紡織漿料研發(fā)進(jìn)展及方向
時(shí)間:2005-07-01
棉和化纖的混紡物所用經(jīng)紗一般都要進(jìn)行上漿，即將一種特別的粘著劑涂在經(jīng)紗表面，產(chǎn)生不使紗線表面發(fā)毛的薄膜，使紗線四周伸出的毛羽粘附于紗的條干上，增加經(jīng)紗的光潔度，從而減少經(jīng)紗在織造過程中的斷頭，進(jìn)而減少織機(jī)停臺(tái)次數(shù)和時(shí)間。
但經(jīng)紗增強(qiáng)過強(qiáng)反會(huì)使斷頭率增加，因?yàn)檫^多的漿液透到紗線內(nèi)部，當(dāng)紗線受到外力作用時(shí)，纖維間粘著過牢會(huì)使紗線失去延伸性和彈性，變得脆硬易斷，降低了工藝性能，所以經(jīng)紗上漿時(shí)要控制上漿率、含漿率和伸長率，以保證織造順利進(jìn)行。
為保證經(jīng)紗工藝性能，要求漿料不僅能覆滿經(jīng)紗表面，同時(shí)應(yīng)部分滲透到紗線內(nèi)部，因此要具有充分的粘附性和膠著力，而且在烘干后能在經(jīng)紗表面形成一層漿膜；漿料要穩(wěn)定，不易脫落，不應(yīng)使經(jīng)紗變脆和減小其彈性；具有充分的吸濕性，使上漿后能夠吸入紗線周圍空氣中的水分，保持一定的回潮率，滿足織造要求；漿料應(yīng)不致?lián)p壞經(jīng)紗，并且在對(duì)有色經(jīng)紗施行上漿時(shí)應(yīng)不改變色澤，同時(shí)易干，并能從織物上被滌除；具有防腐性，防止經(jīng)紗上漿后腐爛或高濕度氣候下發(fā)霉；在保證經(jīng)紗質(zhì)量條件下，采用價(jià)廉物美的原料做漿料，以降低成本。
漿料配置可包括粘著劑、分解劑、中和劑、減磨劑、柔軟劑、吸濕劑、防腐劑、浸透劑及溶劑。
中國漿料研制進(jìn)展
中國紡織漿料生產(chǎn)發(fā)展很快，從最初的天然淀粉發(fā)展到P.V.A、變性淀粉與P.V.A混合、聚丙烯漿料與變性淀粉和P.V.A混合，發(fā)展可謂迅速，品種可謂繁多。
化學(xué)漿料
主要代替天然淀粉，包括有纖維素衍生物羧甲基纖維素（C.M.C）、鋅酸鈉纖維素（C.A.C）、淀粉衍生物羧甲基淀粉（C.M.S）、鋅酸鈉淀粉（C.A.S）、合成樹脂聚乙烯醇（P.V.A）以及褐藻酸鈉等。
C.M.C一般無臭無毒，精制品無味，粗制品略帶鹼味，溶于水后形成透明粘膠狀，溶液呈中性或鹼性，可以長期保存。水溶液在室溫下粘度穩(wěn)定不變，如長期加熱到80°C以上，則粘度將逐漸降低。水溶液具有良好滲透性和擴(kuò)散性。
少量C.M.C上漿可在紗的表面形成光滑、耐磨、柔韌的薄膜，優(yōu)點(diǎn)包括：調(diào)漿工作簡化；漿液穩(wěn)定，在室溫下不結(jié)皮，長期停車不出漿斑，剩漿回用時(shí)對(duì)整個(gè)漿液無影響，清潔方便；可降低上漿溫度，節(jié)約蒸汽消耗，并改善勞動(dòng)條件；上漿率可降低，且落棉落漿少，無并紗和脆斷頭；C.M.C與大氣溫度可平衡，回潮率幅度可放寬，布機(jī)間噴霧可取消；無須退漿，可縮短印染工序，降低成本；可代替糧食。
P.V.A屬于高分子樹脂，白色粉末，比重為1.21~1.31，能溶于水，但不溶于酒精、苯、丙酮及其他有機(jī)溶劑。P.V.A漿液的優(yōu)點(diǎn)是：可形成極薄和堅(jiān)韌的透明薄膜，且彈性好，因此漿紗的彈性、伸長好；漿液穩(wěn)定性好，經(jīng)長期放置仍保持中性，粘度的變化也極小；可降低上漿率，使織物富有彈性，色澤更好，適合于天然絲、人造絲、合成纖維等高級(jí)經(jīng)紗上漿；漿液易干燥，可提高漿紗機(jī)的速度和節(jié)約蒸汽。
