淀粉浆料
玉米、小麦等是一种再生植物,玉米是淀粉生产的最重要来源,所以天然淀粉的 资源丰富、价格低廉,对纤维素纤维等亲水性纤维具有良好的粘附性,作为经纱上浆的 主要浆料,已有悠久的历史,但由于受品种、土壤、气候、提取技术及方法等众多因素 的影响,它的质量不稳定。此外,由于淀粉大分子本身的结构缺陷,而使其不能符合众 多纤维的上浆要求,不足之处有浆膜粗糙、脆硬、耐磨性差;浆液粘度高且稳定性差, 使它的应用受到许多限制。具体原因有:
(1)天然淀粉分子的相对分子质量大,浆液流 动性差;由环状结构的葡萄糖剩基构成的淀粉大分子链,导致其柔顺性差,玻璃化温度 高,浆膜脆硬
(2)当天然淀粉的浓度为4%时,糊化后冷却至室温的浆液将形成可塑 性的凝胶,因而经纱往往上浆需要在高温下进行;
(3)天然淀粉浆液对疏水性纤维粘附力差。为适应现代高速浆纱机上浆工艺的要求,淀粉浆液必须要求在较高浓度时仍具有 一定的流动性,即在经纱需要的强力下,要求浆液粘度低而且稳定,浸透性强,具有良 好的浆膜性能以保证织造效率,还要求易于退浆等。
为了克服天然淀粉存在的缺点,发挥它源广、价廉、易生物降解的特性,人们对天 然淀粉进行了一系列的变性,使淀粉资源得到了较充分的应用。现在它已在纺织工业、 食品工业、造纸、医药等部门中成为不可缺少的原材料。根据将天然淀粉进行变性后应 用于浆料中的状况,主要可分为三个阶段,人们把它划分为第一、二、三代变性淀粉。
(1)第一代变性淀粉:
酸解淀粉、氧化淀粉和糊精等。该类淀粉的研究始于十九 世纪,主要是用酸或氧化剂或加热方法使天然淀粉大分子降解,以达到降低粘度、增加 流动性的目的。国内在上世纪60年代初开始研究并少量应用,80年代初开始广泛用于 经纱上浆。氧化淀粉和酸解淀粉变性方法简单,成本,适应面广,目前它们仍然在 普通织物的经纱上浆中仍占相当一部分。
(2)第二代变性淀粉:
主要是醚化淀粉、酯化淀粉,交联淀粉和阳离子淀粉等。 这类淀粉主要是通过在淀粉大分子的羟基上引入一些基团,使淀粉大分子之间的相互作 用力削弱;有的也改善了与合成纤维的相溶性和浆膜的柔韧性。第二代变性淀粉的研究 虽然也开始于十九世纪末,但较系统的研究是在二十世纪初,在40.50年代开始有工业 化应用,我国主要在上个世纪30年代初进行研究,并逐步在纺织工业上应用。目前 这类变性淀粉已成为纺织厂常用的主体浆料,而其中以磷酸酯淀粉浆料的用量,一 般用于棉、麻及其混纺纱的上浆。
(3)第三代变性淀粉:
以接枝淀粉为主。这是新出现的一种变性淀粉,它是在淀 粉大分子链上引入具有一定聚合度的高分子化合物,从而使最终产品具有淀粉及合成物的优点,即使淀粉不仅保持有良好的亲水性,而且对合成纤维有优良的粘附性,从而可 在合成纤维混纺纱中作为主体浆料应用。国外早在20世纪初就开始研究接枝变性淀粉, 由于它有诸多优异性能,引起国内外专家的关注,国内在淀粉接枝共聚方面也作了大量 研究,这些研究在造纸、石油、采矿与冶金、环保及新材料等领域已有应用。但因性能、 价格原因,在纺织经纱上浆方面还没有广泛使用,所以目前仍然是淀粉浆料研究中的一 个热点。但研究接枝淀粉其中一个最关键的就是寻找一种有效的引发剂,在淀粉大分 子链上产生活性基,主要有化学引发和物理方法引发。化学引发方法应用最多的引发荆 是Mino和高铈硝酸铵或其它高铈盐;物理引发方法中使用较多的是辐射引发,即是指 在高能射线辐照下或电子束照射淀粉,产生游离基,引发的接枝聚合反应。另外紫外光 引发接枝聚合和微波技术应用也取得了一定的进展。
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