十二烯基琥珀酸淀粉酯漿料與聚乙烯醇漿料的粘附性能及漿膜性能的對(duì)比研究

鮑　樂

(安徽工程大學(xué) 紡織服裝學(xué)院，安徽 蕪湖 241000)

十二烯基琥珀酸淀粉酯漿料與聚乙烯醇漿料的粘附性能及漿膜性能的對(duì)比研究

鮑樂

(安徽工程大學(xué) 紡織服裝學(xué)院，安徽 蕪湖 241000)

摘要：通過制取不同變性程度的十二烯基琥珀酸淀粉酯，測定了不同變性程度的十二烯基琥珀酸淀粉酯的取代度；以聚乙烯醇為比較對(duì)象，比較了兩種漿料對(duì)滌綸纖維上漿的上漿性能及漿膜性能。結(jié)果表明：在兩種漿液濃度相同的情況下，取代度在接近0.021時(shí)的十二烯基琥珀酸淀粉酯漿料對(duì)于滌綸纖維的粘附性能優(yōu)于聚乙烯醇漿料，聚乙烯醇漿料的漿膜性能優(yōu)于十二烯基琥珀酸淀粉酯漿料。

關(guān)鍵詞：十二烯基琥珀酸淀粉酯；PVA；粘附性能；漿膜性能

十二烯基琥珀酸淀粉酯(SSAS)是十二烯基琥珀酸酐(DDSA)與原淀粉在堿充當(dāng)催化劑的條件下，進(jìn)行酯化反應(yīng)生成的一種淀粉有機(jī)酯[1]。較早的SSAS的合成方法是由Jeon等人在1999年開發(fā)的[2]。在親水性的淀粉大分子上引入疏水性的烯基集團(tuán)，反應(yīng)所得淀粉酯既含有親水性集團(tuán)，又含有疏水性集團(tuán)，具有相應(yīng)的表面活性[3-4]，常應(yīng)用于造紙、化工和食品等領(lǐng)域。聚乙烯醇(PVA)大都呈粉末狀，是一種用途相當(dāng)廣泛的水溶性高分子聚合物，易溶于水，幾乎不溶于有機(jī)溶劑，水溶液的粘度隨溫度和聚合度的變化而變化。PVA為用于聚酯纖維上漿的常用漿料，具有優(yōu)良的成膜性和良好的粘附性能。本文對(duì)兩種漿料的上漿性及漿膜性能進(jìn)行較深入的對(duì)比研究，為實(shí)際應(yīng)用提供一定的參考依據(jù)。

1十二烯基琥珀酸淀粉酯反應(yīng)原理

淀粉中的羥基在一定條件下可與十二烯基琥珀酸酐發(fā)生酯化反應(yīng)，反應(yīng)方程式如下：

還有副反應(yīng)的進(jìn)行：

R:-CH2-CH=CH-(CH2)8-CH3

由于反應(yīng)中會(huì)產(chǎn)生羧酸，所以反應(yīng)需要在堿存在的條件下進(jìn)行，堿中和生成的多余羧酸，使整個(gè)過程向著酯化反應(yīng)的方向進(jìn)行[3]。

2實(shí)驗(yàn)

2.1實(shí)驗(yàn)材料和儀器

玉米淀粉,安徽大興玉米開發(fā)有限公司工業(yè)品，粘度為48 mPa·s(玉米淀粉濃度為6%，在95 ℃時(shí)糊化1 h)； 濃鹽酸、NaOH、無水乙醇 ( 分析純) , 無錫市展望化工試劑有限公司生產(chǎn)； DDSA(分析純),國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn)；聚乙烯醇(PVA205)，上海影佳實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)。

HJ-3 恒溫磁力攪拌器、HH-6 數(shù)顯恒溫水浴鍋,常州國華電器有限公司生產(chǎn)； PHS-3C pH 計(jì),上海雷磁儀器廠生產(chǎn)。

2.2SSAS的制備

采用文獻(xiàn)[5]的方法制取粘度為8 mPa·s(玉米淀粉濃度為6%，在95 ℃糊化1 h)的酸解淀粉。用所制得的酸解淀粉加蒸餾水制成濃度為40%的淀粉乳溶液，實(shí)驗(yàn)在40 ℃恒溫條件下進(jìn)行，攪拌淀粉乳的同時(shí)往溶液中滴加用無水乙醇稀釋5倍的DDSA，同時(shí)用3%的NaOH溶液維持反應(yīng)體系的pH值為8.5，反應(yīng)總共進(jìn)行4 h后，用3%的鹽酸溶液進(jìn)行中和，待中和至pH值為6.5~7.0，過濾溶液，再用70%的乙醇洗滌3次，過濾、干燥、粉碎后即可得粉末狀的SSAS。通過改變酸酐的加入量可合成不同取代度的十二烯基琥珀酸淀粉酯。

