丙烯酸酯烷基長度對變性淀粉性能的影響

譚 偉，崔建偉，郭麗娟，周紅霞

(南通大學(xué) 紡織服裝學(xué)院，江蘇 南通 226019)

丙烯酸酯烷基長度對變性淀粉性能的影響

譚 偉，崔建偉，郭麗娟，周紅霞

(南通大學(xué) 紡織服裝學(xué)院，江蘇 南通 226019)

針對變性淀粉對疏水性纖維的黏著力不足,選擇不同烷基長度的丙烯酸酯對氧化淀粉進(jìn)行改性。通過以淀粉為原料，過硫酸銨為引發(fā)劑，丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯為單體，采用不同烷基長度對淀粉進(jìn)行酯化反應(yīng)的多元復(fù)合改性；同時測試了漿料的黏度、黏附性及對滌棉混紡紗的上漿性能。結(jié)果表明，用丙烯酸酯對氧化淀粉改性能較好提高其性能，丙烯酸酯的烷基長度越短改性效果越好。

漿料改性；變性淀粉；丙烯酸酯；烷基長度；性能

淀粉上漿歷史悠久，原淀粉因有性能缺陷也限制了其使用范圍；淀粉通過一定改性能形成種類繁多、功能多樣的變性淀粉，從而擴(kuò)大了其使用范圍和應(yīng)用價值[1]。本項目以氧化淀粉為原料，采用不同烷基長度來對淀粉進(jìn)行酯化反應(yīng)的多元復(fù)合改性；通過比較不同烷基長度對上漿性能的影響，以提高漿液與纖維的黏著力，漿膜伸長與柔軟性，實現(xiàn)完善淀粉漿料的上漿性能[2]。

1 實驗部分

1.1 材料和儀器

實驗原料：氧化淀粉，過硫酸銨(濟(jì)南豐樂化工有限公司)，丙烯酸甲酯(南通麗凱化工有限公司)，丙烯酸丁酯(南通麗凱化工有限公司)；滌棉65/35 13 tex混紡紗(新鹽紡集團(tuán))，滌棉65/35 450 tex粗紗(新鹽紡集團(tuán))。

實驗儀器：HH-S恒溫水浴鍋(常州邁科諾儀器有限公司)，DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器(江蘇省金壇市友聯(lián)儀器研究所)，HD021N型電子單紗強(qiáng)力儀(南通宏大)，NDJ-5S型旋轉(zhuǎn)式黏度儀(上海右一儀器有限公司)。

試驗設(shè)備：ASS30-3型單紗漿紗機(jī)。

1.2 實驗方案

通過查閱相關(guān)資料及實際生產(chǎn)，特制定了如下實驗方案：

實驗方案1 以丙烯酸甲酯為改性劑，得到不同含量丙烯酸甲酯改性的變性淀粉漿料，見表1。

表1 實驗方案1

注：*為占氧化淀粉干重百分比。

實驗方案2 以丙烯酸丁酯為改性劑，得到不同含量丙烯酸丁酯改性的變性淀粉漿料，見表2。

表2 實驗方案2

注：*為占氧化淀粉干重百分比。

1.3 復(fù)合改性淀粉的制備

(1)將一定量水和一定量淀粉加入三口燒瓶中，升溫至70 ℃并攪拌，使淀粉完全糊化。

(2)淀粉完全糊化后升溫至80 ℃，以均勻速度向三口燒瓶內(nèi)滴加引發(fā)劑過硫酸銨和改性劑，1 h左右滴完。

(3)滴加結(jié)束后繼續(xù)反應(yīng)0.5 h，降溫至60 ℃，調(diào)節(jié)pH值至中性，得到改性淀粉。

1.4 漿紗實驗

采用ASS30-3型單紗漿紗機(jī)對滌棉混紡紗進(jìn)行上漿[3]。上漿條件：在常溫下將漿料調(diào)制成濃度為10%的漿液，取800 ml倒入容量為1 000 ml漿槽中，采用單浸單壓上漿方式，烘房溫度60 ℃，漿紗速度為40 m/min。

1.5 測試方法

(1)黏度 將制得的漿料配成3%濃度漿液40 ml，用恒溫水浴鍋加熱至30 ℃，用NDJ-5S型旋轉(zhuǎn)式黏度儀測定黏度。

(2)漿料黏著力 采用粗紗法測試其黏附性[4]。測試方法如下：①將滌棉混紡粗紗在自然狀態(tài)下均勻纏繞在自制鐵絲架上，避免粗紗伸長。②將制得的漿料配制成3%濃度漿液300 ml，在恒溫水浴鍋中加熱到30 ℃，均勻攪拌一段時間后將其倒入矩形平底托盤中。③將纏繞粗紗的鐵絲架放入平底托盤中，使粗紗完全浸沒在漿液中，約1.5 min后將鐵絲架翻轉(zhuǎn)，使另一邊粗紗也完全浸沒；1.5 min后取出鐵絲架，自然晾干一段時間至漿液不再滴下，將鐵絲架放入烘箱內(nèi)烘干，烘箱溫度60 ℃。④將烘干后的粗紗剪成一定長度，在自然狀態(tài)下平衡24 h。⑤將平衡后的粗紗在強(qiáng)力機(jī)上進(jìn)行拉斷測試，夾距為100 mm，每組樣品測試8個數(shù)據(jù)，記錄數(shù)據(jù)后進(jìn)行平均值處理[5]。

(3)漿紗性能 用南通宏大HD021N型電子單紗強(qiáng)力儀測試，初始張力7 cN，試樣夾持間距500 mm,拉伸速度500 mm/min；每組樣品測試15個數(shù)據(jù)，記錄數(shù)據(jù)后進(jìn)行平均值處理。

