尿素－雙醛淀粉的制備與漿紗性能

王 淼

（陜西紡織器材研究所，陜西 咸陽(yáng)712000）

淀粉漿料以其資源豐富、價(jià)格低廉、粘著性較好、對(duì)環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)被廣泛用于經(jīng)紗上漿，且歷史悠久。雖然隨著當(dāng)代高檔織物的不斷發(fā)展，淀粉已遠(yuǎn)不能滿足上漿要求，表現(xiàn)出粘度高、粘附性差、漿液性能不穩(wěn)定、漿膜硬脆等缺陷，但通過對(duì)天然淀粉采取變性處理以優(yōu)化其質(zhì)量，同樣能在一定程度上提高天然淀粉的使用價(jià)值。從淀粉可以被高碘酸氧化出發(fā)［1］，將淀粉改性可使之轉(zhuǎn)化為雙醛淀粉。雙醛淀粉無(wú)毒無(wú)害，易生物降解，外觀仍保持著淀粉顆粒的原形狀；但在物理和化學(xué)性質(zhì)方面它卻與原淀粉有著較大差別。為此將雙醛淀粉與尿素反應(yīng)，可產(chǎn)生含有許多活潑的醛基官能團(tuán)產(chǎn)物，因而具有更好的粘性。尿素－雙醛淀粉在木材膠黏劑行業(yè)已被廣泛使用，但用作紡織漿料的研究還少有報(bào)道。本文就尿素－雙醛淀粉用作紡織漿料進(jìn)行經(jīng)紗上漿的可行性作一探討，以期為紡織新漿料開發(fā)奠定基礎(chǔ)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 藥品和儀器

玉米淀粉；高碘酸鈉，硫酸，氫氧化鈉，尿素（分析純，北京化工廠），硼砂（含量≥95%，蘇州樂誠(chéng)化工有限公司），消泡劑。

GSI2－2電子恒速攪拌器（上海醫(yī)械專機(jī)廠）；四口燒瓶；T－500型電子天平（常熟市雙杰電子儀器）；FT－IR傅里葉型紅外光譜儀（德國(guó)Bruker EQU INX 55型）。

1.2 雙醛淀粉的制備

將高碘酸鈉配成一定濃度的溶液加入到四口燒瓶中，開啟電子恒速攪拌器不斷攪拌，調(diào)pH值；將一定濃度的淀粉溶液連續(xù)加入反應(yīng)器中，在規(guī)定的溫度條件下反應(yīng)一定時(shí)間；反應(yīng)結(jié)束后將混合物過濾，濾餅用水反復(fù)洗滌至無(wú)IO3－離子，再用丙酮洗滌，以防止干燥結(jié)塊；在40～45℃條件下干燥，白色產(chǎn)物即為雙醛淀粉。

1.3 尿素－雙醛淀粉的制備

將制得的雙醛淀粉與蒸餾水?dāng)嚢杈鶆?，加入四口燒瓶中，調(diào)介質(zhì)pH值為酸性，開始加熱并不斷攪拌，加人第一批尿素，保溫縮合一定時(shí)間；再次調(diào)介質(zhì)為酸性，加入第二批尿素，保溫縮合。反應(yīng)結(jié)束后進(jìn)行降溫，調(diào)介質(zhì)為弱堿性后加入一定量的硼砂均勻攪拌，根據(jù)情況加入適量消泡劑后進(jìn)行降溫出料，得到尿素－雙醛淀粉。

1.4 尿素－雙醛淀粉的紅外光譜表征

用KBr壓片法對(duì)玉米淀粉和尿素－雙醛淀粉分別進(jìn)行紅外光譜測(cè)試［2］，結(jié)果如圖1、圖2所示。

圖1 玉米淀粉的紅外譜圖

通過圖2可看出，尿素－雙醛淀粉的紅外光譜圖在1 710cm－1出現(xiàn)一較強(qiáng)的氨基甲酸酯基吸收峰，說明氨基甲酸酯基已接到淀粉大分子的結(jié)構(gòu)上，證明玉米淀粉發(fā)生變性生成了新的產(chǎn)物。并且玉米淀粉的有些基團(tuán)未發(fā)生變化，說明尿素－雙醛淀粉對(duì)淀粉大分子的基本結(jié)構(gòu)保護(hù)較好，沒有造成大的破壞。

圖2 尿素－雙醛淀粉的紅外譜圖

2 結(jié)果和分析

2.1 漿液性能

2.1.1 漿液粘度和粘度熱穩(wěn)定性

將尿素－雙醛淀粉和玉米淀粉分別調(diào)制成一定量濃度為6%的漿液，恒溫水浴加熱，漿液溫度升高到95℃開始計(jì)時(shí)，每30min測(cè)定一次粘度值，共保溫3h，測(cè)定6次（在保溫1h時(shí)測(cè)定的粘度值即為該漿液的粘度值［3］）。