2.3SSAS取代度的測定方法

稱取樣品1.5 g置于80 mL燒杯中,用1.5 mL乙醇潤濕后,加入20 mL鹽酸摩爾濃度為2.5 moL/L的乙醇溶液酸化樣品,攪拌30 min后,加入40 mL 90%的乙醇,繼續(xù)攪拌10 min,移入60 mL的砂蕊漏斗中,用90%的乙醇淋洗至洗出液中無氯離子為止,然后將砂蕊漏斗中的SSAS移入250 mL的澆杯中,加入7.5 mL濃度為0.25 mol/L的標(biāo)準(zhǔn)氫氧化鈉溶液,加蒸餾水至150 mL,沸水浴20 min后,加入1%酚酞指示劑20滴,攪拌,趁熱用0.05 moL/L的硫酸溶液滴定至酚酞終點(diǎn),記錄消耗硫酸的體積。同時(shí)用不加酸酐制備的樣品作一空白[6]。取代度的計(jì)算公式為：

式中:M0為每克空白樣品所耗用的氫氧化鈉毫摩爾數(shù)；MX為扣除空白后每克樣品所耗用的氫氧化鈉毫摩爾數(shù)；M1為氫氧化鈉溶液的摩爾濃度；M2為硫酸溶液的摩爾濃度；V0為空白樣品所耗用的硫酸溶液體積(mL)；V2為樣品所耗用的硫酸溶液體積(mL)；W為樣品的質(zhì)量(g)；DS為取代度。

2.4SSAS漿液的制備

稱取干重為30 g的SSAS，加蒸餾水制成總重為470 g濃度為6%的淀粉乳，攪拌均勻后，將淀粉乳移入500 mL的三口燒瓶中，并將燒瓶置于水浴中，開始攪拌加熱，攪拌速度為120 r/min。再將總重為1 630 g的蒸餾水倒入一個(gè)不銹鋼水槽中，并將該水槽置于超級(jí)恒溫器內(nèi)，水浴溫度設(shè)置為95 ℃。當(dāng)漿液溫度達(dá)到95 ℃時(shí)開始計(jì)時(shí)，保溫1 h后將漿液倒入不銹鋼水槽(槽內(nèi)溫度為95 ℃)，攪拌均勻，備用。

2.5漿液的粘附性能測試

SSAS漿液性能測試：將繞有純滌粗紗的框架放入預(yù)先準(zhǔn)備好的漿液中，浸漬5 min。然后將粗紗框架取出掛起，在自然條件下晾干。將晾干后的輕漿粗紗條在相對(duì)濕度65%、溫度為20 ℃條件下平衡24 h，然后在Instron萬能試驗(yàn)機(jī)上測試粗紗條的斷裂強(qiáng)力和斷裂功，并求得變異系數(shù)。測試條件為：拉伸速度為50 mm/min，試樣夾頭距離為100 mm，樣本容量為30。

PVA漿液粘附性能測試同上。

2.6漿膜的制備及性能測試

SSAS漿膜性能測試：準(zhǔn)確稱取SSAS 24 g，配制成濃度為6%的淀粉懸浮液，移入500 mL的三口燒瓶中，三口燒瓶置于水浴中，攪拌加熱，當(dāng)瓶內(nèi)溫度達(dá)到95 ℃后保溫1 h。使用鋼尺把調(diào)好的漿液在70~80 ℃時(shí)在特制的膜框內(nèi)涂刮成具有一定厚度的涂層，在相對(duì)濕度65%、溫度為20 ℃條件下平衡24 h后即可制得漿膜。將漿膜裁成220mm×10mm條狀試樣，在Instron萬能試驗(yàn)機(jī)上測試漿膜的斷裂強(qiáng)力、斷裂伸長率和斷裂功，并求得變異系數(shù)。測試條件為：拉伸速度50 mm/min，試樣夾頭距離100 mm，樣本容量為20。

