漿料
為使漿紗獲得理想的上漿效果,漿液及其成膜之后在下列各方面應具備優良的性能。
漿液性能:化學物理性質的均勻性和穩定性,漿液在使用過程中不易起泡,不易沉淀,遇酸、堿或某些金屬離子時不析出絮狀物;對纖維材料的親和性及浸潤性;適宜的粘度。
漿膜性能:對纖維材料的粘附性;強度、耐磨性、彈性、可彎性;適度的吸濕性,可溶性;防腐性。
但是,很難找到某種漿料能兼有優良的上述各項性能。為此,漿液中既有作為基本材料的粘著劑,也有起輔助作用的各種助劑,揚長避短,起到理想的綜合效果。
一、粘著劑
粘著劑是一種具有粘著力的材料,它是構成漿液的主體材料(除溶劑水外),漿液的上漿性能主要由它決定。粘著劑的用量很大,因此選用時除從工藝方面考慮外,還需兼顧經濟、資源豐富、節約用糧、減少污染等因素。
漿紗用的粘著劑分為天然粘著劑、化學粘著劑、合成粘著劑三大類,如表3-1所示。
下面就幾種常用的粘著劑作簡要介紹。
(一)淀粉
淀粉作為主粘著劑在漿紗工程中應用已有很久歷史。它具有良好的上漿性能,并且資源豐富,價格低廉,退漿廢液易處理,也不易造成環境污染。目前,漿紗生產中廣泛使用的淀粉粘著劑一般為天然淀粉和變性淀粉。
1.天然淀粉
天然淀粉(以下簡稱淀粉)有很多種,紡織生產中常用的為小麥淀粉、玉蜀黍淀粉、馬鈴薯淀粉、米淀粉、木薯淀粉等。
(1)淀粉的一般性質
淀粉是由許多個α葡萄糖分子通過α型甙鍵連接而成的縮聚高分子化合物,它的分子式為(C6H10O5)n。淀粉有直鏈淀粉和支鏈淀粉,直鏈淀粉能溶于熱水,水溶液不很粘稠,直鏈淀粉形成的漿膜具有良好的機械性能,漿膜堅韌,彈性較好。
支鏈淀粉不溶于水,在熱水中膨脹,使漿液變得極其粘稠,所成薄膜比較脆弱。淀粉漿的粘度主要由支鏈淀粉形成,使紗線能吸附足夠的
直鏈淀粉和支鏈淀粉在上漿工藝中相輔相成,起到各自的作用。
表3-1漿紗用粘著劑分類表
天然粘著劑 |
化學粘著劑 |
合成粘著劑 |
|||
植物性 |
動物性 |
纖維素衍生物 |
變性淀粉 |
乙烯類 |
丙烯酸類 |
各種淀粉: 小麥淀粉、玉蜀黍淀粉、米淀粉、甘薯淀粉、馬鈴薯淀粉、橡子淀粉、木薯淀粉 海藻類: 褐藻酸鈉 植物性膠: 阿拉伯樹膠、白芨粉、田仁粉、槐豆粉 |
動物性膠—魚膠、明膠、骨膠、皮膠 甲殼質—蟹殼、蝦殼等變性粘著劑 |
羧甲基纖素(CMC)、甲基纖維素(MC)、乙基纖維素(EC)、羥乙基纖維素(HEC) |
轉化淀粉——酸化淀粉、氧化淀粉、可溶性淀粉、糊精淀粉衍生物——變聯淀粉、酯化淀粉、醚化淀粉、陽離子淀粉、接枝淀粉——淀粉的丙烯腈接枝共聚物,淀粉的水溶性接枝共聚物,淀粉的其它接枝共聚物 |
聚乙烯醇(PVA) 乙烯類共聚物—醋酸乙烯-丁烯酸共聚物、乙烯酸-馬來酸共聚物、醋酸乙烯-馬來酸共聚物 |
聚丙烯酸、聚丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、丙烯酸酯類共聚物 |
(2)淀粉漿的粘度
漿液的粘度是描述漿液流動時的內摩擦力的物理量。粘度是漿液重要的性質指標之一,它直接影響了漿液對經紗的被覆和浸透能力。粘度越大,漿液越粘稠,流動性能就越差。這時,漿液被覆能力
在CGS制中,粘度的單位是泊(P),1P等于100cP(厘泊)。20℃時,水的粘度為1.0087cP。
在國際單位制中,粘度單位為帕·秒(Pa·s)。1P等于0.1Pa·s或1cP等于1mPa·s。泊和帕·秒都是絕對粘度單位。
在度量分散液體的粘度時,也可以使用相對粘度值ηr,其物理意義是分散液體的絕對粘度(η)與介質的絕對粘度(η0)之比
實驗室中,漿液的粘度一般以烏式粘度計和旋轉式粘度計測定。前者測得的是相對粘度,后者測得的是絕對粘度。在調漿和上漿的生產現場,一般使用黃銅或不銹鋼制成的漏斗式粘度計,試驗時,漏斗下端離漿液液面高約10cm,以漿液從漏斗式粘度計中漏完所需時間的秒數來衡量漿液粘度。
圖3-3描述了幾種淀粉漿液的粘度變化曲線。不同的淀粉種類,由于其支鏈淀粉含量不同,于是粘度也不同。含量高者,粘度亦大。
