GS氧化交聯(lián)變性淀粉漿料的性能分析

黃河柳，沈蘭萍

（西安工程大學(xué) 紡織與材料學(xué)院，陜西 西安710048）

經(jīng)紗上漿是紡織品在織造前的一道重要工序，漿紗的質(zhì)量高低，直接影響著織造的難易程度及成品的質(zhì)量優(yōu)劣.傳統(tǒng)漿料主要有淀粉、PVA、聚丙烯酸類漿料.PVA性能優(yōu)良，其應(yīng)用解決了漿紗中的許多問題，但對環(huán)境污染大，不易自然生物降解［1］.近年來，隨著行業(yè)的不斷引導(dǎo)，紡織技術(shù)的持續(xù)發(fā)展及企業(yè)環(huán)保意識的不斷增強(qiáng)，無PVA上漿概念正逐步成為現(xiàn)實(shí)［2］.變性淀粉作為原淀粉的升級產(chǎn)品，不僅彌補(bǔ)了淀粉類漿料上漿性能的不足，同時(shí)彌補(bǔ)了長期以來以PVA為主漿料所產(chǎn)生的環(huán)境污染問題.因此具有卓越性能的變性淀粉得到了各生產(chǎn)廠家的青睞，變性淀粉具有巨大的潛力是毋庸置疑的［3］.

我國變性淀粉的研究始于20世紀(jì)80年代，現(xiàn)已取得了長足的發(fā)展，但與歐美國家相比還有不小的差距，如產(chǎn)品品種少且多為單一改性，工藝落后，特別是基礎(chǔ)理論研究偏少.本文通過對GS氧化交聯(lián)變性淀粉漿料的基本性能、漿膜性能、漿紗性能的綜合測試和分析，給出客觀評價(jià)，以便對環(huán)保漿料的上漿性能研究提供參考.

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 材料與儀器

（1）材料 GS氧化交聯(lián)變性淀粉、普通變性淀粉、固體聚丙烯酸、PVA－1799、14.6tex純棉紗、13tex滌棉紗等.

（2）儀器 水浴鍋、YT821漏斗式黏度計(jì)、HWS－250型恒溫恒濕箱、YG171A型毛羽測試儀織物強(qiáng)力儀、Y731型紗線耐磨儀、ASS3000型全自動(dòng)單紗漿紗機(jī)、HD021N電子單紗強(qiáng)力儀等.

1.2 性能測試

1.2.1 漿料與漿液 GS氧化交聯(lián)變性淀粉漿料基本性能包括外觀、氣味、含水率、水溶性、pH值.GS氧化交聯(lián)變性淀粉漿液性能包括：（1）黏度、黏度熱穩(wěn)定性：調(diào)制700mL質(zhì)量濃度為6%的GS氧化交聯(lián)變性淀粉漿液，勻速攪拌，恒溫水浴加熱至95℃開始計(jì)時(shí)，每0.5h測一次黏度值，保持恒溫3h，共測6次.在保溫1h時(shí)測得的黏度值即為GS氧化交聯(lián)變性淀粉漿料的黏度值.黏度熱穩(wěn)定性（%）＝1－黏度波動(dòng)率（后5次測定的黏度值極差與95℃保溫1h測定的黏度值的比值即為黏度波動(dòng)率）.（2）漿液黏附力作為漿液的一項(xiàng)重要指標(biāo)［4］，反映了上漿后經(jīng)紗的可織性.實(shí)驗(yàn)方法：（a）配置質(zhì)量濃度為1%的GS氧化交聯(lián)變性淀粉漿液1 800mL，置于2 000mL燒杯內(nèi)，加蓋后放入95℃恒溫水浴鍋中保溫30min，使?jié){液溫度保持恒定，待用；（b）按要求選取粗紗（一組為純棉紗條，一組為滌棉紗條），將粗紗條輕繞在鋁合金框架上，注意纏繞時(shí)不能使其有伸長，待用，每次實(shí)驗(yàn)粗紗條30根；（c）將燒杯中的漿液倒入水浴鍋鋁制方盒，并將試樣框架浸入方盒，加蓋保溫，注意保證浸漬的均勻性，按下秒表計(jì)時(shí)5min，將紗線取出剪開懸掛晾干；（d）將晾干的試樣從框架上剪下，在織物強(qiáng)力儀上測試上漿后粗紗條的斷裂強(qiáng)力，并計(jì)算斷裂強(qiáng)力的平均值，即漿液黏附力［5］.

