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纺织浆料的应用概况

作者:纺织浆料的应用概况  来源:纺织浆料的应用概况  发布时间:2009/11/2 9:58:24

 

纺织浆料的应用概况

通常,浆纱工艺是不能靠单一品种浆料的使用来获得满足的,需要根据经纱的品种、织物的规格与工艺要求来选择几种浆料并配以适当的比例使用。经纱上浆的浆料主要有聚乙烯醇(PVA)、丙烯酸类和淀粉及其变性淀粉三大类浆料。

聚乙烯醇、丙烯酸类浆料是合成浆料,具有优良的上浆特性,尤其对合成纤维及其混纺纱的上浆有良好的效果,但他们又存在一定的缺点:PVA煮浆费时,并且浆液容易结皮,后道工序中的退浆废液在自然环境下不易降解,会造成较严重的环境污染,目前其回收利用工艺也不是很成熟,加之回收成本较高,因此,在国外特别是在西方国家已被限制使用,我国纺织行业也提倡少用或不用PVA上浆;而聚丙烯酸类浆料的价格相对又偏高,尤其是纯粹固体丙烯酸酯浆料的价格更。某些丙烯酸类浆料如聚丙烯酰胺、聚丙烯酸及其盐类浆料吸湿性强的特点造成了浆纱的回潮率高,再粘性强的缺点使它们的应用受到了一定的限制,加上市场上的产品大部分为液体,增加了产品的运输成本,此外,聚丙烯酸类浆料一般需和其他浆料配合使用。淀粉类浆料的上浆性能不如聚乙烯醇、丙烯酸类浆料,但资源充足,价格相对便宜,并且通过适当的变性处理后,可使淀粉的上浆性能得到改善和提高,从而可部分替代合成浆料,这就使得专家们将目光逐步转向可生物降解的变性淀粉类浆料。

目前,我国每年耗用浆料量为25万吨左右,其中淀粉及其变性淀粉占70%,PVA占20%,丙烯酸类浆料及其它浆料约占10%左右。综合分析我国大部份棉纺织厂的上浆配方,浆料的使用结构大致如下:一般纯棉中粗号织物,大多以玉米、小麦、马铃薯等原淀粉为主,辅以少量的PVA或丙烯酸类浆料。纯棉细号高密织物上浆基本是60%变性淀粉配以30%~40%的PVA,或添加丙烯酸类浆料来提高浆液的粘附性和改善浆膜性能。涤/棉织物上浆基本上以PVA为主浆料,变性淀粉用量在30%~40%,再加入丙烯酸类浆料。
国外每年耗用浆料在约四、五十万吨左右,其中淀粉占74%左右,PVA约占11%,丙烯酸类浆料为12%,其他浆料为3%以上。这十几年来,虽然新的合成浆料品种不断涌现,但在发展合成浆料的同时,也在大力开发变性淀粉浆料,如欧洲1980以前,浆料主要配比是50%的氧化淀粉或酸化淀粉、50%的PVA,1980年后浆料主要配比为70%的淀粉醚或淀粉酯、30%的PVA。1989后浆料主要配比为70-80%的淀粉酯或淀粉醚、5~10%的PVA、5~15%的聚丙烯酸酯。显而易见,以淀粉为主的上浆方法在国际上仍占很大比重。
可见,淀粉和变性淀粉仍是纺织上浆的主要浆料,并在纺织浆料中占主导地位。
淀粉在浆纱工序中作为浆料使用的历史最久、用量最大、使用范围最广,它的优点是淀粉浆对亲水性的天然纤维有较好的粘附性、价廉易得、退浆污水对环境的污染程度较小等,但淀粉浆料也存在着不足,如流动性差、粘度热稳定性差、浆膜脆硬、浆液易凝胶等。随着新品种纤维的出现(尤其是疏水纤维的出现),织物品种的增多、织物密度的不断增大,以及新工艺、新设备、新技术的广泛采用,原淀粉的种种不足日益明显,其性质已不适合现今多品种、多规格产品上浆,要求有新型浆料代替原淀粉浆料。为了改善原淀粉的不足之处,使其获得新的特性或增加其某些功能性,在淀粉所具有的固有特性的基础上,利用一些物理、化学等方法,改变淀粉的天然性质,从而使它满足不同的经纱上浆的要求。
变性淀粉最早起源于欧洲,英国在 1804 年制得了糊精;1940 年后,美国、荷兰等国家先后建立了许多变性淀粉工厂。经过去一个多世纪的发展,变性淀粉的品种到至今已有 2000 多种。目前全世界变性淀粉的产量约 700 万吨,其中美国约 260 吨,欧共体约 100 万吨。应用范围覆盖造纸、纺织、食品、医药、油田、建材和日用化工等几乎所有领域。
由于种种历史原因,我国变性淀粉的起步较晚,于20世纪50年代才开始研究开发,并且基本上还是处于实验室阶段。但自80年代初以来的十多年中,变性淀粉的研究和开发得到了很大的进展,已在纺织、造纸、食品、建筑等许多领域得到应用,变性淀粉的产量和用量也具有了相当的规模,使用的变性淀粉品种也越来越多。
变性淀粉浆料已成为全棉等天然纤维的主体浆料,也是涤/棉等混纺纱的主要浆料之一。对天然淀粉进行变性后在浆料中的应用状况,主要可分为三个阶段:
(1)第一代变性淀粉: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解聚,以达到降低粘度、增加流动性能的目的。其代表产品为酸解淀粉、氧化淀粉和糊精等。这类淀粉在 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,成本最低,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)淀粉衍生物,又称第二代变性淀粉。这类淀粉是通过在淀粉大分子的羟基上引入一个基团或低分子物,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。主要产品是醚化淀粉、酯化淀粉(醋酸酯、磷酸酯等),交联淀粉等。第二代变性淀粉较系统的研究是在上个世纪初,四、五十年代应用于工业,在近年来的发展较快,国内进口的变性淀粉浆料也大多属于这类浆料。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最大,一般均用于棉、麻及其混纺纱的上浆,可较高比例的取代 PVA。醋酸酯淀粉浆料对疏水性纤维的粘附性较好,可以用于涤纶等化纤及其混纺纱的上浆。交联淀粉的粘度较高,只适合于以被覆为主的苎麻纱、亚麻纱以及涤纶混纺纱上浆。

(3)接枝淀粉,又称第三代变性淀粉。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,使淀粉的性能有显著的改变,不仅保持有良好的亲水性,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。国外于70年代开始对接枝变性淀粉进行研究,由于它有诸多优异性能,引起国内外专家的关注,80年代就被广泛研究。但因性能、价格原因,在纺织经纱上浆方面还没有广泛使用。

二十一世纪,资源的利用已越来越引起人们的重视,淀粉来源广泛,价格低廉,对其进行变性后用于上浆是符合我国的国情,并且淀粉经改性后,可以提高它的产品附加值,能给企业带来较大的利润。中国加入世贸组织后将会给纺织品的出口带来一个新的契机,高档纺织品的比重会越来越大,对变性淀粉的需求也会增加。但我们也应该看到,由于我国在变性淀粉的研制方面起步较晚,生产技术上与国外还有差距,浆料的质量、品种、价格问题也存在着挑战。变性淀粉自身存在的问题也急需解决,如对疏水性合成纤维的上浆效果不是很理想,从变性淀粉浆料的粘附、浆膜各项性能指标来看,许多指标不如 PVA 和聚丙烯酸类浆料,进一步提高变性淀粉浆料的性能,提高其对 PVA 的取代比例,使之适合更多织物品种的上浆是变性淀粉研制开发的方向。

 

 


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