GS氧化交聯變性淀粉漿料的性能分析

2014-07-24 08:22:26黃河柳沈蘭萍

西安工程大學學報 2014年3期

黃河柳，沈蘭萍

（西安工程大學紡織與材料學院，陜西西安710048）

經紗上漿是紡織品在織造前的一道重要工序，漿紗的質量高低，直接影響著織造的難易程度及成品的質量優劣.傳統漿料主要有淀粉、PVA、聚丙烯酸類漿料.PVA性能優良，其應用解決了漿紗中的許多問題，但對環境污染大，不易自然生物降解［1］.近年來，隨著行業的不斷引導，紡織技術的持續發展及企業環保意識的不斷增強，無PVA上漿概念正逐步成為現實［2］.變性淀粉作為原淀粉的升級產品，不僅彌補了淀粉類漿料上漿性能的不足，同時彌補了長期以來以PVA為主漿料所產生的環境污染問題.因此具有卓越性能的變性淀粉得到了各生產廠家的青睞，變性淀粉具有巨大的潛力是毋庸置疑的［3］.

我國變性淀粉的研究始于20世紀80年代，現已取得了長足的發展，但與歐美國家相比還有不小的差距，如產品品種少且多為單一改性，工藝落后，特別是基礎理論研究偏少.本文通過對GS氧化交聯變性淀粉漿料的基本性能、漿膜性能、漿紗性能的綜合測試和分析，給出客觀評價，以便對環保漿料的上漿性能研究提供參考.

1 實驗

1.1 材料與儀器

（1）材料 GS氧化交聯變性淀粉、普通變性淀粉、固體聚丙烯酸、PVA－1799、14.6tex純棉紗、13tex滌棉紗等.

（2）儀器水浴鍋、YT821漏斗式黏度計、HWS－250型恒溫恒濕箱、YG171A型毛羽測試儀織物強力儀、Y731型紗線耐磨儀、ASS3000型全自動單紗漿紗機、HD021N電子單紗強力儀等.

1.2 性能測試

1.2.1 漿料與漿液 GS氧化交聯變性淀粉漿料基本性能包括外觀、氣味、含水率、水溶性、pH值.GS氧化交聯變性淀粉漿液性能包括：（1）黏度、黏度熱穩定性：調制700mL質量濃度為6%的GS氧化交聯變性淀粉漿液，勻速攪拌，恒溫水浴加熱至95℃開始計時，每0.5h測一次黏度值，保持恒溫3h，共測6次.在保溫1h時測得的黏度值即為GS氧化交聯變性淀粉漿料的黏度值.黏度熱穩定性（%）＝1－黏度波動率（后5次測定的黏度值極差與95℃保溫1h測定的黏度值的比值即為黏度波動率）.（2）漿液黏附力作為漿液的一項重要指標［4］，反映了上漿后經紗的可織性.實驗方法：（a）配置質量濃度為1%的GS氧化交聯變性淀粉漿液1 800mL，置于2 000mL燒杯內，加蓋后放入95℃恒溫水浴鍋中保溫30min，使漿液溫度保持恒定，待用；（b）按要求選取粗紗（一組為純棉紗條，一組為滌棉紗條），將粗紗條輕繞在鋁合金框架上，注意纏繞時不能使其有伸長，待用，每次實驗粗紗條30根；（c）將燒杯中的漿液倒入水浴鍋鋁制方盒，并將試樣框架浸入方盒，加蓋保溫，注意保證浸漬的均勻性，按下秒表計時5min，將紗線取出剪開懸掛晾干；（d）將晾干的試樣從框架上剪下，在織物強力儀上測試上漿后粗紗條的斷裂強力，并計算斷裂強力的平均值，即漿液黏附力［5］.

1.2.2 漿膜目前常用的制備漿膜的方法為澆鑄法.具體操作過程如下：（a）制備質量濃度為3%的GS氧化交聯變性淀粉漿液200mL，在水浴鍋中加熱至完全溶解（1h左右），放置溫度為50℃左右；（b）將聚酯薄膜洗凈放置在桌面上，注意矯正其水平，薄膜下無氣泡；（c）將漿液慢慢倒在玻璃板上，并用玻璃棒來回調整漿液流向，使漿液基本鋪滿在原定范圍內.本次實驗制作2個GS氧化交聯變性淀粉漿膜，每個漿膜需要35mL漿液予以澆鑄.待所有漿膜自然風干成膜后，仔細把漿膜從玻璃板上剝下，即為實驗所需的漿膜.（注：夏季空氣干燥，在漿膜完全成型后，放入HWS－250型恒溫恒濕箱中調整濕度，避免漿膜干裂）

（1）厚度測試.將厚度儀調零，把漿膜置于厚度儀夾持面中間，緩慢轉動旋鈕使加持面加持漿膜，在表盤上直接讀出數據.注意選擇較為平整的地方進行加持，并且在加持漿膜時切勿用力過大避免漿膜產生碎裂.