據上述分析可知:為穩定上漿質量,控制漿液對經紗的被覆和浸透程度,漿液用于經紗上漿宜處于粘度穩定階段。在淀粉漿液調制時,漿液煮沸之后必須悶煮30min,待達到完全糊化之后,再放漿使用。同時,一次調制的漿使用時間不宜過長,玉蜀黍淀粉一般為3~4h。否則,在調漿和上漿裝置中,由于長時間高溫和攪拌剪切作用,漿液粘度會下降,從而影響上漿質量。
(3)淀粉漿的浸透性
未經分解劑分解作用的淀粉漿粘度很高,浸透性極差,不適宜經紗上漿使用。經分解劑分解作用后,部分支鏈淀粉分子鏈裂解,漿液粘度下降,浸透性能得以改善。
經分解劑分解后的小麥淀粉和玉蜀黍淀粉漿液浸透性均較好,適用于細特高密棉織物的經紗上漿。
(4)淀粉漿的粘附
淀粉大分子中含有羥基,因此具有較強的極性。根據“相似相容”原理,它對含有相同基團或極性較強的纖維材料有高的粘附力,如棉、麻、粘膠等親水性纖維,相反,對疏水性纖維的粘附力就很差,不能用于純合纖的經紗上漿。
(5)淀粉漿的成膜性
淀粉漿的漿膜一般比較脆硬,漿膜強度大,但彈性較差,斷裂伸長小。玉蜀黍淀粉的漿膜機械性能優于小麥淀粉,其強度較大,彈性也稍好,因此玉蜀黍淀粉上漿效果比小麥淀粉好。但是,玉蜀黍淀粉漿膜手感粗糙,上漿率不宜過高。
以淀粉作為主粘著劑時,漿液中要加入適量柔軟劑,以增加漿膜彈性,改善漿紗手感。柔軟劑的加入可增加漿膜彈性、柔韌性,但漿膜機械強度亦有所下降。為此,柔軟劑加入量應適度。淀粉漿膜過分干燥時會發脆,從紗身上剝落,在氣候干燥季節,車間濕度偏低時,漿液中要適當添加吸濕劑,以改善漿膜彈性,減少剝落。
2.變性淀粉
以各種天然淀粉為母體,通過化學、物理或其它方式使天然淀粉的性能發生顯著變化而形成的產品稱為變性淀粉。
淀粉大分子結構中甙鍵及羥基決定著淀粉的化學、物理性質,也是各種變性可能的內在因素。淀粉的變性技術不斷發展,變性淀粉的品種也層出不窮。各種變性淀粉的變性方式及變性目的如表3-2所示。
表3-2各種變性淀粉的變性方式及變性目的
變性技術發展階段 |
第一代變性淀粉 ——轉化淀粉 |
第二代變性淀粉 ——淀粉衍生物 |
第三代變性淀粉 ——接枝淀粉 |
品種 |
酸解淀粉,糊精,氧化淀粉 |
交聯淀粉,淀粉酶,醚化淀粉,陽離子淀粉 |
各種接枝淀粉 |
變性方式 |
解聚反應 氧化反應 |
引入化學基團或低分子化合物 |
接入具有一定聚合度的合成物 |
變性目的 |
降低聚合度及粘度,提高水分散性,增加使用濃度(高濃低粘漿) |
提高對合纖的粘附性,增加漿膜柔韌性,提高水分散性,穩定漿液濃度 |
兼有淀粉及接入合成物的優點,代替全部或大部分合成漿料 |
下面介紹幾種常用的變性淀粉。
(1)酸解淀粉
變性原理。在淀粉懸濁液中加入無機酸溶液,利用酸可以降低淀粉分子甙鍵活化能的原理,使淀粉大分子斷裂,聚合度降低,形成酸解淀粉。酸解反應時及時地用堿中和,終止分解反應,控制淀粉的降解程度,是提高酸解淀粉質量的關鍵。
上漿性能。酸解淀粉的外觀和原淀粉基本相同。在水中經加熱后,酸解淀粉粒子容易分散,也容易達到完全糊化狀態。由于淀粉粒子膨脹較小,分子量明顯降低,故成漿后漿液粘度低,流動性好,但粘度穩定性比原淀粉略有下降。酸解淀粉漿膜較脆硬,與原淀粉相似。漿液對親水性纖維具有很好的粘附性,在混合漿中可代替10%~30%的合成漿料,是一種適宜于一般混紡紗上漿的變性淀粉漿料。
(2)氧化淀粉
變性原理。氧化淀粉是用強氧化劑對淀粉大分子中甙鍵進行氧化斷裂,并使其羥基氧化成醛基和羧基所形成的產品。氧化后,淀粉大分子得到裂解,聚合度下降,并含有羧基基團,羧基的存在是氧化淀粉的結構特點。
上漿性能。氧化淀粉外觀為色澤潔白的粉末。成漿后粘度低,流動性好,浸透性強,粘度穩定性好,不易凝膠,與原淀粉相比,它對親水性纖維的粘附性有所提高,形成漿膜比較堅韌,是棉紗,粘膠紗的良好漿料。
(3)酯化淀粉
變性原理。淀粉大分子中的羥基被化學
