性,对悬浮、分散、乳化等起稳定作用。

(2)增黏效能:黄原胶可溶于冷水或热水中,在低浓度下有很高的黏度,例如浓度为0.5%的黄原胶液黏度已有300mPa·s,2%浓度时已不能流动。

(3)黏度稳定:热对其黏度的影响较小,也不受pH值变化的影响。

(4)相容性好:可与大多数的天然、合成增稠剂(如海藻酸钠、淀粉等)相容混合,也能与高浓度的盐类相容。目前主要用在纺织印染中,作黏附剂、载色剂、匀染剂、上光剂、上胶剂等。

在纺织经纱上浆中的应用正在探索开发,可作为特种纤维(陶瓷纤维、玻璃纤维

等)的辅助黏附剂,上浆温度可调节的范围大。对某些黏度波动大的主体浆料,略加微量的黄原胶,即能取得黏度稳定的效果。

(六)海藻胶

海藻是生长在海水中藻类的总称,种类繁多,海藻中含有具较高经济价值的物质,如褐藻胶、角叉胶(鹿角胶)和琼胶等。海藻胶的主要化学组分是各种多糖,有醛糖、糖醛酸或多糖酯,在纺织工业中作为经纱上浆剂和印染糊料应用。

褐藻酸钠:褐藻酸钠是通过酸化法或钙化法从褐藻中提取的。

上浆性能:褐藻酸钠是阴离子型浆料,对天然纤维有一定黏附性,也具有成膜能力,薄膜机械性能比淀粉好,但仍感刚硬,弹性差,在上浆工艺中,要求配合某些辅助材料。褐藻酸钠浆液的性能在许多方面不同于淀粉浆,调浆及上浆工艺应采取相应措施:

(1)褐藻酸钠浆需添加增塑剂,使浆膜柔韧可挠,一般常用乳化油。

(2)褐藻酸钠溶液具有低浓高黏特征,表面张力大,浸透性差,属被覆性浆料。在相似条件下,褐藻酸钠的浸透力比淀粉浆低20%~30%,必要时在褐藻酸钠浆的配方中,可添加阴离子或非离子型表面活性剂。

(3)上浆温度主要由褐藻酸钠溶液的黏度变化及浸透力之间的相互关系来确定。由黏度一温度关系的试验结果及生产实践证明,上浆的浆液温度掌握在80~85qC之间为宜。但是,也有不少生产厂为了提高浆液的浸透性、有利于浆液的输送和提高烘燥效率,采用高温度、低黏度的上浆工艺,温度掌握在96~98℃之间,这时应注意黏度的变化。

(4)浆液的pH值宜为7~8,一般掌握在微碱性。pH值若低于7,黏度逐渐增加。酸性较强时,褐藻酸钠将析出不溶性褐藻酸,浆液呈凝胶状,不能用于上浆。

(5)褐藻酸钠浆一般不宜混用滑石粉,因褐藻酸钠本身颗粒细小、体积质量又低,对滑石粉的胶体保护能力很弱,若混用滑石粉必然会产生大量的沉淀。

(6)褐藻酸钠是多糖类物质,干燥的多糖类物质,对一般的胰酶系统所产生的霉菌,有良好的抵抗能力,

但潮湿的或溶液状态的褐藻酸钠,很易受微生物侵袭变质,常需加人防腐剂,可用碱性的防腐剂——2-萘酚。

(7)褐藻酸钠浆液在调浆或上浆过程中易起泡沫。这是因为从各种褐藻提取褐藻酸钠的过程中,使产品含有一定量的Na2CO3,在高温或低pH值时会分离出CO2气体。另外,褐藻酸钠被微生物侵蚀,腐败变质,实质是多糖被微生物吸收分解,也会放出C02气体;机械搅拌、压浆辊包布的挤压等也都是褐藻酸钠浆液起泡的原因。起泡时,加入少量硬脂酸钠或乳化油,泡沫基本上可消除。

(8)褐藻酸钠的亲水性强,吸湿性高,浆纱回潮率应控制得低一些,纯棉纱回潮率以5%~7%为宜。织造车间的相对湿度也应低一些,以免浆纱发软。

如上所述,褐藻酸钠浆料是一种低浓高黏的浆料,加上黏度差异大,含固量不可能高,纯褐藻酸钠浆的上浆率也不可能很高。为了达到一定的上浆率,保证纱线上具有一定厚度的浆膜,在配方工艺设计上,不能单纯以浆液黏度为标准,还应设法保持必要的含固量。对低特高密织物,要求较高的上浆率,可适当混用淀粉或PVA。