1.2.2 漿膜 目前常用的制備漿膜的方法為澆鑄法.具體操作過程如下：（a）制備質(zhì)量濃度為3%的GS氧化交聯(lián)變性淀粉漿液200mL，在水浴鍋中加熱至完全溶解（1h左右），放置溫度為50℃左右；（b）將聚酯薄膜洗凈放置在桌面上，注意矯正其水平，薄膜下無氣泡；（c）將漿液慢慢倒在玻璃板上，并用玻璃棒來回調(diào)整漿液流向，使?jié){液基本鋪滿在原定范圍內(nèi).本次實(shí)驗(yàn)制作2個(gè)GS氧化交聯(lián)變性淀粉漿膜，每個(gè)漿膜需要35mL漿液予以澆鑄.待所有漿膜自然風(fēng)干成膜后，仔細(xì)把漿膜從玻璃板上剝下，即為實(shí)驗(yàn)所需的漿膜.（注：夏季空氣干燥，在漿膜完全成型后，放入HWS－250型恒溫恒濕箱中調(diào)整濕度，避免漿膜干裂）

（1）厚度測試.將厚度儀調(diào)零，把漿膜置于厚度儀夾持面中間，緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕使加持面加持漿膜，在表盤上直接讀出數(shù)據(jù).注意選擇較為平整的地方進(jìn)行加持，并且在加持漿膜時(shí)切勿用力過大避免漿膜產(chǎn)生碎裂.

（2）水溶速率測試.將漿膜裁成長30mm，寬10mm的長條，沿長度方向在中間畫一直線；然后將漿膜條浸入80℃的水中，待水平面和漿膜中間直線重合時(shí)，快速按動(dòng)秒表開始計(jì)時(shí)，直到浸沒水中的一段漿膜斷脫，再按下秒表終止計(jì)時(shí)，秒表顯示的時(shí)間即漿膜的水溶速率.反復(fù)10次，求平均值［6］.

（3）強(qiáng)力測試.將漿膜剪成長≥100mm，寬5mm的漿膜條10條，在南通宏達(dá)HD021N型單紗強(qiáng)力儀上測試，調(diào)節(jié)機(jī)器隔距為100mm，將漿膜條夾在上、下夾頭上，開動(dòng)機(jī)器拉伸漿膜條，并記錄數(shù)據(jù).

（4）耐屈曲性測試.將漿膜剪成長25mm，寬5mm的漿膜條10條，用夾子固定，成直角手動(dòng)反復(fù)屈曲，記錄漿膜斷裂時(shí)的次數(shù)，即漿膜的耐屈曲性.

1.2.3 漿紗性能 為了對GS氧化交聯(lián)變性淀粉有一個(gè)綜合性的了解和評價(jià)，并研究其取代PVA漿紗的可行性，將GS氧化交聯(lián)變性淀粉漿料和PVA分別與變性淀粉、固體聚丙烯酸進(jìn)行配伍，配方見表1.

表1 漿料配方

分別調(diào)制質(zhì)量濃度為10%的配方1、配方2漿液各700mL.將煮好的漿料倒入提前預(yù)熱好的ASS3000型小樣漿紗機(jī)中，對14.6tex純棉紗上漿，上漿工藝參數(shù)見表2.

（1）漿紗毛羽.實(shí)驗(yàn)使用YG171A型毛羽測試儀，紗線通過速度為30m／min，每次測試紗線的長度為1m，共測30組，取平均值.

（2）漿紗耐磨性.漿紗耐磨性是漿紗質(zhì)量的評價(jià)指標(biāo)之一［7］，實(shí)驗(yàn)在Y731型紗線耐磨儀上進(jìn)行.漿紗增磨率（m）計(jì)算公式為

式中 m為漿紗增磨率（%）；mj為漿紗磨斷次數(shù)（次）；m0為原紗磨斷次數(shù)（次）.