酯化淀粉的酯化程度以取代度(縮寫成DS)表示,取代度是指淀粉大分子中每個葡萄糖基環上羥基的氫被取代的平均數,取代度的數值在0~3之間。
上漿性能。淀粉大分子中帶有疏水性酯基后,對疏水性合成纖維的粘附性、親和力加強。因此從原理上說,這類漿料對聚酯纖維混紡或純紡紗有較好的上漿效果。與磷酸酯淀粉相比,醋酸酯淀粉和聚酯纖維的溶度參數比較接近,因此上漿效果比磷酸酯淀粉為好,也較為實用。
醋酸酯淀粉和磷酸酯淀粉的漿液粘度穩定,流動性好,不易凝膠,漿膜也較柔韌,可用于棉、毛、粘膠、滌棉混紡紗上漿。用于毛紗及粘膠紗上漿時,為防止高溫對這類纖維的損傷而采取的較低溫上漿,正是利用了該漿液凝膠傾向弱的特點。
(4)醚化淀粉
變性原理。淀粉大分子中的羥基被各種試劑(鹵代烴、環氧乙烷等)醚化,生成的醚鍵化合物稱為醚化淀粉。醚化淀粉除保留原有淀粉化學結構外,還引入了醚化基團。醚化基團的數量反映了淀粉的醚化程度,對醚化淀粉性質有很大影響。醚化淀粉的醚化程度亦以取代度表示。用于經紗上漿的醚化淀粉有羧甲基淀粉(CMS)、羥乙基淀粉(HES)、羧丙基淀粉等。
上漿性能。醚化淀粉的親水性和水溶性改善程度與取代基性能及取代度有關。取代度過低,水溶性改善不明顯;相反,則水溶性良好,溶解速度快,但成本提高。醚化淀粉漿液粘度穩定,漿膜較柔韌,對纖維素纖維有良好的粘附性。低溫下漿液無凝膠傾向,故適宜于羊毛、粘膠紗的低溫上漿(55~65℃)。醚化淀粉具有良好的混溶性,加入一定量的醚化淀粉,能使混合漿調制均勻。
(5)交聯淀粉
變性原理。淀粉大分子的醇羥基與交聯劑的多元官能團形成二醚鍵或二酯鍵,使兩個或兩個以上的淀粉
上漿性能。交聯淀粉粘度熱穩定性好,聚合度增大,粘度也增加,漿膜剛性大、強度高、伸長小。漿紗中,一般使用低交聯度的交聯淀粉,進行以被覆為主的經紗上漿,如麻紗、毛紗上漿。也可與低粘度合成漿料一起,作為滌棉、滌麻、滌粘紗的混合漿料。
(6)接枝淀粉
變性原理。為了改善淀粉漿上漿漿膜脆、吸濕性差、對滌棉紗粘附力差的缺點,將改善淀粉漿上漿性能的高分子單體的低聚物接枝到淀粉大分子上,形成接枝淀粉。淀粉的接枝共聚是通過自由基反應來實現的,自由基是指含有未成對電子的原子和原子團,自由基因為含有未成對電子的游離價鍵,因而具有很充分的反應活性。淀粉的接枝就是應用物理和化學的方法使淀粉分子鏈產生自由基,在遇到高分子單體時,該自由基與一個單體結合,由于自由基具有可以傳遞的特點,因此這個單體與淀粉結合后,自由基就轉移到該單體上,然后該單體又和其它單體結合,自由基又轉移,這樣形成了鏈式反應,在淀粉主鏈上產生了一條由高分子單體構成的側鏈。
上漿性能。根據經紗上漿的要求,對淀粉進行接枝改性技術,可以使接枝淀粉兼有淀粉和高分子單體構成的側鏈兩者的長處,又平抑了兩者的不足,表現出優良的綜合上漿性能。譬如,以淀粉作為骨架大分子,把丙烯酸酯類的化合物作為支鏈接到淀粉上,所形成的接枝淀粉共聚物兼有淀粉和丙烯酸酯類漿料的特性。以丙烯酸酯或醋酸乙烯酯接枝的淀粉,可以對滌棉紗和合纖上漿,并且淀粉漿膜的柔軟性和彈性得到改善。與其它變性淀粉相比,接枝淀粉對疏水性纖維的粘著性、漿膜彈性、成膜性、伸度及漿液粘度穩定性均有很大提高,因此,接枝淀粉是最新一代的、從原理上說也是最有前途的一種變性淀粉,例如,應用接枝淀粉對滌棉紗上漿,可以替
變性淀粉還有許多種類。與天然淀粉相比,變性淀粉在水溶性、粘度穩定性、對合成纖維的粘附性、成膜性、低溫上漿適應性等方面都有不同程度的改善。應當指出,在經紗上漿中,變性淀粉的使用品種將越來越多,使用比例、使用量也會越來越大,以至完全替代聚乙烯醇漿料,是一種綠色漿料。
(二)動物膠
動物膠屬于硬朊類蛋白質,從動物骨、皮等結締組織中提取得到。動物膠是由各種氨基酸的羧基(-COOH)與相鄰的亞氨基(-NHR)首尾相連而成。動物膠可分為明膠、皮膠、骨膠等。精制品明膠無味、無臭、無色或帶黃色的透明體。皮膠呈棕色半透明狀,骨膠呈紅色綜色半透明狀。
動物膠主要在毛紗、粘膠絲或醋酯長絲等漿紗生產中使用。動物膠的上漿性能分述如下。