褐藻酸钠上浆工艺应采取高速搅拌调浆,使褐藻酸钠颗粒均匀、充分溶解。常采用以定量定积为主,同时参照黏度、含固量的调浆方法。为使浆纱生产稳定,保证浆纱质量,一般使用低黏度、轻上浆、高温度、重被覆的工艺路线。褐藻酸钠与其他水溶性高分子化合物有良好的混溶性,常用于混合浆液。

未经次氯酸盐漂白处理的褐藻胶,在调浆过程及浆槽中会有一股腥味,影响劳动环境,纺织厂宜用漂白过的产品。在调浆过程中,有时也可加入2%~6%(对褐藻酸钠质量的比例)焦亚硫酸钠,以减少腥味。褐藻酸钠浆液可用于中特、低特棉纱上浆,也适用于粘胶短纤纱或粘胶丝上浆,并可与PVA或丙烯酸类浆料混合用于涤/棉纱上浆。褐藻酸钠价格较高,使其应用受到一定限制。

(七)聚酯浆料

目前,短纤经纱上浆所用合成浆料主要是聚乙烯醇(PV

A)。PVA对聚酯纤维黏附力小,且退浆困难,退浆废液中的PVA难以生物降解,环境污染大,国内外正大力倡导不用PVA。由于聚酯浆料具有与聚酯大分子相似的化学结构,根据“相似相容”理论,对聚酯纤维有较高的黏附力,同时在分子结构中引入了水溶性基团,使其具备了更好的水溶性,便于退浆。

聚酯浆料是由对苯二甲酸与二元醇及其他有机化合物共聚而成,浆料中含有-NH2,—0H,-C00-等基团,具有含固量高、水溶性好、黏度低、渗透性好、对聚酯纤维黏附性好等优点,而且浆膜柔软光滑,韧性大,抗拉强度高,吸湿性能好,对涤/棉纱、纯棉纱有良好的黏附性能,能部分替代或完全替代PVA浆料,可减少后处理时产生的污染。但在浆膜强度、伸长等方面略不如PVA,有待进一步研究。

(八)特种浆料

是用于特种纤维材料的经纱上浆以及在特种要求或特种加工方式上应用的浆料,当前较成熟的有以下几种特种浆料。1.聚乙二醇和聚氧乙烯聚乙二醇和聚氧乙烯在化学工业和高分子合成工业内常把它们作为两大类水溶性高分子材料。从化学结构和制取的原料上,聚乙二醇和聚氧乙烯都是由环氧乙烷与水或乙二醇逐步加成而制得的。聚乙二醇和聚氧乙烯的区别是:相对分子质量低于2万的叫聚乙二醇;高于2万的被列为聚氧乙烯。因而在外观形态上:聚乙二醇呈液态到蜡状固态;而聚氧乙烯一般是粉末状或粒状固体。在纺织工业中主要是将聚乙二醇用于经纱处理剂,目的是废除经纱上浆工序。当前在开发低特羊毛单纱上浆的浆料时,聚乙二醇是首选浆料,因为它可低温上浆,这对羊毛纤维来说是很重要的。聚氧乙烯主要是用于织物加工的涂料以及利用聚氧乙烯的“抽丝性”纺制成水溶性纤维,用于高档织物的纺织加工和医用等特种纺织品。聚乙二醇在纺织工业中用途很广,它们的脂肪酯常用作纺纱、针织、印染部门的润滑剂,具有良好的润滑和柔软效果,相对分子质量较高

的产品也作为纱线上浆剂,具有良好的黏附性能和成膜性,例如给用于轮胎的人造纤维上浆,可改善与橡胶的黏结性。能给疏水性纤维如锦纶、涤纶纱线以耐磨、润滑和抗静电的复合性能。利用它的低温水溶解的特点,可用于必须低温上浆的纤维(例如:粘胶纤维和羊毛),也有一些文献称它为“冷上浆剂”。鉴于它的熔点处于50~60℃,称为合成蜡,可用它的本体上浆,只需吹冷风,室温时凝固,不必再烘燥。

