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                                                     醋酸酯淀粉浆料的研制及应用

0　前言

       淀粉是一种xx高分子聚合物 ,淀粉浆料由于来源广泛 ,价格低廉 ,对xx纤维具有很好的粘着性能,一直在xx纤维经纱上浆中起着很重要的作用。由于结构上的原因 ,淀粉浆液粘度波动大, 浆膜脆硬 ,不适于疏水性纤维经纱上浆。因此 ,随着化纤长丝和短纤混纺纱应用的扩大,淀粉浆料的应用受到了很大限制。为了适应纺织工业的发展 ,扩大淀粉浆料的应用范围,人们对浆料进行了变性处理,以改善淀粉浆对疏水性纤维的粘着性并降低浆液粘度及粘度波动,醋酸酯淀粉就是其中一种。醋酸酯淀粉也叫乙酰化淀粉,是淀粉大分子中的羟基与醋酸或醋酸衍生物发生反应引入酯基而得到的一种淀粉衍生物。酯基的引入使醋酸酯淀粉浆对疏水性纤维具有良好的粘附性,另外,醋酸酯淀粉分散性好,浆液粘度低,粘度波动小,浆膜较柔韧,因此,醋酸酯淀粉在经纱上浆中将会得到广泛的应用 ,为高比例取代ＰＶＡ、减轻环境污染作出贡献。

       工业生产中,可制成不同取代度(Ｄ.Ｓ)的醋酸酯淀粉,取代度低于1.0的醋酸酯淀粉仍然具有一定的亲水性。纺织工业中应用的醋酸酯淀粉为低取代度的产品 ,其取代度在0.01～0.2之间 ,这类产品的优点是可采用水洗涤及离心分离或过滤的方法来纯化,可使产品中的灰分低于0.1 %,而且淀粉颗粒结构没有受到破坏,适于经纱上浆。醋酸酯淀粉问世已有一百多年了 ,然而 ,低取代度的产品在经纱上浆中并没有得到很好的应用 ,关 键问题是醋酸酯淀粉生产工艺还不成熟 ,并且产品性能不稳定。因此 ,必须进一步研究并优化醋酸 酯淀粉变性工艺 ,以充分发挥其潜在的优势。本文就醋酸酯淀粉浆料的{zx1}研制情况作了简单介绍,并根据取代度与性能的关系对醋酸酯淀粉浆料的应用提出建议。

1 醋酸酯淀粉浆料的制取

1 .1　变性原理

       淀粉可被看作α-D-葡萄糖的缩聚物,淀粉分子每个葡萄糖剩基单元有三个羟基,这些羟基都具有醇的性质,可被氧化成醛基、酮基或羧基,在一定的条件下可与羧酸发生酯化反应生成酯,淀粉的这种酯化反应缓慢且不xx。在实际生产中 ,为了使反应快速而顺利地进行 ,有必要将原淀粉进行预氧化以降低聚合度 ,同时使用活性较高的试剂 ,以使试剂能够容易地进攻淀粉大分子。

1.2　制取方法

1.2 .1　预氧化

       预氧化主要是在淀粉颗粒的无定形区或低结晶区起到切断甙键、降低聚合度的作用,从而有利于后续变性反应的进行。淀粉经预氧化,可降低浆液粘度,提高粘度热稳定性。常用的氧化剂有: 次氯酸钠、氯酸钠、双氧水、溴水等,次氯酸钠的氧化降解作用比较有效,它能够大幅度降低浆液粘度,提高粘度热稳定性。次氯酸钠分解产生的氧原子具有很强的氧化能力 ,新生氧原子把羟基氧化成醛基,{zh1}氧化成羧基。预氧化具体过程如下: 将淀粉和水以3 0∶70的比例搅拌,用1mol/L的NaOH溶液调至微碱性,慢慢地滴加有效氯含量约5%的NaClO溶液,在3 5℃下反应几个小时,使氧化反应充分进行,然后用5%的NaSO3溶液破坏剩余的氯。在反应过程中 ,须维持反应液pＨ值大致不变。如果pＨ值低于5,淀粉会水解;如果pＨ值大于11,NaCLO的氧化能力会减弱。为了得到粉末状的氧化淀粉,反应温度要低于糊化温度,由于该反应是放热反应 ,反应过程中须使用冷却装置。反应后加入NaSO3破坏剩余的氯是为了避免剩余的氯在煮浆时继续氧化分解淀粉大分子而使浆液粘度不稳定。