水溶性。動物膠在低溫水中不溶解,但能吸收水分而膨脹形成凝膠。將凝膠液加熱到70℃以上,因網狀分子裂解而溶解于水,成為水溶液。
粘度及浸透性。動物膠漿液的濃度和粘度之間,只有在濃度很低(1%~2%)時才維持正比關系。濃度增大后,粘度的增長速度遠高于濃度的增長速度,以至上漿的動物膠漿液對經紗的浸透能力較差。為此,漿液配方中需加入適量助劑,以改善漿液的浸透性能。動物膠有明顯的凝膠傾向,當漿液溫度降低時,粘度顯著增加,對紗線的浸透性能惡化。漿液溫度65~80℃時,粘度比較穩定,90℃時漿液粘度下降。因此,上漿溫度宜控制在65~80℃之間。
動物膠漿液的粘度與pH值關系如圖3-4所示。由圖可知:為穩定漿紗質量,生產中控制pH值為6~8,這時漿液的粘度大,穩定性也好。
粘附性。動物膠對纖維素纖維和蛋白質纖維具有良好的粘附性。
成膜性。動物膠漿液成膜比較粗硬,缺乏彈性,容易脆斷,因
霉變性。動物膠是微生物的培殖劑,因此漿液在30~40℃溫度下,十分容易霉變、腐敗,而當溫度在20℃以下或80℃時,由于細菌繁殖較慢,漿液不會發霉,因此,漿液不宜在30~40℃溫度下久存,使用中應采取防腐措施。
(三)纖維素衍生物
漿紗使用的纖維素衍生物有羧甲基纖維素CMC、羥乙基纖維素HEC、甲基纖維素MC等,其中又以CMC為常用漿料。
水溶性。CMC為一種高分子陰離子型電解質,具有(-COONa)基團,它的親水性、乳化性和擴散性都好。在調漿桶中以1000r/min的高速攪拌能溶解。
粘度。CMC的聚合度決定了其水溶液的粘度,聚合度越低,CMC在水中溶解的范圍越寬,經紗上漿中常用的CMC的聚合度300~500之間,在2%濃度、25℃時,它的粘度為400~600mPa·s。CMC漿液的粘度隨溫度升高而下降;溫度下降,粘度又重新回升。漿液在80℃以上長時間加熱,粘度會發生下降。CMC漿液的粘度與pH值有密切關系,在漿液pH值偏離中性時,其粘度逐漸下降,當pH<5時,會析出沉淀物。為此,上漿時漿液應呈中性或微堿性。
上漿性質。CMC分子中由于極性基團的引入,使它對纖維素纖維具有良好的粘附性和親和力。一般在純棉細特紗和滌棉紗上漿中使用。CMC漿液成膜后光滑、柔韌,強度也較高。但是漿膜手感過軟,以至漿紗剛性較差,在使用聚乙烯醇作為主漿料時,往往加入適量的CMC,以改善上漿后的漿紗分紗性能。CMC漿膜吸濕性較好。車間濕度大時,漿膜容易吸濕發軟、發粘。因此CMC漿料一般不作為主粘著劑使用。CMC漿液有著良好的乳化性能,能與各種淀粉、合成漿料及助劑進行均勻的混合,是一種十分優秀的混溶劑。在混合漿料中加入少量CMC作為輔助粘著劑,
(四)聚乙烯醇
聚乙烯醇,又稱PVA,是聚醋酸乙烯通過甲醇鈉作用,在甲醇中進行醇解而制得的產物。
醇解產物有完全醇解型和部分醇解型等幾種類型。前者稱完全醇解PVA,后者稱部分醇解PVA,完全醇解PVA的大分子側基中只有羥基(—OH),而部分醇解PVA的大分子側基中既有羥基(—OH),又有醋酸根(-CH3COO)。完全醇解PVA和部分醇解PVA的醇解度不同。完全醇解PVA的醇解度為(98±1)%;部分醇解PVA的醇解度為(88±1)%。
制造維綸的聚乙烯醇稱紡絲級聚乙烯醇,其醇解度在99.8%以上。漿料級聚乙烯醇的醇解度為87%~99%。聚合度為500~2000。但是,目前受PVA的生產限制,漿紗中使用的部分醇解PVA的聚合度為500~1200,完全醇解PVA的聚合度為1700,如完全醇解PVA1799的聚合度為1700,醇解度為99%。
1.PVA的一般性質
PVA為無味、無臭、白色或淡黃色顆粒。成品有粉末狀、片狀或絮狀,比重在1.21-1.34之間。
2.PVA的上漿性能
(1)水溶性
