機(jī)織漿料的研究現(xiàn)狀及進(jìn)展

1、紡織漿料的研究現(xiàn)狀及進(jìn)展 紡織漿料可分為變性淀粉類、聚乙烯醇(PVA)和丙烯酸類等,在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上占據(jù)了重要位置,特別是淀粉漿料已占漿料總用量的70%左右.在國(guó)際市場(chǎng)上,PVA 與丙烯酸類漿料的使用量相近,而國(guó)內(nèi)PVA 漿料的使用量卻是丙烯酸類漿料的2 倍左右.PVA 屬于難生物降解的有機(jī)物,對(duì)環(huán)境污染較嚴(yán)重.1我國(guó)PVA漿料使用量較大,給環(huán)境造成污染,也影響了我國(guó)紡織品的出口.近年來(lái),國(guó)內(nèi)開(kāi)展了用綠色漿料替代PVA的研究.綠色漿料是指符合環(huán)境保護(hù)要求的漿料,除滿足經(jīng)紗上漿工藝的功能要求外,還要滿足在上漿過(guò)程中對(duì)水和空氣的污染最少、退漿廢水污染低、易生物降解、漿料殘留在紡織品上的有害物質(zhì)符合規(guī)

2、定要求.2經(jīng)過(guò)紡織行業(yè)科研人員的不斷努力以及對(duì)環(huán)保型材料和生產(chǎn)的要求,本文對(duì)較有發(fā)展?jié)摿Φ木G色漿料進(jìn)行了綜述.1 紡織漿料研究現(xiàn)狀1.1 淀粉漿料淀粉漿料歷史悠久據(jù)歷史記載， 我國(guó)唐代公元年） 已經(jīng)采用整經(jīng)后“ 過(guò)糊”， 以減少經(jīng)紗斷頭。古代手工漿紗是將經(jīng)紗展成片狀， 用刷子抹上漿糊， 晾干后繞成織軸。元代（ 公元年前后） 已經(jīng)采用小麥粉做漿料， 在王禎農(nóng)書(shū)中有對(duì)漿紗上漿的記錄。在天工幵物。乃服篇中過(guò)糊”一節(jié)已記載了使用淀粉、牛皮膠、骨膠漿絲的方法和工具。淀粉原料易得， 價(jià)格便宜， 作為棉、粘膠纖維等纖維素經(jīng)紗及其與合成纖維混紡經(jīng)紗的主漿料已經(jīng)被證明是行之有效的， 淀粉類漿料使用歷史悠久。淀粉

3、對(duì)親水的天然纖維有較好的粘附性， 也具有一定的成膜性， 基本上能滿足這些纖維上將的要求。早期使用的都是以小麥淀粉為主， 現(xiàn)在更多種類的淀粉如玉米淀粉， 大豆淀粉以及木薯淀粉都已實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。目前大部分是經(jīng)過(guò)一些變性處理后的淀粉，淀粉中含有的伯醇、仲醇等基團(tuán)經(jīng)過(guò)氧化、醚化、酯化、胺基化以及接枝共聚等反應(yīng)后， 可制得一系列的變性淀粉3;如酸性淀粉， 氧化淀粉， 酶轉(zhuǎn)化淀粉， 交聯(lián)淀粉， 接枝淀粉， 淀粉酯， 淀粉醚及復(fù)合變性淀粉，也可以用加熱或者高能射線方法， 使淀粉大分子的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化制備欲糊化淀粉、降解淀粉等； 也可以用特種的生物酶制備變性淀粉。變性淀粉的制造方法主要有：化學(xué)變性： 使用化

4、學(xué)試劑， 經(jīng)過(guò)一定的化學(xué)反應(yīng)得到旳產(chǎn)品， 如酸解淀粉、氧化淀粉、醚化淀粉、交聯(lián)淀粉、陽(yáng)離子淀粉等。物理變性： 如欲糊化淀粉、電子輻射處理淀粉、熱解淀粉等。生物變性： 如酶轉(zhuǎn)化淀粉等。淀粉對(duì)吸水性好的天然纖維有較好的粘附性， 但對(duì)合成纖維的粘附性較差； 植物中淀粉的含量及品質(zhì)， 不僅受植物種類、品種特性的影響， 而且還隨生長(zhǎng)環(huán)境、氣候、種植及收割時(shí)間等條件的變化而異。調(diào)漿過(guò)程麻煩， 上漿性能不盡如人意， 但在合成架料迅速發(fā)展的今天， 仍無(wú)法被完全替代4,5。1.2 合成漿料合成漿料主要有聚乙烯醇（ 類、丙烯酸類及聚酯類等。1.2.1 PVA類漿料聚乙烯醇稱為它是一種典型的水溶性合成高分子化合物，