利用空气或氧,对乙烯进行氧化,可得氧化乙烯(即环氧乙烷)。聚氧乙烯的浆膜坚韧,弹性好,成膜后仍有高的水溶性,易于退浆。作为水溶性原料,聚氧乙烯的吸湿性非常低,当相对湿度低于85%时,其吸湿量很小。即使相对湿度在90%~95%时,尽管吸湿量有增加,但薄膜表面几乎不发黏。因此,在通常织造条件下(RH65%~80%,20~30℃),浆膜不会变黏,能保持良好的机械性能。聚氧乙烯的生化需氧量(BOD)很低,对环境污染较轻。

经纱上浆是聚氧乙烯应用的一方面,聚氧乙烯对许多纤维具有优异的黏附性,如醋酯丝、涤棉混纺纱、精梳毛纱等,少量上浆就能达到高的织造效果,尤其是对玻璃纤维与碳纤维具有良好的黏附性,可作为这些纤维的上浆剂与整理剂。聚氧乙烯在纺织工业中另一个用途是抽成单丝,制成水溶性纤维,与其他纤维混纺制得高档的纺织品。

2.聚乙烯甲基醚聚乙烯甲基醚是由乙炔与甲醇,在催化作用下,发生乙烯基化加成反应,得到乙烯甲基醚,再经聚合而成。

聚乙烯甲基醚是一种非离子型水溶性高分子化合物,可溶解于水,水溶液呈饴糖状。与甲基纤维素相似,在低温下能完全溶解于水,温度升高到33~35℃以上,则形成凝胶析出。略高于析出温度时,聚乙烯甲基醚水溶液即发生沉淀,但若加入乳化剂,仍可保证胶体状态。因此,用于高温上浆时,必须添加适宜的乳化剂。聚乙烯甲基醚可溶于许多有机溶剂(例如醇类、胺类

等),遇到电解质会析出沉淀或凝固。形成的薄膜柔软,烘燥过程中浆膜的再黏性强,不宜单独用于上浆。这种浆料与一般浆料有良好的混溶性,也容易与其他不饱和单体共聚,制成共聚浆料。

3.聚乙烯吡略烷酮聚乙烯吡咯烷酮(PolyVinylPyrrolidone)简称PvP,是一种非离子型的水溶性高分子化合物,具有水溶性高分子化合物的一般性质,如胶体保护作用、成膜性、黏结性、增溶或凝聚丙烯酰胺作用等。但其最具特色,并受到人们重视的是其优异的溶解性和生物相容性。在合成高分子化合物中,像聚乙烯吡咯烷酮这样既能溶于水,又能溶于大部分有机溶剂,毒性低、生物相容性好的品种并不多见。它的优异性能,使其价格虽然较贵,但仍然得到越来越广泛的应用,特别是在医药、食品、化妆品这些与人们健康密切相关的领域中。

聚乙烯吡咯烷酮对许多物质的表面有优异的黏附能力,如对玻璃、金属及塑料,是玻璃纤维、金属纤维等特种纤维的优良浆料,也可用于三醋酯丝及特种纤维上浆。

二、助剂

助剂是为了改善某些黏着剂的不足,使浆液获得优良的综合性能的辅助材料。助剂很多,但用量一般很少,选用时要考虑其相容性和调浆操作方便。

(一)淀粉分解剂

分解的目的是增加淀粉浆的流动性,降低黏度,为经纱均匀吸浆创造良好条件。其原理是利用淀粉大分子的化学不稳定性,使用相应的化学试剂、物理方法或生物方法,降低它的相对分子质量,破坏它的颗粒结构。常用的淀粉分解剂有酸性、碱性和氧化分解剂。

图3—3所示为小麦淀粉加入碱性分解剂硅酸钠及不加硅酸钠的黏度变化曲线。曲线反映了淀粉分解剂使淀粉大分子水解,降低大分子的聚合度和黏度,使浆液达到适于经纱上浆的良好流动性和均匀性,降低淀粉的糊化温度,缩短淀粉浆液达到完全糊化状态所需的时间,从而缩短浆液调制时间。