PVA漿液漿膜性能測試同上。

3結(jié)果與討論

十二烯基琥珀酸淀粉酯與PVA對(duì)滌綸粘附性能的對(duì)比結(jié)果如表1所示。

表1　十二烯基琥珀酸淀粉酯與PVA對(duì)滌綸的粘附性能

由表1可知：在十二烯基琥珀酸淀粉酯的取代度接近0.021時(shí)，其對(duì)滌綸纖維的粘附性能略優(yōu)于常用的PVA漿料，說明十二烯基琥珀酸淀粉酯可提高對(duì)滌綸纖維的粘附性能。在取代度不大時(shí)，十二烯基琥珀酸淀粉酯具有更好的粘附性能，相比常用的PVA漿料，它同時(shí)具有環(huán)?？山到獾膬?yōu)點(diǎn)[7]。

十二烯基琥珀酸淀粉酯與PVA漿膜性能對(duì)比結(jié)果如表2所示。

表2　兩種漿料的漿膜性能

由表2可知，與常用的聚酯纖維經(jīng)紗上漿漿料相比，十二烯基琥珀酸淀粉酯漿膜的性能較弱，斷裂強(qiáng)度和斷裂功均不及PVA漿料。

4結(jié)語

(1)在取代度接近0.021時(shí)，十二烯基琥珀酸淀粉酯漿料具有較好的粘附性能，其對(duì)滌綸纖維的粘附性能優(yōu)于常用的聚酯纖維上漿漿料。

(2)與常用的聚酯纖維上漿漿料相比，十二烯基琥珀酸淀粉酯漿膜的性能較弱，斷裂強(qiáng)度、斷裂功均不及PVA。

參考文獻(xiàn):

[1]Chi H, Xu K, Xue D H.Synthesis of Dodecenyl Succinic Anhydride(DDSA) Corn Starch[J].Food Research International,2007,40(2):232-238.

[2]Young-Seon Jeon, Arvind Viswanathan, Richard A Gross,et al.Studies of Starch Esterification:Reactions with Alkenyl Succinates in Aqueous Slurry Systems[J].Starch/starl,1999,51:90-93.

[3]Zhou J, Ren L L, Xie L,et al.Surface Esterification of Corn Starch Films:Reacation with Dodecenyl Succinic Anhydride.Carbohydrate[J]. Polymers,2009,78(4):888-893.

[4]周永元.紡織漿料學(xué)[M].北京：中國紡織出版社，2004：205.

[5]周永元.變性淀粉系列講座(二)：酸解淀粉[J].棉紡織技術(shù)，1988,16(9):569.

[6]陳煦, 張燕萍, 張煜, 等. 十二烯基琥珀酸淀粉酯的制備[J].無錫輕工大學(xué)學(xué)報(bào)，2000,5(19):495-497.

[7]Shan M Y,Wu C C. Property Comparation of Water Soluble Polyester Size Mixture and PVA[J]. Cotton Textile Technology,2008,36(8):504-506.

(責(zé)任編輯：姜海芹)

Adhesion Performance and Size Film Performance Comparison

Dodecenylsuccinate Starch Pulp Slurry with Polyvinyl Alcohol

BAO Le

(College of Textile and Apparel,Anhui Polytechnic University,Wuhu 241000,China)

Abstract：By changing the anhydride addition amount of starch from different degree of degeneration of twelve alkenyl succinic acid starch ester, determining the degree of degeneration of twelve alkenyl succinic acid substitution degree of starch ester; with polyvinyl alcohol (PVA) as the object of comparison,two size of polyester fiber sizing performance and size film performance are compared. Results show that the two kinds of slurry concentration under the condition of same, degree of substitution 0.021 twelve alkenyl succinic acid ester starch paste for the adhesion property of polyester fiber is better than PVA slurry, PVA slurry size film performance due to the esterification of starch.

Key words:dodecenylsuccinate starch ester; PVA; slurry performance; sizing performance

文章編號(hào)：1671-6906(2015)01-0059-04 1671-6906(2015)01-0051-04

作者簡介：趙龍(1964-)，男，山西忻州人，工程師。 李俊魁(1988-)，男，河南安陽人，碩士生。

基金項(xiàng)目：河南省基礎(chǔ)與前沿技術(shù)研究(072300440020)；鄭州市科技攻關(guān)項(xiàng)目(131PPTGG416-2) 河南省科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目(122102210504)；鄭州市科技攻關(guān)項(xiàng)目(131PPTGG416-2)

收稿日期：2014-11-10 2014-06-15

中圖分類號(hào)：TS109

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：ADOI:10.3969/j.issn.1671-6906.2015.01.012