5、 是由聚醋酸乙烯酯通過(guò)醇解而得。已廣泛用于許多工業(yè)領(lǐng)域， 世界上主要生產(chǎn)國(guó)是中國(guó)、美國(guó)、日本和朝鮮等國(guó)。1940年， 第一次在紡織工業(yè)作經(jīng)紗上漿的漿料使用， 我國(guó)是從60年代開(kāi)始， 用于紗上漿。由于聚乙烯醇具有優(yōu)良的成膜性、良好的粘附性及與其他漿料相容性等特點(diǎn)，一度被認(rèn)為是理想”的漿料。但煮漿時(shí)間長(zhǎng)， 易結(jié)皮， 對(duì)滌綸等疏水纖維粘附力不夠， 且退漿較其它漿料困難， 對(duì)印染質(zhì)量有影響； 價(jià)格高； 同時(shí)是一個(gè)很難分解的物質(zhì)， 生物降解性差， 而且漿料的值與值的比值僅大遠(yuǎn)低于以生物降解性漿料的要求， 屬于難降解物質(zhì)， 退漿廢水值高退漿廢水不易處理。自90年代后， 它已被一些國(guó)家列為禁止使用的漿料，

6、在我國(guó)雖然未將類漿料列為禁止?jié){料， 不用或者少用漿料已經(jīng)成為漿料與漿紗工作者的共識(shí)6。1.2.2 丙烯酸類漿料丙烯酸類漿料對(duì)纖維具有很好的粘附能力。丙烯酸類漿料的主要特點(diǎn)是可供選擇的聚合單體的種類很多，可以通過(guò)選擇擇不同的聚合單體或者通過(guò)兩種或兩種以上共聚單體的合理配制及各單體比例的合理配比來(lái)調(diào)整丙烯酸類漿料的性能， 滿足不同纖維的上漿要求7。變化共聚單體中的親水性單體的比例可調(diào)整共聚漿料的吸水性和水溶性； 改變共聚單體中的軟、硬單體的比例可調(diào)整共聚漿料的玻璃化溫度、斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率和耐磨等性能。因此， 聚丙烯酸漿料有“ 裁縫漿料” 之稱。漿膜性能可以從脆性到柔軟且富有延伸性8。丙烯酸類漿

7、料的配伍性好， 能與淀粉、漿料很好地混用， 不同的混用比例可使其使用于各類纖維的經(jīng)紗上漿。并且有一定的水溶性， 污染程度低， 因而近年來(lái)一直是上漿工作者的主要研究對(duì)象之一。國(guó)外丙烯酸類漿料的發(fā)展經(jīng)歷了個(gè)階段： 第一階段是該類漿料的初級(jí)研究階段， 這一階段丙烯酸類漿料為丙烯酸鹽或丙烯酸酯的部分皂化的單一型溶液狀產(chǎn)品， 產(chǎn)品含固量不高（ 約產(chǎn)品種類少， 性能有許多缺陷， 對(duì)環(huán)境濕度敏感， 吸濕性很大， 再粘嚴(yán)重；第二階段丙烯酸類漿料研究趨于成熟， 性能方面得到大的改善， 產(chǎn)品仍為溶液狀態(tài)， 含固量提高到產(chǎn)品種類較全， 組成也較為復(fù)雜， 是各種丙烯酸單體或其它單體的共聚物， 這些漿料大幅度改進(jìn)了早期