完全醇解PVA分子中盡管含有較多羥基,但大分子之間通過羥基已形成較強的氫鍵締合,以致對水分子的結合能力很弱,水溶性很差。在65~75℃熱水中不溶解,僅能吸濕及少量膨脹。在沸水中和在高速攪拌(1000r/min)的作用下,部分氫鍵被拆散,“游離”羥基數增加,水溶性提高,經長時間(1~2h)后充分溶解。部分醇解PVA的分子中有適量的醋酸根基團存在,醋酸根基團占有較大的空間體積,使羥基之間的氫鍵締合力削弱,在熱水中能被拆散,表現為良好的水溶性。部分醇解PVA在40~50℃溫度中溶解,經保溫攪拌能完全溶解
(2)粘度
PVA漿液的粘度和濃度關系在定溫條件下接近成正比;在定濃條件下,粘度和溫度關系接近于反比。漿液粘度還與PVA醇解度有著密切聯系,圖3-6所示為兩者的關系曲線。曲線表明:當醇解度為87%時,PVA溶解的粘度最小。

完全醇解PVA的溶液粘度隨時間延長逐漸上升,最終可成凝膠狀。部分醇解PVA的溶液粘度則比較穩定,時間延續粘度很少變化。PVA的粘度還與聚合度有關,聚合度越高,粘度越大。PVA漿液在弱酸、弱堿中粘度比較穩定,在強酸中則被水解,粘度下降。
(3)粘附性
不同醇解度的PVA漿液對不同纖維的粘附性存在差異。完全醇解PVA對親水性纖維具有良好的粘附性及親和力,部分醇解PVA對親水性纖維的粘附性則不及完全醇解PVA。由于大分子中疏水性醋酸根的作用,部分醇解PVA對疏水性)纖維具有較好的粘附性。而完全醇解PVA則很差,尤其是對疏水性強的滌綸纖維,見圖3-7所示。
(4)成膜性
PVA漿膜彈性好,斷裂強度高,斷裂伸長大,耐磨性好。其拉伸強度、斷裂強度及耐屈曲強度均較原淀粉、變性淀粉、CMC等漿料好。PVA聚合度越高,漿膜強度越高。由于大分子中羥基的作用,PVA漿膜具有一定的吸濕性能,吸濕性隨醇解度、聚合度的增大而減小,在相對濕度65%以上的空氣中能吸收水分,使漿膜柔韌,充分發揮其優良的力學機械性能。PVA漿液在靜止時,由于水分的蒸發,液面有結皮現象,漿紗時易產生漿斑,使織造時經紗斷頭增加。由于PVA漿膜的內聚力大于漿膜與經紗之間的粘附力,分紗時易破壞經紗表面的漿膜完整性,使毛羽增加。
現將CMC、PVA和淀粉的漿膜性能列于表3-3,以作比較。
表3-3不同粘著劑的漿膜性能
粘著劑 |
斷裂強度(cN) |
急緩彈性伸長(%) |
耐屈曲性(次) |
吸濕率(%) |
CMC |
713 |
28.5 |
1151 |
25.5 |
PVA |
645 |
93.0 |
10000以上 |
16.15 |
玉蜀黍淀粉 |
817 |
4.9 |
345 |
— |
小麥淀粉 |
— |
— |
188 |
20.1 |
(5)混溶性
聚乙烯醇漿料具有良好的混溶性,在與其它漿料(如合成漿料等)混用時,能良好均勻地混合,混合液比較穩定,不易發生分層脫混現象。但與等量的天然淀粉混合時很易分層,使用時應十分注意。
(6)其它性能
由于聚乙烯醇具有良好的粘附性和力學機械性能,因此是理想的被覆材料。但是,PVA漿膜彈性好,斷裂強度高,斷裂伸長大,因此漿紗分紗性較差,在干漿紗分絞時分紗阻力大,漿膜容易撕裂,毛羽增加。為此,在PVA漿液中往往混入部分漿膜強度較低的粘著劑材料(如CMC、玉蜀黍淀粉、變性淀粉等),以改善干漿紗的分紗性能。
3.變性聚乙烯醇
聚乙烯醇調漿時漿液易起泡、漿液易結皮、漿膜分紗性差是其主要缺點。為克服這些缺點,可以對聚乙烯醇進行變性處理。比較成熟的變性方法有PVA丙烯酸酰胺共聚變性、PVA內酯化變性、PVA磺化變性及PVA接枝變性。變性聚乙烯醇漿料在40~50℃溫水中保溫攪拌一小時可溶,溶液均勻,與其它粘著劑混溶性強,漿液不會結皮,在調制和上漿過程中不易起泡。變性聚乙烯醇漿料適宜于低溫(85℃以內)上漿,并且粘度穩定。漿
(五)丙烯酸類漿料
1.聚丙烯酸甲酯
聚丙烯酸甲酯簡稱PMA,屬丙烯酸酯類漿料,工廠中簡稱“甲酯漿”。它由丙烯酸甲酯(85%)、丙烯酸(8%)、丙烯腈(7%)共聚而成。漿料為總固體率約14%的乳白色粘稠膠體,帶有大蒜氣味,pH值大約為7.5~8.5。聚丙烯酸甲酯可與任何比例的水相互混溶,水溶液粘度隨溫度升高而有所下降,恒溫條件下粘度比較穩定。由于聚丙烯酸甲酯大分子中含有大量酯基,所以對疏水性合成纖維具良好的粘附性,特別是聚酯纖維。漿液成膜后光滑、柔軟、延展性強,但強度低,彈性差(急彈性變形小,永久變形大),具有“柔而不堅”的特點。由于漿膜吸濕性強,玻璃化溫度低,表現出較強的再粘性。