2 結(jié)果和分析

2.1 漿料黏度

兩個方案漿料的黏度測試結(jié)果如表3-4所示。

表3 實驗方案1黏度值

表4 實驗方案2黏度值

由表3、4可知，隨著丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯的濃度增加，淀粉的接枝率上升，漿液的黏度增加。但當(dāng)丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯的濃度增加到一定值時，接枝率幾乎不變，漿液的黏度基本不變。這是因為改性使得大分子鏈變大，分子相互糾纏，從而使得黏度略有變大，但到達(dá)一定量后這種影響變小[6]。丙烯酸甲酯改性后的漿料黏度要比丙烯酸丁酯的高，是因為丙烯酸甲酯比丙烯酸丁酯極性大，在溶液中能更多地將水定向固著在分子周圍，造成分子體積龐大，溶液中自由流動的分子量減少，相互轉(zhuǎn)移固化，以及高分子間的相互作用增強(qiáng)。

2.2 漿料黏著力

上漿粗紗斷裂強(qiáng)力測試結(jié)果如表5所示。

表5 滌棉粗紗斷裂強(qiáng)力測試值

由表5可知，丙烯酸甲酯各配比改性漿料的滌棉粗紗斷裂強(qiáng)力都要高于丙烯酸丁酯各配比改性漿料的滌棉粗紗斷裂強(qiáng)力，即由丙烯酸甲酯改性的淀粉漿對滌棉粗紗的黏著力更大。這是因為丙烯酸甲酯極性大，對棉的親和性較丙烯酸丁酯要好，同時甲酯與丁酯的酯基對滌綸纖維都具有親和性。

2.3 漿紗強(qiáng)伸性

滌棉細(xì)紗上漿紗的斷裂強(qiáng)力測試結(jié)果如表6所示。

表6 滌棉細(xì)紗上漿紗斷裂強(qiáng)力測試值

由表6可知，用不同改性劑制得的淀粉漿液給滌棉細(xì)紗上漿，其漿紗的強(qiáng)力都得到較大增加；且比較用丙烯酸甲酯的樣品1、2、3、4、5上漿的紗線強(qiáng)力與丙烯酸丁酯的樣品6、7、8、9、10上漿的紗線強(qiáng)力，在相同條件下前者總是大于后者，即丙烯酸酯的烷基長度越短對上漿紗斷裂強(qiáng)力的影響越大。

上漿滌棉細(xì)紗的斷裂伸長率測試結(jié)果如表7所示。

表7 滌棉細(xì)紗上漿紗斷裂伸長率測試值

由表7可知，用不同改性劑制得的淀粉漿液給滌棉細(xì)紗上漿，上漿紗的斷裂伸長率都有降低；且在相同條件下，丙烯酸甲酯改性的變性淀粉漿料上漿紗的斷裂伸長率要比丙烯酸丁酯改性的變性淀粉漿料上漿紗的略大，即丙烯酸酯的烷基長度越短對上漿紗的斷裂伸長率影響越大。

3 結(jié)論

(1)用丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯改性后的復(fù)合變性淀粉漿料，對滌棉混紡紗的黏附性和漿紗強(qiáng)力均有提高。

(2)在接枝反應(yīng)條件一定情況下，用丙烯酸甲酯為改性劑對氧化淀粉改性所得到的變性淀粉性能更好，丙烯酸酯的烷基長度越短對變性淀粉的上漿性能越有利。

[1] 陳繼成，郭建生.漿料粘附性的測試方法[J].紡織科技進(jìn)展，2009，(4)：1-3.

[2] 姚一軍，沈艷琴，周 丹，等.漿膜回潮率與漿膜性能的關(guān)系[J]. 紡織高校基礎(chǔ)科學(xué)學(xué)報, 2015，28(4): 484-489.

[3] 張 斌，周永元.替代PVA的接枝變性淀粉漿料的研究[J].東華大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2005，31(6)：86-89.

[4] 張 斌，王 璐.淀粉漿料制造及應(yīng)用中的幾點(diǎn)認(rèn)識[J].棉紡織技術(shù)，2012，40(9)：58-61.

[5] 高衛(wèi)東，范雪榮，王鴻博，等.經(jīng)紗上漿漿料及漿紗機(jī)的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].天津紡織工學(xué)院學(xué)報，1998，17(4)：108-112.

[6] 張 斌，王 璐，趙國瑛，等.接枝變性淀粉漿料的研究現(xiàn)狀及進(jìn)展[J].材料導(dǎo)報，2011，25(1)：99-101.

EffectofAlkylLengthofAcrylateonthePropertiesofModifiedStarch

TAN Wei, CUI Jian-wei, GUO Li-juan, ZHOU Hong-xia

(Textile and Apparel College, Nantong University, Nantong 226019, China)

In view of the poor adhesion of modified starch on hydrophobic fiber, acrylate with different alkyl length was chosen to modify the oxidized starch. With starch as raw material, ammonium persulfate as initiator, methyl acrylate and butyl acrylate as monomer, multicomponent modification of esterification reaction of starch was conducted by using different alkyl length. The viscosity, adhesion and sizing properties of the polyester cotton blended yarn were tested. The results showed that the performance of oxidized starch modified by acrylate was improved. The modified starch will have better modification effect with the shorter alkyl length of acrylate.

slurry modification; modified starch; acrylate; alkyl length; performance

TS103.8

A

1673-0356(2017)09-0034-03

2017-07-26；

2017-07-31

南通大學(xué)研究生自主創(chuàng)新項目(FZ201604)

譚 偉(1991-)，男，在讀碩士研究生，主要研究方向：紡織漿料的合成及新型噴水漿料應(yīng)用，E-mail：814809985@qq.com。