8、丙烯酸類漿料吸濕發(fā)粘的缺點(diǎn)， 具有漿膜強(qiáng)韌貼伏毛羽、浸透性好、退漿容易、不落漿等特點(diǎn)； 第三階段丙烯酸類漿料主要目的是改變產(chǎn)品形態(tài)。由于丙烯酸類漿料容易具有高分子溶液流動(dòng)特性， 溶液濃度到一定值時(shí)粘度就很高， 甚至成凍膠， 溶液中有效成分的含量不高， 這增加了遠(yuǎn)距離運(yùn)輸成本。通過(guò)工藝技術(shù)， 混合其它類型的漿料， 將丙烯酸類漿料制成粉末狀固態(tài)漿3 。自德國(guó)(巴斯夫） 公司在20世紀(jì)50年代開(kāi)始研制專用于滌棉混紡紗的丙烯酸類漿料至今， 英國(guó)聯(lián)合膠體公司、美國(guó)西達(dá)公司、意大利萊姆公司、曰本松本油脂公司、曰本互應(yīng)公司都將其產(chǎn)品輸入到中國(guó)。能針對(duì)不同品種的織物提供不同類型的漿料， 往往是一種漿料“ 適用

9、于” 任何種類的產(chǎn)品。聚丙烯酸類漿料在使用過(guò)程中具有很強(qiáng)的再粘性， 漿膜容易粘貼在機(jī)件上， 或使紗線之間發(fā)生粘并。這種再粘現(xiàn)象破壞了漿膜的完整性， 使?jié){紗毛羽數(shù)增加， 漿斑疵點(diǎn)增多， 漿紗質(zhì)量受到較大影響。再粘性強(qiáng)是聚丙稀酸類漿料的主要缺點(diǎn)， 是它的應(yīng)用受到一定的限制。三是國(guó)產(chǎn)丙烯酸類漿料吸濕再粘性嚴(yán)重， 漿液粘度大， 使用時(shí)只能作為主漿料中的輔助漿料。與國(guó)外同行業(yè)研究應(yīng)用水平相比， 國(guó)內(nèi)產(chǎn)品在許多方面還存在著差距：一是品種不齊全， 不能針對(duì)不同品種的織物提供不同類型的漿料， 往往是種漿料“適用于” 任何種類的產(chǎn)品， 而英國(guó)聯(lián)合膠體公司和曰本互應(yīng)公司的產(chǎn)品自成系列， 對(duì)不同產(chǎn)品有不同的漿料供應(yīng)

10、；二是產(chǎn)品的含固量及形態(tài)有差距， 國(guó)產(chǎn)丙烯酸類漿料含固量普遍偏低， 形態(tài)為液體； 三是國(guó)產(chǎn)丙烯酸類裝料吸濕再粘性嚴(yán)重， 漿液粘度大， 使用時(shí)只能作為主漿料中的輔助漿料。1.2.3 聚酯類漿料聚酯類漿料的研究始于世紀(jì)年代， 法國(guó)羅納布朗克、美國(guó)伊斯曼等公司合成了以苯二甲酸二甲酯和乙二醇縮聚的第一代聚酯類衆(zhòng)料， 并在年獲得了專利。世紀(jì)年代， 國(guó)外對(duì)聚酯類漿料的縮聚單體進(jìn)行了大量的研究， 合成了第二代聚酯類漿料。這類漿料水溶性好， 吸濕性適中， 對(duì)環(huán)境污染小， 也能與、淀粉等漿料混合， 適用于很多種類纖維的上漿但在國(guó)內(nèi)很少見(jiàn)到應(yīng)用的報(bào)道。2 環(huán)保型紡織漿料的研究進(jìn)展2.1 利用已有漿料改性替代PVA

11、目前利用已有的可生物降解原料來(lái)制備綠色漿料,如使用變性淀粉、丙烯酸酯和聚酯等,實(shí)現(xiàn)部分或全部替代PVA,是廣大科研人員探索漿料綠色化的主要途徑.2.1.1 變性淀粉漿料變性淀粉漿料是用于全棉等天然纖維紗線上漿的主體漿料,變性處理改善了淀粉與合成纖維的相溶性和漿膜的柔韌性,可取代PVA 對(duì)滌/棉等混紡紗進(jìn)行上漿.目前,國(guó)內(nèi)外常用的變性淀粉漿料為淀粉衍生物,對(duì)接枝淀粉的研究也取得了一定進(jìn)展.淀粉衍生物以其對(duì)合成纖維的相溶性和漿膜的柔韌性及很好的粘度穩(wěn)定性、分散性,已經(jīng)成為綠色漿料的代表和研究主體.在醋酸酯淀粉9中引入乙?；褪杷怎セ?增加其對(duì)天然纖維與合成纖維的粘著性,不僅提高了漿紗的耐磨性,使