聚丙烯酸甲酯一般只作為輔助粘著劑使用。在滌棉紗上漿中,與PVA漿料混用,以提高混合漿對滌綸纖維的親和力,改善PVA漿膜的分紗性能,使漿膜光滑、完整。
2.丙烯酸酯類共聚物
丙烯酸酯類共聚物常用于合纖(滌綸、錦綸)長絲上漿。它由丙烯酸甲酯、乙酯或丁酯、丙烯酯或丙烯酸鹽等丙烯酸類單體多元共聚而成。共聚物發揚了各種單體的優勢,對疏水性合成纖維具有優異的粘附性,漿膜柔軟、光滑,漿液粘度穩定,并有一定的抗靜電性能。由于水溶性良好,因此調漿簡單,退漿方便。
用于滌綸長絲上漿的普通聚丙烯酸酯漿料一般為丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯(或丁酯)的三元共聚物,漿膜存在再粘性大、強度弱、手感過軟的缺點。經改進后的聚丙烯酸酯中加入了丙烯腈,為四元共聚物,漿膜硬度提高、強度增大、吸濕再粘性下降,對合成纖維的粘附能力也進一步加強,改進前后漿料性能對比如表3-4示。
表3-4丙烯酸酯漿料改性前后性能對比
漿料 項目 |
普通丙烯 酸酯漿 |
GM-B改性 丙烯酸酯漿 |
GM-C改性 丙烯酸酯漿 |
||
單體聚合形式 |
三元溶劑共聚 |
四元溶劑共聚 |
四元乳液共聚 |
||
漿絲抱合力(平磨次數) |
滌綸低彈絲 滌綸普通絲 |
150 25 |
600 40 |
1400 45 |
|
漿膜性能 |
斷裂強度(N/cm2) |
274 |
441 |
975 |
|
斷裂伸長(%) |
700 |
500 |
475 |
||
漿膜硬度(肖氏度) |
40 |
70 |
75 |
||
RH85%時漿膜吸濕(%) |
19.9 |
12.6 |
12.3 |
||
吸濕再粘程度(%) |
58 |
30 |
10 |
||
粘并后分層剝離力(cN/cm) |
900 |
500 |
380 |
||
|
|
|
|
|
|
注:三種漿液濃度均為6%。
改進的方法還有多種,如加入玻璃化溫度高的甲基丙烯酸類單體進行共聚等。
用于噴水織機疏
多數聚丙烯酸銨鹽漿料使用中不能與陽離子助劑和強酸相混。否則會生成沉淀。這類漿料的主要特點是:(1)對疏水性纖維的粘附力較弱;(2)具有氨臭味;(3)濃度低不利于運輸和儲存;(4)烘燥時脫氨不完全,會影響漿膜的耐水性等。
近年來開發的水分散型聚丙烯酸酯乳液以丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯酯單體為原料,用乳液聚合法共聚而成。該漿料對疏水性纖維有良好的粘附力,烘燥時隨水分子的逸出,乳膠粒子相互融合,形成具有耐水性的連續漿膜,它的耐水性優于聚丙烯
酸鹽類漿料,織物退漿亦用堿液煮煉。
3.聚丙烯酰胺
聚丙烯酰胺由丙烯酰胺單體聚合而成,分完全水解型(PAAm)和部分水解型(PHP)兩種。用于上漿的聚丙烯酰胺為無色透明膠狀體,總固體率為8%~10%。
聚丙烯酰胺漿液粘度較大,具有低濃高粘特點,能與淀粉和各種合成漿料良好混溶。漿液粘度隨濃度上升而增加,隨溫度上升而減小。漿液在堿作用下產生水解,與鈣、鎂離子相遇發生沉淀。由于大分子中酰胺基的作用,聚丙烯酰胺適宜于腈綸、錦綸、棉、毛、滌棉紗上漿。其漿膜機械強度大,與PVA相近,但彈性、柔軟性、耐磨性較差。漿膜吸濕性強,吸濕后產生再粘現象,漿膜發軟。由于存在以上缺點,聚丙烯酰胺一般不單獨用于經紗上漿。
(六)共聚漿料
隨著纖維生產和織造技術的不斷發展,單一均聚物組成的粘著劑即使在各種助劑配合下
近年來,各種共聚漿料應運而生。既滿足了各種纖維、各種織物的嚴格上漿要求,又簡化了調漿操作。
