半干法生產(chǎn)紡織用氧化淀粉工藝探討

文玉萍，覃學(xué)江

（1.廣西木薯產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)，廣西 南寧 530022；2.廣西武鳴縣安寧淀粉有限責(zé)任公司，廣西 南寧 530112）

半干法生產(chǎn)紡織用氧化淀粉工藝探討

文玉萍1，覃學(xué)江2

（1.廣西木薯產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)，廣西 南寧 530022；2.廣西武鳴縣安寧淀粉有限責(zé)任公司，廣西 南寧 530112）

以木薯淀粉為原料，采用半干法工藝研制生產(chǎn)紡織用氧化淀粉，著重討論過氧化氫、催化劑、尿素、反應(yīng)時(shí)間對(duì)產(chǎn)品性能的影響。

氧化淀粉； 半干法；氧化劑；催化劑

化學(xué)漿料（如聚己烯醇、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸酯類等）用于紡織工業(yè)的經(jīng)紗上漿，具有漿液黏度穩(wěn)定、粘結(jié)力強(qiáng)、成膜性好等優(yōu)點(diǎn)，但成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于淀粉漿。原淀粉雖然有價(jià)格低廉之優(yōu)勢(shì)，但漿液滲透性差，漿紗強(qiáng)度低，毛羽多，手感差，其應(yīng)用受到一定限制。因此，開發(fā)質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的變性淀粉是紡織用漿料的發(fā)展趨勢(shì)。

氧化淀粉具有較低的聚合度，生產(chǎn)廠家可根據(jù)需要選擇合適的黏度。氧化淀粉分子上增加了羧基，帶有負(fù)電荷，其薄膜更易溶于水，有更好的清晰度和穩(wěn)定性。該類變性淀粉成本低，深受紡織生產(chǎn)廠家的青睞。

工業(yè)制備氧化淀粉常用次氯酸鈉為氧化劑，采用濕法生產(chǎn)工藝。用次氯酸鈉生產(chǎn)氧化淀粉，存在如下不足：1）次氯酸鈉穩(wěn)定性差，生產(chǎn)工藝不穩(wěn)定，產(chǎn)品黏度難控制，黏度穩(wěn)定性低；2）反應(yīng)在水中進(jìn)行，氧化劑反應(yīng)利用率低，反應(yīng)結(jié)束需要用大量的水進(jìn)行洗滌處理，廢水污染嚴(yán)重；3）氧化反應(yīng)過程中，淀粉顆粒內(nèi)部產(chǎn)生裂紋，崩解成碎塊，產(chǎn)生了可溶性及部分碎塊，在分離及洗滌過程中造成損失。因此氧化淀粉產(chǎn)率一般低于96%，生產(chǎn)成本相對(duì)較高。

通過多年的變性淀粉研制開發(fā)和應(yīng)用，我們認(rèn)為用過氧化氫作氧化劑，采用半干法生產(chǎn)紡織用氧化淀粉，能解決用次氯酸鈉為氧化劑，濕法生產(chǎn)氧化淀粉所存在的不足。在此我們對(duì)半干法生產(chǎn)紡織用氧化淀粉的生產(chǎn)工藝及其影響因素進(jìn)行了一些探討，供同行們參考。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)原料

木薯淀粉(恩氏黏度＞1.7)，催化劑(自配)，過氧化氫(工業(yè)級(jí)，含量30%)，尿素(工業(yè)級(jí))。

1.2 反應(yīng)原理

過氧化氫在催化劑作用下生成新生態(tài)的氧，新生態(tài)的氧使淀粉斷鍵、降解和氧化，在淀粉分子上引入羰基和羧基，即生成氧化淀粉，同時(shí)過氧化氫被還原生產(chǎn)水，不會(huì)污染環(huán)境。生產(chǎn)工藝流程如下。

1.3 分析方法

1.3.1 產(chǎn)品黏度測(cè)定

在1000 mL三口燒瓶中調(diào)漿，含固量為6%，電動(dòng)攪拌速度100r·min-1，用水浴加熱，升溫至95 ℃，保持此溫度60 min，用注射器抽取約30 mL試液注入NDJ-79型旋轉(zhuǎn)式黏度計(jì)中（黏度計(jì)夾層中通入熱水，保持其溫度為95 ℃），調(diào)節(jié)黏度計(jì)指針至0點(diǎn)處，掛好轉(zhuǎn)子（第二單元測(cè)定器1＃轉(zhuǎn)子），按下旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)開關(guān)，待指針穩(wěn)定后，讀數(shù)即得其黏度。

1.3.2 產(chǎn)品黏度穩(wěn)定性

測(cè)出產(chǎn)品的黏度后，按同樣的方法檢測(cè)95℃條件下攪拌180 min時(shí)的黏度值。

2 結(jié)果與討論

2.1 過氧化氫用量的影響

在同等條件下，隨著過氧化氫用量的加大，產(chǎn)品的黏度變小，根據(jù)紡織行業(yè)中通常使用的氧化淀粉的黏度范圍為8～12CP，黏度穩(wěn)定性＞80%，過氧化氫用量在0.045%～0.070%（占淀粉質(zhì)量絕干比率，以下同）范圍，產(chǎn)品的黏度能滿足要求，試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 過氧化氫用量對(duì)產(chǎn)品黏度及穩(wěn)定性影響

2.2 催化劑的影響

使用少量的催化劑可大大提高過氧化氫的氧化能力，降低產(chǎn)品的黏度，但催化劑添加量達(dá)0.0010%，提高催化劑的添加量，產(chǎn)品的黏度和黏度穩(wěn)定性變化不大，試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 催化劑對(duì)產(chǎn)品黏度及穩(wěn)定性的影響