表2 上漿工藝參數(shù)

（3）漿紗強(qiáng)力.漿紗增強(qiáng)率、減伸率的大小對織造生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量有較大的影響，通過對比原紗上漿前后的斷裂強(qiáng)力、斷裂伸長率，可以了解漿紗物理性能的變化，作為改進(jìn)漿紗工藝、提高漿紗質(zhì)量的參考依據(jù)［8］.實(shí)驗(yàn)使用南通宏達(dá) HD021N電子單紗強(qiáng)力儀進(jìn)行測試，試樣夾距為500mm，拉伸速度為500mm／min，共測30組.

（4）漿紗退漿率.采用氫氧化鈉退漿法.漿紗在退漿時(shí)，紗線表面的部分纖維會脫落，因此在計(jì)算退漿率時(shí)，必須考慮紗線毛羽損失率［9］.計(jì)算公式為

式中 S為退漿率（%）；W0為試樣退漿前干燥質(zhì)量（g）；W1為試樣退漿后干燥質(zhì)量（g）；β為毛羽損失率（%）.

2 結(jié)果與討論

2.1 基本性能

GS氧化交聯(lián)變性淀粉漿料為白色無異味粉末，在92℃時(shí)完全溶解，含水率為12.88%，pH為6.5，屬于綠色環(huán)保漿料，對環(huán)境無污染.

2.2 漿液性能

（1）黏度、黏度熱穩(wěn)定性 不同保溫時(shí)間下，GS氧化交聯(lián)變性淀粉漿料黏度測試結(jié)果見表3.根據(jù)計(jì)算可知，其平均黏度為6.9s.黏度穩(wěn)定性高達(dá)98.55%，有利于提高上漿質(zhì)量.

（2）漿液黏附力 根據(jù)1.2漿液黏附力測試方法，對純棉、滌棉紗進(jìn)行上漿并測其斷裂強(qiáng)力及斷裂伸長率.測得純棉紗的平均斷裂強(qiáng)力為51.29N，平均斷裂伸長率為8.24%；滌棉紗的平均斷裂強(qiáng)力為61.55N，平均斷裂伸長率為12.31%.因此，GS氧化交聯(lián)變性淀粉漿料更適用于滌棉上漿.

2.3 漿膜性能

漿膜性能直接影響到漿紗耐磨和漿紗毛羽等性能指標(biāo)，從而影響漿紗質(zhì)量和紗線的可織性［10］.漿膜各項(xiàng)指標(biāo)的測試結(jié)果見表4.從表4可以看出，GS氧化交聯(lián)變性淀粉漿膜完整且光滑，透明度好，漿膜較薄，水溶性較好，有利于退漿，斷裂強(qiáng)力較好，耐屈曲次數(shù)高達(dá)978次，說明GS氧化交聯(lián)變性淀粉在復(fù)合變性過程中，分子間作用力有所增加，使?jié){膜柔韌，彈性好.因此，GS氧化交聯(lián)變性淀粉漿料具有良好的成膜性，有利于漿紗獲得承受織造過程中各種外部機(jī)械作用的能力，提高漿紗的可織性.

表3 GS氧化交聯(lián)變性淀粉漿料黏度測試

表4 GS氧化交聯(lián)變性淀粉漿膜各項(xiàng)指標(biāo)測試結(jié)果

2.4 漿紗性能

漿紗各項(xiàng)性能測試結(jié)果見表5.由表5可知，漿紗的各方面性能都有所提升，對比配方1和配方2的漿紗效果，配方2漿料的毛羽降低率和增磨率都優(yōu)于配方1.但從增強(qiáng)率來看，加入GS氧化交聯(lián)變性淀粉的漿紗的增強(qiáng)率小于加入PVA的漿紗.

表5 漿紗性能測試結(jié)果

3 結(jié) 論

（1）GS氧化交聯(lián)變性淀粉漿料為白色無異味的粉末，在92℃時(shí)完全溶解.

（2）GS氧化交聯(lián)變性淀粉漿液的黏度值穩(wěn)定，有利于上漿，成膜性良好.

（3）用GS氧化交聯(lián)變性淀粉取代PVA能有效減少紗線毛羽，提高增磨率，可滿足純棉紗上漿要求.

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