共聚漿料是根據實際的上漿要求,由兩種或兩種以上單體以適當比例共聚而成。前面介紹的丙烯酸酯漿料就是以幾種各具特色的丙烯酸類單體聚合而成,因此亦是一種共聚漿料。此外,還有丙烯酰胺和醋酸乙烯酯的共聚漿料(用于純棉、粘膠、滌棉混紡紗)、馬來酸酐與苯乙烯的共聚漿料(用于醋酸長絲)等。
(七)聚酯漿料
聚酯漿料是由對苯二甲酸與二元醇及其它有機化合物共聚而成,漿料中含有—NH2,—OH,—COO-等基團,漿膜柔軟光滑,韌性大,抗拉強度高,吸濕性能好,對滌/棉紗、純棉紗有良好的粘附性能,根據有關材料介紹,能部分替代或完全替代PVA漿料,可減少后處理時產生的污染,如KD漿料等。
(八)即用漿料
即用漿料(又稱組合漿料)是按上漿工藝要求,由幾種粘著劑和助劑復合而成的一種固體漿料。它在使用時一般不必再加輔助漿料,因而使用方便,并能簡化上漿工藝,對穩定漿液質量有利。目前國內即用漿料有三種類型,即純合成漿料組合、變性PVA與淀粉或變性淀粉組合、丙烯酸類漿料與淀粉或變性淀粉組合。其工藝路線基本上均系物理性組合。即用漿料為今后漿料發展方向之一。即用漿料以少組份、高性能、適應品種廣為好。變性淀粉、變性PVA和各種共聚漿料的研究開發為即用漿料提供了基礎條件,尤其是接枝淀粉的研究和應用,使得少組份即用漿料這
二、助劑
助劑是用于改善粘著劑某些性能不足,使漿液獲得優良的綜合性能的輔助材料。助劑種類很多,但用量一般較少。選用時要考慮其相溶性和調漿操作方便。
(一)分解劑
淀粉的分解劑有酸性、堿性和氧化分解劑三類。
圖3-8所示為小麥淀粉加入堿性分解劑硅酸鈉及不加硅酸鈉的粘度變化曲線。曲線反映了淀粉分解劑使淀粉大分子水解,降低大分子的聚合度和粘度,使漿液達到適于經紗上漿的良好流動性和均勻性;降低淀粉的糊化溫度,縮短淀粉漿液達到完全糊化狀態所需的時間,從而縮短漿液調制時間。
1.堿性分解劑
堿在高溫及氧存在的條件下使淀粉大分子裂解,粘度下降,起到分解作用。使用堿分解劑時操作比較方便,分解作用緩和,有利于粘度穩定。常用的堿性分解劑有硅酸鈉和氫氧化鈉。硅酸鈉的用量一般為淀粉重量的4%~8%。氫氧化鈉的用量為淀粉重量的0.5%~1%。
2.酸性分解劑和氧化分解劑
酸性分解劑和氧化分解劑一般用于天然淀粉的變性加工,產品為酸解淀粉和氧化淀粉。淀粉的大分子遇酸后迅速發生水解反應,淀粉的聚合度減小,淀粉漿液粘度下降,滲透性增大。紡織廠應用的酸性分解劑有鹽酸(用量為淀粉重量的0.2%~0.3%)、硫酸(用量為淀粉重量的0.4%~0.5%)等。
氧化分解劑使淀粉中的羥基氧化成羧基,漿液的粘度下降,淀粉對水和纖維的親和力增加。氧化分解劑有氯胺T(用量為淀粉重量的0.4%~0.5%)、次氯酸鈉(有效氯重量為淀粉重量的0.5%~1.2%)、漂白粉(有效氯重量為淀粉重量的0.12%)。
3.生物酶分解劑
生物酶分解劑是應用酶在一定溫度范圍內與淀粉發生反應,使淀粉大分子1-4甙鍵斷裂,淀粉降解,粘度降低,常在淀粉調漿時加入生物酶分解劑,目前應用較多的生物酶分解劑為DDF,其用量為淀粉的5%。
(二)浸透劑
浸透劑即潤濕劑,是一種以潤濕浸透為主的表面活性劑。經紗通過漿槽時,漿液向經紗內部的浸透擴散程度與漿液的表面張力有關。表面張力越小,浸透擴散能力越強,在漿液中加入少量浸透劑的作用是使漿液表面張力降低,增加漿液與經紗界面的活性,改善漿液的浸透潤濕能力。
用于經紗上漿的浸透劑一般為陰離子型和非離子型表面活性劑。在中性及弱堿性漿液中使用陰離子型表面活性劑;在酸性漿液中宜采用非離子型表面活性劑。
浸透劑一般用于疏水性合成纖維上漿。在棉纖維的細特、高捻或精梳紗上漿時亦可使用,以加強浸透上漿的效果,其用量為粘著劑的1%以下。
(三)柔軟劑
柔軟劑的作用是減小漿膜大分子之間的結合力,增加漿膜的可塑性,同時也可提高漿膜表面的平滑程度。以淀粉為主體的漿液中加入適量柔軟劑,可以克服漿膜粗糙、脆硬的缺點。
應當指出:柔軟劑對漿膜的機械強度也有不良影響,隨著漿膜大分子之間的結合力削弱,漿膜機械強度下降。因此,柔軟劑的加入量不宜過多。動物油脂的用量為淀粉量的2%~6%,植物油脂的用量為淀粉的3%~8%。