后5次測(cè)定的粘度值極差與95℃保溫1h測(cè)定的粘度值的比值即為粘度波動(dòng)率。結(jié)果見表1。

由表1可知，尿素－雙醛淀粉漿所測(cè)6次粘度值均遠(yuǎn)小于玉米淀粉的，且粘度熱穩(wěn)定性高于85%。這表明尿素－雙醛淀粉漿液的流動(dòng)性好，具有較好的粘度熱穩(wěn)定性，有利于經(jīng)紗上漿。

表1 漿液粘度單位：mPa·s

2.1.2 漿液粘附力

測(cè)試漿液粘附力方法采用粗紗法［4］。將尿素－雙醛淀粉配制成濃度為1%的漿液800ml，均勻攪拌，恒溫水浴加熱，升溫到95℃保溫30min；將長(zhǎng)度為300 mm的純棉粗紗條和滌棉粗紗條各30根分別浸入漿液中，5min后取出于室溫下晾干，然后在織物強(qiáng)力儀上測(cè)試粗紗條的斷裂強(qiáng)力。共測(cè)試30次，取其平均值，測(cè)試結(jié)果見表2。

表2 漿液粘附力測(cè)試值

由表2測(cè)試結(jié)果可知，無(wú)論是純棉還是滌棉，尿素－雙醛淀粉上漿粗紗的斷裂強(qiáng)力值都大于玉米淀粉的的，表明尿素－雙醛淀粉漿的浸透性好，纖維間的抱合力強(qiáng)，即漿液的粘附力強(qiáng)。

2.2 漿紗質(zhì)量

2.2.1 漿料配方

1＃漿料配方為：PVA－1799 37.5%，聚丙烯酸12.5%，變性淀粉50%；此配方為工廠常用配方。2＃配方：尿素－雙醛淀粉11%，變性淀粉JFJ89%；此配方是將尿素－雙醛淀粉加入到JFJ中。

2.2.2 漿紗性能

在ASS3000型全自動(dòng)單紗漿紗機(jī)［5］上對(duì)CJ9.7 tex原紗進(jìn)行上漿，上漿紗的各項(xiàng)性能分別通過YG171型毛羽儀、HD021N電子強(qiáng)力儀（南通宏大）及Y731型抱合力機(jī)等儀器進(jìn)行測(cè)試。各測(cè)30次，取其平均值，漿紗性能指標(biāo)測(cè)試結(jié)果見表3。同時(shí)在掃描電鏡下對(duì)1＃與2＃配方的上漿紗縱向表面狀態(tài)進(jìn)行電鏡觀察，其SEM照片見圖3。

從表3可看出，CJ9.7tex原紗經(jīng)上漿后紗線的斷裂強(qiáng)力、耐磨性能及毛羽降低率等均有所提高。兩個(gè)配方對(duì)比來(lái)看上，漿紗的斷裂強(qiáng)力、伸長(zhǎng)率及耐磨性能都基本相近。用2＃配方上漿后的紗線毛羽降低率明顯提高，減伸率也明顯低于1＃配方。因此，尿素－雙醛淀粉與變性淀粉JFJ以適當(dāng)比例混合用于CJ9.7tex紗線上漿，可達(dá)到良好的上漿效果。

由圖3可看出，CJ9.7tex原紗經(jīng)漿紗后，1＃配方與2＃配方上漿紗都確實(shí)起到了貼伏毛羽的效果。相比較而言，2＃配方上漿紗結(jié)構(gòu)更為緊密，說明2＃配方漿料性能更好。

表3 漿紗工藝參數(shù)與性能指標(biāo)

圖3 CJ9.7tex漿紗SEM 照片

3 結(jié)論

通過紅外光譜表征，表明尿素－雙醛淀粉的確是淀粉發(fā)生變性而生成的新產(chǎn)物；尿素－雙醛淀粉漿無(wú)論是粘度、粘度熱穩(wěn)定性、漿液粘附力都較玉米淀粉漿的好，適宜用于經(jīng)紗上漿。

尿素－雙醛淀粉與變性淀粉JFJ以一定比例混合后用于CJ9.7tex紗全自動(dòng)單紗上漿實(shí)驗(yàn)表明，上漿紗的斷裂強(qiáng)力、耐磨性能及毛羽降低率等性能均有所提高，漿紗伸長(zhǎng)率與目前工廠使用的配方相接近，紗線毛羽降低率、減伸率及貼服毛羽的效果均好于工廠常用配方。

［1］嚴(yán)瑞瑄.水溶性高分子［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1999：222－231.

［2］陳允魁.紅外吸收光譜法及其應(yīng)用［M］.上海：上海交通大學(xué)出版社，1993：97－99.

［3］范雪榮，榮瑞萍，等.紡織漿料檢測(cè)技術(shù)［M］.北京：中國(guó)紡織出版社，2007：220－270.

［4］De Witt，James A.Retention aids［P］.U.S.A.：5 516 4051996，5－14.

［5］周永元.上漿工藝中的粘附力［J］.棉紡織技術(shù)，1993，（8）：44－49.