褐藻酸鈉因含有藻酸所以用途更廣，經(jīng)水洗后，用鹼類中和溶液可得到粘稠性很大的溶液，即液體藻酸鈉。它具有良好的粘性，是優(yōu)良的粘著劑之一，遇到了鹼金屬或銨鎂離子以外的金屬鹽（如鈣鹽）后，立刻產(chǎn)生不溶性鹽類，這種鹽類具有很好的彈性和耐磨性，可在經(jīng)紗表面包覆一層膠液。但是藻酸鈉的腥味大，影響環(huán)境。
由于P.V.A漿料具有良好的粘附性和成膜性，且被覆性強(qiáng)，因而適合給各種纖維上漿。隨著滌棉布的大量生產(chǎn)，P.V.A對(duì)滌棉布的適用性逐步取代了天然淀粉，在一定時(shí)期內(nèi)為紡織工業(yè)作出了貢獻(xiàn)。
尋找P.V.A代用品
P.V.A漿料還存在一定缺點(diǎn)，如難溶解、漿膜牢固但分絞困難，漿膜易撕裂、結(jié)皮、起泡，其再粘性強(qiáng)，易產(chǎn)生并絞頭、漿斑疵點(diǎn)退漿困難等缺陷，最嚴(yán)重的是殘液會(huì)污染環(huán)境，因而需要尋找替代品。
從當(dāng)前情況看，完全不用P.V.A還有一定困難，盡管代用品的升級(jí)換代給少用P.V.A創(chuàng)造了條件，但是還不能完全取代P.V.A。當(dāng)前P.V.A價(jià)格大大低于丙烯酸漿料，與正在開發(fā)應(yīng)用的接枝變性淀粉價(jià)格基本持平，但完全取代P.V.A給紡織廠經(jīng)濟(jì)施加壓力。少用以至不用P.V.A是一個(gè)比較長的發(fā)展方向，但限用在目前是完全可能的，如目前已經(jīng)研究變性接枝淀粉、聚丙烯酸類漿料和組合漿料。
丙烯酸類漿料的研究
丙烯酸類漿料是一種新型漿料，分水溶性和乳劑型二類。
水溶性丙烯酸類漿料
該類漿料對(duì)錦綸纖維有極強(qiáng)的粘結(jié)力，一般可用手錦綸長絲上漿。
純聚丙烯胺漿料簡稱“胺”漿料，分子量為50~150萬，含固量9%~10%，它雖對(duì)棉纖維有較強(qiáng)的粘附性，但漿膜高強(qiáng)低伸，吸濕性高，主要適用于挺硬的牛仔布上漿或作為中號(hào)的棉紗和麻紗、粘膠紗上漿的輔助漿料，以改善漿料的粘附性和成膜性。
以丙烯酸為主的二元共聚漿料（如KD-318）可制得粘度較低、含固量較高（達(dá)30%左右）的漿料，主要用于純棉細(xì)號(hào)高密織物上漿。因分子鏈上尚有一定量的羧酸基未被中和，易受Na+等離子作用，在調(diào)漿過程中會(huì)發(fā)生增粘的現(xiàn)象。丙烯酸—丙烯胺—丙烯胺三元共聚漿料分子鏈側(cè)基增加了強(qiáng)收電子基團(tuán)—基，因而對(duì)棉、滌/棉紗具有較強(qiáng)的粘附性，可用于對(duì)其上漿。
水溶液型丙烯酸類漿料改進(jìn)辦法之一是對(duì)聚丙烯胺進(jìn)行適度的交聯(lián)，既增加了分子鏈的柔韌性，又降低了吸濕性，對(duì)滌/棉的粘附性比純聚丙胺漿高，同時(shí)漿料的含固量提高了一倍，典型的例子是AD漿料。改進(jìn)之二是對(duì)側(cè)基羧酸基團(tuán)適量地用鹼土金屬氫氧化物或碳酸鹽中和，通過二價(jià)鹼土金屬離子，例如Ca2+或Mg2+封閉了一部分親水基團(tuán)，以此改善吸濕性并增加分子鏈的柔韌性。
乳液型丙烯酸類漿料