1.碱性分解剂碱在高温及氧存在的条件下使淀粉大分子裂解,黏度下降,起到分解作用。使用碱

分解剂时操作比较方便,分解作用缓和,有利于黏度稳定。常用的碱性分解剂有硅酸钠和氢氧化钠。硅酸钠的用量一般为淀粉质量的4%~8%。氢氧化钠的用量为淀粉质量的0.50k,~1%。

2.酸性分解剂和氧化分解剂酸性分解剂和氧化分解剂一般用于天然淀粉的变性加工,产品为酸解淀粉和氧化淀粉。淀粉的大分子遇酸后迅速发生水解反应,淀粉浆液黏度下降,渗透性增大。纺织厂应用的酸性分解剂有盐酸(用量为淀粉质量的0.2%~0.3%)、硫酸(用量为淀粉质量的0.4%~0.5%)等。

氧化分解剂使淀粉中的羟基氧化成羧基,浆液的黏度下降,淀粉对水和纤维的亲和力增加。氧化分解剂有氯胺T(用量为淀粉质量的0.4%~O.5%)、次氯酸钠(有效氯质量为淀粉质量的0.5%~1.2%)、漂白粉(有效氯质量为淀粉质量的0.12%)。

3.生物酶分解剂生物酶分解剂是应用酶在一定温度范围内与淀粉发生反应,使淀粉大分子1,4一键分裂,淀粉降解,黏度降低。常在淀粉调浆时加入生物酶分解剂,酶的反应条件通常为pH=5~6,温度50—60℃最为适宜,引发效能也最高。当达到所需的分解度时,升高温度(85~95cC)维持15~30min,将酶杀死,停止分解反应。目前应用较多的生物酶分解剂为DDF,其用量为淀粉的5%。

(二)浸透剂

浸透剂即润湿剂,是一种以润湿浸透为主的表面活性剂。经纱通过浆槽时,浆液向经纱内部的浸透扩散程度与浆液的表面张力有关。表面张力越小,浸透扩散能力越强,在浆液中加入少量浸透剂的作用是使浆液表面张力降低,增加浆液与经纱界面的活性,改善浆液的浸透润湿能力。

用于经纱上浆的浸透剂一般为阴离子型和非离子型表面活性剂。阴离子型表面活性剂宜在中性及弱碱性中使用,非离子型表面活性剂宜在酸性浆液中使用。

浸透剂一般用于疏水性合成纤维上浆。在棉纤维的细特、高捻或精梳纱上浆时亦可使用,以加强浸透

上浆的效果,其用量为黏着剂的1%以下。

(三)柔软润滑剂

浆液中加入柔软润滑剂的目的是改善浆膜性能,使浆膜具有良好的柔软、平润性,降低摩擦系数,赋予浆膜更好的弹性,以减少织造时的经纱断头,提高织机效率。

1、浆纱油脂常用的柔软、润滑剂多数为油脂类物质,以动物油脂为主,它具有柔软、润滑为一体的性质。油脂的作用是使黏着剂分子链问松弛,从而增加其可塑性,降低浆膜的刚性,增加弹性伸长,同时还具有降低纱线与经停片、综丝和钢筘之间的摩擦系数的作用。

浆纱用油脂要求性质均匀稳定,一般是以多种动物油脂(牛油、羊油等)的混合物,经氢氧化钠在一定温度下部分皂化而成的,具有一定熔点、密度、皂化值、碘值及酸值范围的化合物,呈固态或半固态,以适应浆纱工艺的要求。有时为了改善其乳液稳定性,还加入一些起分散乳化作用的表面活性剂。

油脂的用量一般为黏着剂干重的2%~8%,高密细特织物用量可适当增加,以淀粉类为主体的黏着剂,油脂用量较化学浆料为高。

2.固体浆纱蜡片固体浆纱蜡片(柔软润滑剂)是用于各类经纱上浆的新一代柔软润滑剂,有效成分几乎达100%。它是由动、植物油脂经氢化精制而成,并根据纤维的特性和上浆的要求,添加有抗静电剂、消泡剂、增塑剂等,一般不含矿物石蜡。是一种高效柔软润滑剂,具有良好的柔软润滑性、抗静电性和增塑性,是纺织经纱上浆较优良的柔软润滑剂,也可作为浆纱后上蜡用。主要质量指标为:色泽和外观为白色或淡黄色片状或块状固体,有效成分>99.0%,不溶物≤0.1%,pH值为7左右,能分散在60℃以上的热水中,熔点47~55℃。固体浆纱蜡片一般用量为主浆料重的5%~9%。