1 .2 .2　乙酰化

       低取代度醋酸酯淀粉一般以醋酸酐或醋酸乙烯酯作乙酰化试剂 ,在弱碱性条件下处理悬浊液而得。反应中常用的催化剂是NaOH或Na2CO3,在35℃下反应2ｈ～3ｈ,反应效率可达70 %。反应过程中温度过高会使醋酸酯淀粉水解速度加快,反应物的挥发也快,不利于提高取代度。温度过低则反应慢,也不利于提高取代度,反应温度一般在 3 5℃左右为宜 ,反应时间不必太长 ,因为反应达到平衡后延长反应时间无助于提高产品取代度,生产效率也降低。反应产物经过多次过滤、漂洗,然后烘干或离心脱水,即得高纯度颗粒状醋酸酯淀粉。

2　醋酸酯淀粉浆料的应用

2 .1　醋酸酯淀粉浆料性能与取代度的关系

       淀粉大分子中每个葡萄糖基环上被取代羟基的平均数叫做取代度,因此可用取代度表示变性的程度。不同取代度的醋酸酯淀粉浆料,其变性程度不一样 ,因而导致浆料许多性能的变化。随着取代度的增加,醋酸酯淀粉的吸水性与分散性逐步提高,水溶性变好,糊化温度显著降低,因此,调浆和退浆均很容易。由于引入的酯基与一些疏水性纤维具有结构上的相似性 ,增强了对疏水性纤维的粘附性,在一定的取代度范围内,粘附力随取代度的增加而增加。原淀粉玻璃化温度高达3 0 0℃以上,因此其浆膜又脆又硬,经乙酰化作用后,随着取代度的增加,引入的酯基逐渐进入非结晶区,削弱淀粉大分子中羟基的缔合,分子活动能力增强,起到内增塑作用,使玻璃化温度下降,所成浆膜较柔韧、可弯曲。

2 .2　应用与建议

       醋酸酯淀粉浆料对xx纤维及疏水性涤纶纤维均有较好的粘附性,因此主要应用于纯棉纱、苎麻纱及涤棉混纺纱上浆,特别适用于细号高密棉织物上浆,以保证织造的顺利进行。由于醋酸酯淀粉与ＰＶＡ及丙烯酸类浆料的混溶性很好,故可与它们组成混合浆料用于涤棉混纺纱上浆。另外,当取代度达到一定程度后 ,醋酸酯淀粉浆液凝胶温度较低,可用于对高温敏感的毛、粘胶等纤维上浆,或作为涤粘混纺纱、涤毛混纺纱上浆的辅助浆料。由于醋酸酯淀粉在碱性溶液中会水解,在调制浆液时,注意不要使浆液pＨ值太高 ,宜控制在 6 .5～ 7. 5,而不能沿用淀粉耐碱不耐酸的传统观念。随着取代度的增加,醋酸酯淀粉浆料的一些性能如粘附性、成膜性等提高了,但高取代度醋酸酯 淀粉的价格也高,若一味地追求浆料的性能,生产成本会大幅度提高。因此,在选择醋酸酯淀粉时要兼顾浆纱质量和浆耗。如对高密细号织物上浆,由于织造时交织次数多,要求浆膜光滑、柔韧,可选择较高的取代度;反之,生产密度小、交织次数少的品种,可选择较低的取代度。醋酸酯淀粉与ＰＶＡ组成混合浆料时,若使用高取代度的产品,可适当提高其所占比例,因为ＰＶＡ价格高,在满足浆纱要求的前提下,减少ＰＶＡ用量可降低生产成本,同时,ＰＶＡ上浆的一些缺点,如干分绞困难、易结皮、易起泡等会有所改善。

3　问题与展望

       醋酸酯淀粉浆料在经纱上浆中得到了一定的应用,但其潜在的优势并没有得到充分发挥,主要原因在于产品质量不稳定和价格偏高,要解决这些问题有待于进一步研究并优化醋酸酯淀粉变性工艺。在西欧各国 ,涤棉混纺纱上浆采用变性淀粉和丙烯酸类浆料的混合浆 ,以变性淀粉为主 ,而在我国,涤棉混纺纱上浆仍以ＰＶＡ为主体,变性淀粉的用量一般仅为30%～ 40 %。酯酸酯淀粉浆液的浓度可比xx淀粉浆液的浓度高5倍～1 0倍,符合高浓低粘上浆工艺路线,且对亲水性纤维和疏水性纤维均有较好的粘附性,浆液质量稳定,成膜性好,退浆后不造成环境污染。因此可以预料,随着醋酸酯淀粉变性工艺研究的深化和优化,将会生产出价格便宜、质量稳定、取代度高的产品,醋酸酯淀粉浆料在我国浆料应用结构中的比重也将越来越大。