聚丙烯酸甲酯漿料是最早使用的一種乳液型丙烯酸類漿料，其中丙烯酸甲酯占85%，丙烯酸和丙烯合計(jì)占15%。漿料對(duì)滌綸有較強(qiáng)的親和力、粘附性，且形成的漿膜低強(qiáng)、高伸。
漿料主體聚丙烯酸甲酯的玻璃化溫度Tg較低（10°C），成膜溫度也低，易產(chǎn)生熱再粘。酯基、基都不耐鹼，易皂化；基還不耐強(qiáng)酸（發(fā)生水解），所以在調(diào)漿過程中應(yīng)避免使用強(qiáng)酸和強(qiáng)鹼。
甲酯漿的另一缺點(diǎn)是漿料中有殘存單體丙烯酸甲酯，蒜味甚強(qiáng)，有害身體健康。這類漿料主要用于滌/棉、滌/粘、滌/混紡紗上漿，尤其是高含滌的滌/棉、滌/粘紗，可用它提高漿液對(duì)滌綸、綸等合成纖維的粘附性。
乳液共聚漿料的改進(jìn)以醋酸乙烯酯為主，丙烯胺為次，漿料適用于滌棉混紡紗上漿。在醋酸乙烯酯與丙烯胺二元共聚乳液漿的基礎(chǔ)上增加了丙烯酸組分或丙烯組分，也即增加丙烯酸甲酯組分，形成三元共聚乳液漿。它比二元共聚乳液漿的漿膜更柔韌，其他性能視醋酸乙烯含量而定，醋酸乙烯酯含量高更適用于滌/棉紗上漿。若不用醋酸乙烯改用丙烯酯甲酯也一樣，但含量不宜超過65%，否則不適應(yīng)無梭織機(jī)織造。
新型乳液共聚型TP漿料選用醋酸乙烯酯、丙烯胺、丙烯酸甲酯為共聚單體，粘度穩(wěn)定，成膜性/退漿性好，可大幅度減少P.V.A漿料用量和降低成本，并能獲得理想的漿紗質(zhì)量和織造效果。
經(jīng)生產(chǎn)實(shí)用證明，采用TP漿料后，適當(dāng)增加變性淀粉或淀粉的用量可替代P.V.A漿料用量，當(dāng)替代量為30%~50%時(shí)，雖新配方上漿率會(huì)低于或稍低于原配方的上漿率，但漿紗的毛羽貼服、開口清晰度都好于原配方，織機(jī)的經(jīng)向斷頭率較原配方降低，并節(jié)約了用漿成本，達(dá)到低上漿率和高織造效率的織造效果；使用P.V.A漿料加TP漿料，經(jīng)紗上漿后手感柔軟、光滑，且上漿操作方便，在氣壓較低或打慢車時(shí)漿槽不結(jié)漿皮，減少了漿斑疵布。
變性淀粉和接枝淀粉
紡織漿料從天然淀粉發(fā)展到P.V.A，仍存在一定使用缺點(diǎn)。山西晉利化工廠生產(chǎn)的配混粘高低不同的變性淀粉組成復(fù)合變性淀粉，其漿料性能和上漿效果均較好，為變性淀粉的生產(chǎn)和應(yīng)用提供了一個(gè)研究思路。
接枝變性淀粉開發(fā)研制中，首先解決了接枝率問題。中國石油研究院研制的州華東輸油管理局織物上漿劑廠生產(chǎn)的接枝變性淀粉的接枝率在8%~15%，經(jīng)漿料檢測中心檢測，其最大的接枝率為17.8%，在生產(chǎn)水平相當(dāng)?shù)那闆r下可以代替60%~80%的P.V.A。
磷酸酯變性淀粉
磷酸酯變性淀粉在制造過程中大分子鏈斷裂，因而聚合度降低，分子量較小，進(jìn)而使得粘度降低，增加了漿液的流動(dòng)性和滲透性。該漿料由于引入酯基而增加了漿液對(duì)疏水性纖維的親和力，與原淀粉相比，糊化速度快、熱粘度穩(wěn)定性較好，具有高濃度低粘度的特點(diǎn)，退漿容易。
磷酸脂淀粉與P.V.A混合后用于滌棉織物上漿，漿液粘度穩(wěn)定，漿膜完整，漿紗毛羽貼伏，能滿足上漿工藝要求；高度低粘型磷酸酯淀粉能適應(yīng)細(xì)號(hào)高密織物的織造，織造時(shí)開口清晰，可提高織機(jī)效率；磷酸酯淀粉價(jià)格低廉，漿紗成本低，但該淀粉酸值較高，若開車不正常（如壞車、停汽），漿液在調(diào)漿桶內(nèi)存放時(shí)間超過5小時(shí)后酸化，使PH值降低，易使?jié){液起泡，給上漿質(zhì)量帶來一定影響。