3.浆纱油剂浆纱油剂是由高纯度的矿物油和多种表面活性剂、抗静电剂等复配而成的。矿物油是一种卓越的润滑剂,对纱线具有良好的平滑作用,可降低浆纱的摩擦系数,改善浆纱的导电性能,

但柔软作用较差,对纱线几乎无任何柔软作用。用量一般为黏着剂量的2%~3%,亦可根据织物经纱上浆要求增减。

(四)抗静电剂疏水性合成纤维吸湿性差,是电的不良导体,在浆纱和织造过程中容易形成静电聚积,以至纱线毛茸耸立,在开口运动时与相邻经纱互相缠连,影响织造顺利进行。为克服这一缺点,在浆液中加入少量以消除静电为主的表面活性剂,不仅能起到良好的抗静电效果,而且还使浆膜平滑。作为抗静电剂的表面活性剂有离子型和吸湿型两种,离子型抗静电性能比吸湿型抗静电剂好,如抗静电剂SFNY、静电消除剂SN等。

(五)防腐剂

浆料中的淀粉、油脂、蛋白质等都是微生物的营养剂。坯布长期储存过程中,在一定的温度、湿度条件下容易发霉。在浆料配方中加入一定量的防腐剂,可以抑制霉菌的生长,防止坯布储存过程中的霉变。

浆纱常用防腐剂有2-萘酚、NL-4防腐剂、霉菌净等。在碱性浆液中,2一萘酚的用量一般为黏着剂质量的0.2%~0.4%,酸性浆中为0.15%。0.3%。NL一4防腐剂主要成分为二羟基二氯二苯基甲烷,又称双氯酚,简称DDM,具有较强的杀菌能力,用量同2一萘酚。霉菌净无臭味、耐高温、不易燃、无腐蚀性,是一种高能低毒的防腐剂,对多种霉菌有良好的抑制作用,防腐效果比2一萘酚高50—60倍,在淀粉浆中使用时,用量为淀粉质量的万分之一。

(六)吸湿剂

吸湿剂的作用是提高浆膜的吸湿能力,使浆膜的弹性、柔软性得到改善。合成浆料的浆膜一般具有良好的弹性和柔软性,因此浆料配方中不必使用吸湿剂。淀粉浆膜的缺点是脆硬,过于干燥时会脆裂、落浆。在冬季干燥的条件下,当淀粉上浆率较高时,可以考虑在浆液中加入适量的吸湿剂,以减少织造过程中经纱的脆断现象。

常用的吸湿剂甘油是无色透明略带甜味的黏稠液体。甘油的使用量一般为淀粉用量的1%~2%。此外,具有大量亲水性基团的表面活性剂也可作为吸湿剂使用。

(七)消

泡剂

浆液起泡不仅给浆纱操作带来不便,而且会引起轻浆或上浆不匀等疵点。浆液中的泡沫是由液体薄膜包围气体而产生,浆液起泡的原因很多,如PVA浆的使用、调浆的水质、浆液中蛋白质含量等,黏度大的浆液中“泡沫寿命”也长,一旦泡沫产生之后,就难以自然消除。当浆液中泡沫生成之后,分批加入少量油脂类柔软剂,可以作为消泡剂降低气泡膜的强度和韧度,使气泡破裂。常用的有松节油、辛醇、硅油、可溶性蜡等。

(八)溶剂

调浆通常以水作溶剂,一般洁净的地下水、自来水是常用的调浆水。

根据水中钙、镁盐类含量的多少,将水分为硬水和软水,以水的硬度来衡量。我国水的硬度表示方法为:1L水中含有相当于10mg的氧化钙盐的硬度称为1度。8度以下称为软水,8度以上称为硬水。

调浆用水以中等硬度的水为宜。用软水调浆时,浆液易起泡沫,特别是当有表面活性剂类辅助浆料存在时,起泡现象更为严重。而硬水中的盐类会与浆料配方中某些成分生成不溶性盐,这些盐类物质会在浆纱上形成“锈斑”,退浆工序中难以消除,导致印染疵点。


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