12、毛羽更貼伏,而且酯基的引入也提高了其成膜性,使形成的膜較柔韌,改善了上漿紗的強(qiáng)伸性.目前,國(guó)內(nèi)醋酸酯淀粉已能替代20%30%的PVA 漿料.為能更多地取代PVA,業(yè)界正積極研究接枝淀粉,目前制得的接枝變性淀粉漿料用于滌/棉混紡織物上漿,能夠大量取代PVA 漿料.若進(jìn)一步完善接枝技術(shù)有可能實(shí)現(xiàn)大比例應(yīng)用,甚至全部使用.Mostafa Kh M 等人10研制的聚甲基丙烯酸接枝淀粉是在高錳酸鉀/檸檬酸體系中,將聚甲基丙烯酸接枝到玉米淀粉上,制得的接枝淀粉性能有很大的提高,用其上漿后,棉紡織品漿紗的斷裂強(qiáng)度、斷裂拉伸率與耐磨性均較好,雖然漿料性能與PVA 相比還有一定差距,但已可取代PVA 單獨(dú)用于上

13、漿.張斌等人11用聚丙烯酸酯與淀粉接枝得到的接枝淀粉漿料,對(duì)纖維有良好的滲透性,上漿性能、漿紗強(qiáng)力和伸長(zhǎng)率、毛羽貼伏均較好,在滌/棉紗上漿中已完全取代PVA.但如何在其他紡織品上達(dá)到全部取代,還有待進(jìn)一步的研究.2.1.2 丙烯酸酯類漿料丙烯酸類漿料是丙烯酸類單體的均聚物、共聚物或共混物的總稱.以丙烯酸酯為主體的合成漿料是丙烯酸類漿料中最重要的一種,它對(duì)疏水性合成纖維有優(yōu)良的粘附力,漿膜柔順,強(qiáng)度較低,但變形能力大,存在吸濕再粘性,上漿時(shí)有利于減少漿紗毛羽,提高漿紗的耐磨性.PVA 漿料在環(huán)保方面已存在缺陷,故研究與開(kāi)發(fā)丙烯酸類漿料勢(shì)在必行.丙烯酸類漿料主要有:聚丙烯酸鹽、聚丙烯酰胺和聚丙烯酸

14、酯.聚丙烯酸鹽類對(duì)親水性纖維的粘附性好,但吸濕大且吸濕后再粘性重.與低比例變性淀粉漿混用有良好的上漿性能.聚丙烯酰胺類(PAAM)吸濕大、再粘性重,對(duì)親水性纖維的粘附性好,含固量25%,是單體均聚物,質(zhì)量易控制,也可制成固體狀.聚丙烯酸酯類是丙烯酸類的高科技品種,是以丙烯酸酯類為單體的共聚物,單體為23種,對(duì)疏水性合成纖維粘附性好,吸濕再粘性比前2種有所改進(jìn).12258國(guó)產(chǎn)液態(tài)或固態(tài)丙烯酸漿料與國(guó)外同類產(chǎn)品相比性能及質(zhì)量相當(dāng),純棉細(xì)薄織物上漿用丙烯酸漿料和變性淀粉混配后有可能完全取代PVA.丙烯酸漿料成膜、粘附性好,漿膜強(qiáng)度、彈性及耐磨性較好,是我國(guó)少用或不用PVA 漿料的主要基礎(chǔ)條件之一.1

15、3東華大學(xué)研究的新型丙烯酸類漿料STSX-114選用親水性單體丙烯酰胺、丙烯酸與疏水性單體丙烯酸丁酯、醋酸乙烯酯共聚,使其對(duì)棉和滌/棉都有較高粘著力,可提高漿紗的強(qiáng)力、耐磨性和毛羽貼伏性.漿膜斷裂強(qiáng)度低,漿紗干分絞阻力小,漿膜吸濕性近似于PVA,無(wú)吸濕再粘現(xiàn)象,成本較低,穩(wěn)定性好.用STSX-1漿料可使配方中PVA 使用量從55%下降為25%.日本學(xué)者Hiroshi Y15用部分皂化的醋酸乙烯酯共聚物熱熔上漿劑對(duì)滌綸紗和棉紗上漿,經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明能夠取得良好的效果.2.1.3 聚酯類漿料水溶性聚酯漿料是以對(duì)苯二甲酸(TPA)和乙二醇(EG)等為原料,通過(guò)縮合、聚合反應(yīng),合成的大分子結(jié)構(gòu)中含有酯基和水