醋酸酯淀粉
醋酸酯淀粉與P.V.A混合漿在滌棉細(xì)號(hào)織物上漿，可根據(jù)品種織造難度選用不同配比，以達(dá)到最佳配方，并相應(yīng)達(dá)到最佳織造效果，取代P.V.A用量達(dá)40%~70%。
醋酸酯淀粉成膜柔韌、可彎、具有彈性，但酯化淀粉易被鹼水解，調(diào)漿工藝中PH值應(yīng)控制在6.5~7.5，這也符合漿料調(diào)制向無鹼化作業(yè)發(fā)展的趨勢。
醋酸酯淀粉具有較好的分散性和較大的溶解性，在后整理過程中退漿對(duì)環(huán)境無污染。應(yīng)用醋酯淀粉取代氧化淀粉在滌棉細(xì)平織物上上漿，可進(jìn)一步降低混合漿中P.V.A用量，取代比例達(dá)40%~70%，且漿紗質(zhì)量和織造效果明顯改善，織機(jī)單產(chǎn)及效率有較大提高，漿料消耗則顯著下降，全年僅漿料費(fèi)用一項(xiàng)就可節(jié)約30萬人民幣以上，綜合經(jīng)濟(jì)效益可觀。
A M接枝淀粉
AM接枝淀粉由于引入了羧基與引發(fā)一批烯類單體接枝共聚，成為符合天然纖維（親水性纖維）與合成纖維（疏水性纖維）混紡紗織造性能需要的好漿料，能全部或部分代替一些常見滌棉細(xì)布或滌棉府綢漿料中的P.V.A，在織造效果不變甚至有所改善的情況下，可大大降低漿料成本，并且解決漿紗廢液、廢氣的污染問題，同時(shí)可降低能耗，提供調(diào)漿操作簡便條件，是一種有實(shí)效的新型漿料。
在接枝工藝生產(chǎn)中，接枝反應(yīng)主要發(fā)生在淀粉顆粒的表面，所以增加原淀粉顆粒的細(xì)度、增加顆粒的表面積并在淀粉的大分子上產(chǎn)生更多的游離基，可以提高接枝率。
當(dāng)接枝率達(dá)到某一定值時(shí)，接枝淀粉的水溶性就取決于高聚分子鏈的親水性，而接枝高聚物分子鏈的親水性又取決于親水基團(tuán)的多少，要滿足上漿要求則親水基團(tuán)應(yīng)越少越好，接枝聚合時(shí)親水性單體應(yīng)盡可能少，一般以含固率為4.5%的接枝淀粉漿液存放24小時(shí)后不分層為標(biāo)準(zhǔn)。
組合漿料
組合漿料和即用漿料可簡化上漿配方和調(diào)漿操作，有利于穩(wěn)定漿紗質(zhì)量，是漿料發(fā)展的一個(gè)方向。
以MR半組合漿料為例，MR半組合漿料是以變性淀粉為主加入丙烯酸的共聚物和復(fù)合劑（主要由浸潤、柔軟、消泡、抗靜電、防霉等功能的制劑組合）制成的固體漿料，這種半組合漿料使?jié){料配方從多元化向單元化邁了一大步。
MR漿料在高溫糊化時(shí)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，成為新的高分子化合物的混合物，其糊液與各種纖維有較好的滲透性和親和力，與P.V.A有良好的混溶性。
在T/C 13/13 377.5/283 122細(xì)布上試驗(yàn)，結(jié)果顯示，新配方采用25% P.V.A和50%MR，漿紗質(zhì)量和織造效果都好于原配方。從漿紗切片來看，漿液的滲透、被覆也得到改善。漿紗易分絞，無漿斑疵點(diǎn)、粘并和打絞現(xiàn)象，漿紗毛羽服貼，提高了開口清晰度，減少了“三跳”疵點(diǎn)，織機(jī)每臺(tái)、時(shí)的斷頭有所降低，從而提高織造效率。
試驗(yàn)證明，用MR取代50% P.V.A的組合漿不失為一種值得推廣的優(yōu)級(jí)漿料。