化學合成漿料的漿膜柔韌性一般較好,漿液調合時可以不加柔軟劑。但是,生產中為減少漿膜對烘燥部件的粘貼,抑制漿液起泡,減少漿液結皮,有時亦加入少量柔軟劑。一般為合成粘著劑的2%以內。
用于漿紗的柔軟劑有各種油脂:牛油、豬油、羊油、棉籽油、椰子油、漿紗用油脂以及經乳化處理的漿紗膏等。
用作柔軟劑的還有部分以柔軟潤滑為主的表面活性劑。這些表面活性劑也有潤濕分散作用。如柔軟劑SG(用于合纖上漿)、柔軟劑101、TS-40(用于合纖、粘膠纖維上漿),用量為粘著劑量的1%~2%。柔軟劑KS-57(用于各類短纖維上漿),用量為粘著劑量的5%~10%
(四)抗靜電劑
疏水性合成纖維吸濕性差,是電的不良導體。在漿紗和織造過程中容易形成靜電積聚,以至紗線毛茸聳立
(五)潤滑劑
潤滑劑的作用是使漿紗表面潤滑,以減小表面摩擦系數,提高漿紗的耐磨性能,同時還能起到減少靜電的作用。這對于合成纖維和細特高密織物的經紗上漿尤為重要。
常用的潤滑劑主要有蠟液和蠟輥。通過后上蠟方法給烘房出來的漿紗涂上一層蠟膜,可以使漿膜表面潤滑光潔,并且不影響漿膜的原有性能。
固體蠟輥由石蠟(30%)、蜂蠟(50%)、硬脂酸(20%)混熔制成,上蠟率為0.1%左右。熱熔性蠟由石蠟(60%)、硬脂酸(10%)、乳百靈等表面活性劑(30%)組成,上蠟率為0.2%~0.4%。水溶性蠟由醚型非離子表面活性劑(20%)、酯型非離子表面活性劑(80%)組成,上蠟率為0.2%~0.4%,這種蠟膜在印染加工時容易退凈,因此用量可以提高。
(六)防腐劑
漿料中的淀粉、油脂、蛋白質等都是微生物的營養劑。坯布長期儲存過程中,在一定的溫度、濕度條件下容易長霉。在漿料配方中加入一定量的防腐劑,可以抑制霉菌的生長,防止坯布儲存過程中的霉變。
漿紗常用防腐劑有2-萘酚與NL-4防腐劑。在堿性漿液中,2-萘酚的用量一般為粘著劑重量的0.2%~0.4%,酸性漿中為0.15%~0.3%。NL-4防腐劑主要成分為二羥基二氯二苯基甲烷,又稱雙氯酚,簡稱DDM,具有較強的殺菌能力,用量同2-萘酚。
(七)吸濕劑
吸濕劑的作用是提高漿膜的吸濕能力,使漿膜的彈性、柔性得到改善。合成漿料的漿膜一般具有良好的彈性和柔性,因此漿料配方中不必使用吸濕劑。淀粉漿膜的缺點是脆硬,過于干燥
常用的吸濕劑是甘油,甘油是無色透明略帶甜味的粘稠液體。甘油的使用量一般為淀粉重量的1%~2%。此外,具有大量親水性基團的表面活性劑也可作為吸濕劑使用。
(八)消泡劑
漿液起泡不僅給漿紗操作帶來不便,而且會引起上漿量不足和不勻,影響漿紗質量。產生漿液起泡的原因很多,如PVA漿的使用、調漿的水質、淀粉漿料的質量等,粘度大的漿液中“泡沫壽命”也長,一旦產生泡沫之后,就難以自然消除。
當漿液中泡沫生成之后,分批加入少量油脂類柔軟劑,可以作為消泡劑降低氣泡膜的強度和韌度,使氣泡破裂。常用的有松節油、辛醇、硅油、可溶性蠟等。
三、漿料的質量指標
為保證漿紗質量穩定,漿料的質量必須符合上漿要求。紡織廠應對每批漿料的物理、化學性質進行抽樣檢查,并嚴格保管制度,控制使用期限。目前,抽樣檢查時所進行的都是常規檢驗項目,如淀粉的含水、色澤、細度、粘度、蛋白質、酸值、灰份、斑點等。隨著各種新型合成粘著劑、變性粘著劑、助劑的不斷開發及應用,檢驗項目也將逐步擴充,如漿料官能團的鑒別、混合漿的分析等。
隨著科學技術的發展,近代有機分析手段已能基本滿足漿料質量檢驗工作的需要。譬如在Fourier紅外吸收光譜儀上,利用化合物中每一種官能團在各種振動方式上都有一定自振頻率的特點,根據紅外光照射該化合物時,紅外光中某一頻率與官能團的一種自振頻率相同,將發生共振,該頻率紅外光將被吸收的原理,由紅外吸收光譜圖可以迅速、準確地進行各種官能團的定性及定量分析。在氣相色譜儀上,混合漿料的各種組分被瞬時汽化分離,并進行色譜分析,最后由電子計算機打印出混合漿料成分的定性或定量的分析結果。
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