16、溶性基團(tuán)的一類新型紡織漿料.因聚酯漿料的分子中含有苯環(huán)和酯基,與滌綸纖維的分子結(jié)構(gòu)相似,故對(duì)其具有優(yōu)異的粘附性能,同時(shí)結(jié)構(gòu)中含有強(qiáng)親水基,水溶性非常好,且所含的酯基在堿性條件下容易水解,故退漿性能優(yōu)良,能改善淀粉與聚乙烯醇漿料的退漿性能;聚酯漿料的粘度、表面張力都比較低,對(duì)紗線的潤(rùn)濕、滲透性都比較好.目前這種漿料主要用于滌綸長(zhǎng)絲的上漿,對(duì)滌綸短纖紗或滌棉紗上漿的應(yīng)用看法尚未達(dá)到統(tǒng)一.162.2 其他漿料使?jié){料綠色化的另一種方法是采用新型材料.目前對(duì)大部分改性漿料在耐磨性與斷裂強(qiáng)力等方面還不太令人滿意,因此,探索采用新型材料如納米材料等彌補(bǔ)、取代PVA 漿料性能的不足,已引起了人們的廣泛關(guān)注.2

17、.2.1 無(wú)機(jī)納米漿料無(wú)機(jī)納米漿料實(shí)質(zhì)上是一種漿料添加劑,生產(chǎn)的方法有:(1)采用納米級(jí)氧化鈦或二氧化硅進(jìn)行分散;(2)直接采用起始原料如四氧化鈦、依酸酯、硅粉等;(3)由淀粉和納米材料混合而成固體納米級(jí)漿料添加劑。不同原料及生產(chǎn)方法生產(chǎn)的納米漿料的性能有很大差異:含固量有15%、30%、40%;pH 值有24、78.5;粒子直徑有100200 nm、5060 nm.它們?cè)谥屑?xì)號(hào)純棉織_物上漿中能大量取代“不潔漿料PVA”:在滌棉織物上漿中能部分取代PVA,具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益.1652.2.2 天然植物膠類漿料瓜爾豆膠是一種天然高分子植物膠,從生長(zhǎng)在印度和巴基斯坦等國(guó)瓜爾豆子的胚乳中

18、提取的,具有較好的水溶性.對(duì)純棉和滌棉都有較好的粘著性.與淀粉和CMC 混合,其漿膜的斷裂強(qiáng)度雖然較差,但斷裂伸長(zhǎng)率卻很好,可達(dá)到18.59%,耐磨性也很好,耐屈曲次數(shù)可達(dá)到1 043 次.1652.3 綠色漿料存在的問(wèn)題及發(fā)展趨勢(shì)盡管已研制出能夠部分甚至全部取代PVA 的紡織漿料,但仍存在一些問(wèn)題,如目前使用的淀粉衍生物還不能完全取代PVA.對(duì)變性淀粉的研究應(yīng)以開(kāi)發(fā)性能較好的接枝淀粉為主要方向.丙烯酸類漿料存在吸濕再粘的問(wèn)題,且價(jià)格也較高,所以對(duì)聚丙烯酸類漿料的研究集中在共聚漿料的可設(shè)計(jì)性上,通過(guò)優(yōu)化配比來(lái)解決吸濕再粘的問(wèn)題.固態(tài)丙烯酸漿料使用方便,運(yùn)輸成本低,發(fā)展前景廣闊.PVA 具有較好的成膜性,且漿膜性能優(yōu)異,在現(xiàn)階段很難被完全取代,解決PVA 的難降解問(wèn)題是一件很有意義的工作.目前,對(duì)PVA漿料的研究主要集中在:(1)PVA 改性,使其具有生物降解