2.3 反應(yīng)時(shí)間影響

室溫反應(yīng)時(shí)間2 h內(nèi)，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，產(chǎn)品的黏度逐漸降低，黏度穩(wěn)定性提高，但室溫反應(yīng)時(shí)間達(dá)2 h，再延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間，產(chǎn)品的黏度和黏度穩(wěn)定性變化不大，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

2.4 尿素用量對(duì)產(chǎn)品的黏度穩(wěn)定性的影響

尿素能顯著提高淀粉漿料的黏度熱穩(wěn)定性，可能原因是紡織用氧化淀粉是輕度氧化，淀粉的分子鏈還比較長(zhǎng)，分子鏈上有許多羥基，分子鏈之間能形成許多氫鍵，并有許多支鏈，能互相纏結(jié)，形成絮狀結(jié)構(gòu)，因此淀粉具有較高的結(jié)構(gòu)黏度。在剪切作用下，結(jié)構(gòu)黏度逐漸破壞而造成熱黏度穩(wěn)定性不好。尿素能與淀粉分子鏈上的羥基形成氫鍵，破壞淀粉的結(jié)構(gòu)黏度，所以能顯著提高淀粉漿液的黏度熱穩(wěn)定性。

表3 反應(yīng)時(shí)間對(duì)產(chǎn)品黏度及穩(wěn)定性影響

改變尿素的添加量，產(chǎn)品的黏度隨尿素添加量的提高而稍微升高，但尿素添加量達(dá)1%時(shí)，再提高尿素的添加量，產(chǎn)品的黏度和黏度穩(wěn)定性變化不大，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 尿素用量對(duì)產(chǎn)品黏度穩(wěn)定性的影響

3 中試產(chǎn)品結(jié)果

我們利用干法設(shè)備生產(chǎn)了兩批次產(chǎn)品，各項(xiàng)指標(biāo)見表5。中試結(jié)果表明，產(chǎn)品的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到紡織用氧化淀粉要求，中試生產(chǎn)的產(chǎn)品在廣東某紡織廠進(jìn)行應(yīng)用試驗(yàn)，應(yīng)用效果與原使用濕法生產(chǎn)的氧化淀粉相當(dāng)。

中試產(chǎn)品在半年內(nèi)不定期抽檢，產(chǎn)品的各個(gè)指標(biāo)基本不變，說明本工藝生產(chǎn)的紡織用氧化淀粉產(chǎn)品均勻穩(wěn)定，工藝可行。

得粉率是每批次的產(chǎn)量與投入生產(chǎn)的原淀粉的比率，結(jié)果表明，本工藝生產(chǎn)的氧化淀粉投入和產(chǎn)出相當(dāng)，得粉率高于100%。

表5 中試產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)

4 結(jié)論

1）半干法制備紡織用氧化淀粉的適宜條件為：過氧化氫用量0.045%～0.070%，催化劑用量為0.0010%～0.0015%，室溫下反應(yīng)時(shí)間為2 h，尿素用量為1%～2%，可得黏度為8～12CP，黏度穩(wěn)定性≥80.0%的紡織用氧化淀粉產(chǎn)品。

2）半干法生產(chǎn)紡織用氧化淀粉，添加一定量的催化劑，能大大提高過氧化氫的反應(yīng)活性，產(chǎn)品中氧化劑殘留量少，不影響產(chǎn)品的應(yīng)用效果，過氧化氫被還原生產(chǎn)水，沒有環(huán)境污染。

3）添加尿素能破壞淀粉的結(jié)構(gòu)黏度，提高產(chǎn)品的黏度熱穩(wěn)定性。添加1%以上的尿素，產(chǎn)品的黏度穩(wěn)定性達(dá)80%以上。

4）半干法生產(chǎn)紡織用氧化淀粉，產(chǎn)品的各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到要求，產(chǎn)品的質(zhì)量較穩(wěn)定，在紡織行業(yè)中使用，應(yīng)用效果跟濕法生產(chǎn)氧化淀粉相當(dāng)。

5）半干法生產(chǎn)紡織用氧化淀粉，無三廢污染，化工輔料費(fèi)用低，得粉率大于100%，生產(chǎn)成本低，與濕法生產(chǎn)的氧 化淀粉相比，更具有價(jià)格優(yōu)勢(shì)。

[1] 曹旭勇，王強(qiáng)，范雪榮，榮瑞萍. 尿素與淀粉混合物的反應(yīng)性能和漿液漿膜性能研究[C].中國(guó)西部漿料與漿紗技術(shù)研討會(huì)論文專輯[A]，全國(guó)紡織科技信息中心，2001.

[2] 張力田.變性淀粉[M].廣州：華南理工大學(xué)出版社，1999.

[3] 張友松.變性淀粉生產(chǎn)與應(yīng)用手冊(cè)[M].北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，2007.

Preparation Process of Oxidized Starch for Textile Use by Hemi-dry Process

WEN Yu-ping1, QIN Xue-jiang2
(1.Guangxi Cassava Industry Association, Nanning 530022, China; 2. Guangxi Wuming Anning Starch Co. Ltd., Nanning 530112, China)

Applied cassava starch as material, oxidized starch for textile use was studied and prepared by hemi-dry process. The infl uence of dosage of hydrogen peroxide, catalyst, urea and reaction time on product performance was discussed.

oxidized starch; hemi-dry process; oxidant; catalyst

TS 236.9

A

1671-9905(2014)06-0037-03

2014-04-29