（2）水溶速率測試.將漿膜裁成長30mm，寬10mm的長條，沿長度方向在中間畫一直線；然后將漿膜條浸入80℃的水中，待水平面和漿膜中間直線重合時，快速按動秒表開始計時，直到浸沒水中的一段漿膜斷脫，再按下秒表終止計時，秒表顯示的時間即漿膜的水溶速率.反復10次，求平均值［6］.

（3）強力測試.將漿膜剪成長≥100mm，寬5mm的漿膜條10條，在南通宏達HD021N型單紗強力儀上測試，調節機器隔距為100mm，將漿膜條夾在上、下夾頭上，開動機器拉伸漿膜條，并記錄數據.

（4）耐屈曲性測試.將漿膜剪成長25mm，寬5mm的漿膜條10條，用夾子固定，成直角手動反復屈曲，記錄漿膜斷裂時的次數，即漿膜的耐屈曲性.

1.2.3 漿紗性能為了對GS氧化交聯變性淀粉有一個綜合性的了解和評價，并研究其取代PVA漿紗的可行性，將GS氧化交聯變性淀粉漿料和PVA分別與變性淀粉、固體聚丙烯酸進行配伍，配方見表1.

表1 漿料配方

分別調制質量濃度為10%的配方1、配方2漿液各700mL.將煮好的漿料倒入提前預熱好的ASS3000型小樣漿紗機中，對14.6tex純棉紗上漿，上漿工藝參數見表2.

（1）漿紗毛羽.實驗使用YG171A型毛羽測試儀，紗線通過速度為30m／min，每次測試紗線的長度為1m，共測30組，取平均值.

（2）漿紗耐磨性.漿紗耐磨性是漿紗質量的評價指標之一［7］，實驗在Y731型紗線耐磨儀上進行.漿紗增磨率（m）計算公式為

式中 m為漿紗增磨率（%）；mj為漿紗磨斷次數（次）；m0為原紗磨斷次數（次）.

表2 上漿工藝參數

（3）漿紗強力.漿紗增強率、減伸率的大小對織造生產效率和產品質量有較大的影響，通過對比原紗上漿前后的斷裂強力、斷裂伸長率，可以了解漿紗物理性能的變化，作為改進漿紗工藝、提高漿紗質量的參考依據［8］.實驗使用南通宏達 HD021N電子單紗強力儀進行測試，試樣夾距為500mm，拉伸速度為500mm／min，共測30組.

（4）漿紗退漿率.采用氫氧化鈉退漿法.漿紗在退漿時，紗線表面的部分纖維會脫落，因此在計算退漿率時，必須考慮紗線毛羽損失率［9］.計算公式為

式中 S為退漿率（%）；W0為試樣退漿前干燥質量（g）；W1為試樣退漿后干燥質量（g）；β為毛羽損失率（%）.

2 結果與討論

2.1 基本性能

GS氧化交聯變性淀粉漿料為白色無異味粉末，在92℃時完全溶解，含水率為12.88%，pH為6.5，屬于綠色環保漿料，對環境無污染.

2.2 漿液性能

（1）黏度、黏度熱穩定性不同保溫時間下，GS氧化交聯變性淀粉漿料黏度測試結果見表3.根據計算可知，其平均黏度為6.9s.黏度穩定性高達98.55%，有利于提高上漿質量.

（2）漿液黏附力根據1.2漿液黏附力測試方法，對純棉、滌棉紗進行上漿并測其斷裂強力及斷裂伸長率.測得純棉紗的平均斷裂強力為51.29N，平均斷裂伸長率為8.24%；滌棉紗的平均斷裂強力為61.55N，平均斷裂伸長率為12.31%.因此，GS氧化交聯變性淀粉漿料更適用于滌棉上漿.

2.3 漿膜性能

漿膜性能直接影響到漿紗耐磨和漿紗毛羽等性能指標，從而影響漿紗質量和紗線的可織性［10］.漿膜各項指標的測試結果見表4.從表4可以看出，GS氧化交聯變性淀粉漿膜完整且光滑，透明度好，漿膜較薄，水溶性較好，有利于退漿，斷裂強力較好，耐屈曲次數高達978次，說明GS氧化交聯變性淀粉在復合變性過程中，分子間作用力有所增加，使漿膜柔韌，彈性好.因此，GS氧化交聯變性淀粉漿料具有良好的成膜性，有利于漿紗獲得承受織造過程中各種外部機械作用的能力，提高漿紗的可織性.