即用型羟丙基淀粉的制备及应用

　　王婵 齐飞 张蕊琪
　　【摘 要】随着发展经济的可持续化，人类对保护环境意识的增强，高温上浆能量消耗大，且原淀粉浆料自身粘度过大，不能直接应用到浆纱工艺中，因此，需制备一种粘度适中且中低温可溶的淀粉浆料，并将其推广、应用到中低温浆纱工艺中，为纺织企业实现中低温浆纱提供依据。本文主要以中低温水溶即用型羟丙基淀粉浆料为研究对象，通过原淀粉经过酸解后再经过羟丙基化制备出羟丙基淀粉，采用SEM表征了羟丙基淀粉的颗粒结构，对所制备的即用型羟丙基淀粉浆料进行了浆液、浆膜性能的测试，并对该淀粉浆料进行了浆纱实践。本文所研究的即用型羟丙基淀粉满足中低温浆纱工艺要求，为中温浆纱奠定了理论基础，同时该淀粉对环境友好、无污染等特性，具有广阔的市场应用前景。
　　【关键词】羟丙基淀粉；中低温可溶淀粉；浆液性能；浆膜性能；浆纱性能
　　淀粉类、PVA类、聚丙烯酸类是广泛应用于浆纱工序中的三大类主体浆料。PVA类浆料各方面都有着优良的性能，上浆效果好，织造效率高，但PVA类浆料分子内聚力大，在浆纱过程中干分绞困难，退浆不易，且退浆废水中PVA难以生物降解，COD值也很高，对环境造成严重污染，近年来国家提倡少用或不用PVA类浆料。聚丙烯酸类浆料溶解性和成膜性等都很好，但其吸湿再黏性高，价格昂贵，给织造带来了不便，限制了自身的广泛应用。因此，从长远的、可持续发展的战略来看，淀粉和变性淀粉仍将是今后发展的最重要的一类浆料。
　　一、即用型羟丙基淀粉的制备
　　羟丙基淀粉是六十年代发展的淀粉衍生物，其制备是淀粉在碱催化下与环氧化合物作用生成淀粉醚，早期所使用的醚化剂是环氧乙烷，所得到的是经乙基淀粉，由于环氧乙烷的沸点低（13-14℃），有毒，在一定的浓度和空气混合下会发生爆炸，使贮存生产都不方便，也不安全。所以近年来都使用环氧丙烷。
　　（1）制备即用型羟丙基淀粉的过程为：原淀粉酸解→醚化处理→即用型羟丙基淀粉。
　　（2）即用型羟丙基淀粉制备工艺为：酸解淀粉浓度30%，反应温度45℃，反应时间19h，酸含量5%，碱含量1%，环氧丙烷15%。
　　（3）即用型羟丙基淀粉的外观为性状均一的白色乳液，无特殊性气味，pH为中性，含水率为70.9%。
　　二、即用型羟丙基淀粉的基本性能
　　本章试验以第1章制得的即用型羟丙基淀粉浆料为实验样品，对即用型羟丙基淀粉浆液以及浆膜的性能进行测试和计算，包括浆液的粘浓、粘温、比粘附力，浆膜的吸湿性，水溶速率、断裂强力、耐屈曲性、厚度等。
　　（1）合成的中低温可溶即用型羟丙基淀粉，测得的浆液粘度为5.6s（含固量为6%，中低温调浆65℃，调浆时长60min），粘度稳定性为96.5%；对纯棉粗纱纱条的比粘附力为13.83N/%，对涤棉粗纱纱条的比粘附力为5.85N/%，能满足浆纱过程对浆料溶解性、粘度、粘附力、粘度稳定性的要求。
　　（2）制成浆膜后，即用型羟丙基淀粉浆膜断裂强度为843.2cN/mm2，断裂伸长率为0.98%，水溶速率为0.68s，耐屈曲次数为12次，能满足浆纱过程对浆膜各项性能的要求。
　　三、即用型羟丙基淀粉浆纱应用
　　织造时，经纱要经过开口、引纬、打纬、卷取、送经五大运动等各种拉伸、屈曲、摩擦作用。未经上浆的经纱毛羽指数高，纤维之间抱合力不足，耐磨性能差。在织造时的复杂机械力作用下，纱线会起毛起球、解体、断头；还会使经纱相互粘连导致开口不清，形成织疵，滞停织造生产。经纱上浆是织造前最重要的一道工序，通过浆料分子对纱线浸透和被覆两方面作用，赋予经纱优良的强伸性、耐磨性，伏贴纱体表面毛羽，保证经纱的可织性。
　　（1）所制备的即用型羟丙基淀粉浆料，测得浆纱的毛羽降低率91%，浆纱增强率11.1%，减伸率48.5%，增磨率71%，退浆率即上将率为8.64%
　　（2）即用型羟丙基淀粉浆料的浆纱吸湿性、断裂强度、耐磨性、毛羽指数均能满足织造生产要求，基本达到高温浆纱效果。
　　（3）中低温浆纱调浆简便、节能，上浆安全，浆纱车间环境舒适，符合人体工效学，保证较高织造效率，可进行推广应用。
　　四、结论
　　本文主要针对现在浆纱产业的能耗、环保、快速、操作简单问题，提出了制备中低温可溶淀粉浆料的设想，并通过总结前人的经验和自主的创新拓展，较为成功的制备了中低温可溶的淀粉浆料-即用型羟丙基淀粉浆料。为了更好地将其应用到浆纱工艺中，我们进一步对羟丙基淀粉浆料的性能进行了研究，研究的主要内容有：即用型羟丙基淀粉的制备、即用型羟丙基淀粉的基本性能，包括外观性状、pH值、含水率、水溶性等；羟丙基淀粉浆液粘度、粘度热稳定性、浆液温度、浓度对粘度的影响等，以及淀粉浆料对纯棉、涤棉粗纱的粘附力；羟丙基淀粉浆料的成膜性符合上浆条件，其浆膜性能包括吸湿性、断裂强力、断裂伸长率、水溶速率、耐屈曲性等；
　　（1）即用型羟丙基淀粉制备的最佳工艺为：酸解淀粉浓度30%，反应温度45℃，反应时间19h，酸含量5%，碱含量1%，环氧丙烷15%。
　　（2）即用型羟丙基淀粉浆料为乳白色乳液，含水率为70.%，在水里面有着良好的溶解性能，能应用到中低温浆纱工艺中；pH为7，属于绿色环保浆料，对环境污染小。
　　（3）通过对羟丙基淀粉浆液的性能研究可知：粘度稳定性为96.5%，粘度值稳定，流动性好，浸透性高，有利于保证上浆质量的稳定性，并且对纯棉纱和涤棉纱都具有很好的粘附力。
　　（4）通过对羟丙基淀粉浆膜进行测试分析可知：羟丙基淀粉浆膜成膜完整，漿膜光滑，延伸性不大，透明度好，浆膜稍脆硬。浆膜的平均厚度为0.056mm，断裂强度为：843.2cN/mm2，断裂伸长率为1.31%，适合生产使用。浆膜平均水溶速率为：0.67s，有利于保持浆纱的弹性和伸长，浆膜的吸湿性较小，说明羟丙基淀粉浆膜在上浆时不易发生再次粘连。根据实验数据得知，羟丙基淀粉浆膜的耐屈曲性平均为12次，耐屈曲性较好。
　　（5）羟丙基淀粉浆料上浆后，测试浆纱的断裂强力为17.07cN，毛羽降低率为91%，增磨率为72%，从浆纱效果可知，纯棉纱线的断裂强度，耐磨次数均有明显的提升，伸长率均有显著的减小，且纱线伏贴，毛羽数量明显变少，均符合上浆要求。
　　综上所述，即用型羟丙基淀粉浆料满足上浆要求。