纺织用浆料的现状以及发展趋势

    纺织用浆料在纺织厂中起着举足轻重的作用，市场上出现了各种浆料和助剂。淀粉(包括变性淀粉)、聚乙烯醇(PVA)和聚丙烯酸类浆料仍然是目前的三大主浆料。

    淀粉浆料主要是以玉米淀粉和木薯淀粉为主，其中玉米淀粉约占85％，木薯淀粉约为12％，其它淀粉约占3％。近年来，变性淀粉浆料占淀粉浆料的比例越来越高，不同规格PVA的应用和研究已引起大家的重视。聚丙烯酸类浆料品种不断增加。其它新型浆料不断出现，但具有真正意义的新浆料尚需继续开发研究。纺织助剂品种很多，对浆纱效果有一定的影响，也须作更深入的研究。

    1淀粉浆料的使用与存在的问题

    早期使用的淀粉都是以小麦淀粉为主，但目前其它种类的淀粉，如玉米淀粉、土豆淀粉以及木薯淀粉都已工业化生产，而且成为了主流。

    原淀粉用于经纱上浆中的不足，可以归纳为以下几点：

    (1)天然淀粉大分子结构庞大，浆液流动性差，上浆过程中，浆液在纱中浸透不良，影响浆纱的性能；

    (2)糊化后的淀粉经冷却后成为可塑性的凝胶，因而利用淀粉对经纱上浆时，一般需在高温条件下(95℃以上)进行；

    (3)原淀粉浆的粘度不稳定；

    (4)原淀粉浆的成膜性差。淀粉由于其大分子链是由环状结构的葡萄糖剩基构成，故其柔顺性差，玻璃化温度高，浆膜硬而脆；

    (5)淀粉浆对疏水性纤维粘附力不够。

    对于低支、低密纯棉产品可以采用原淀粉作为主浆料，但对于高支(40支以上)高密织物，经纱上浆应当采用变性淀粉。原淀粉对高支、高密织物上浆时被覆上浆大，织造时落浆多。为了克服原淀粉的缺点，研究者利用淀粉大分子结构的特点，对淀粉进行变性，以改善原淀粉的性能。

    对淀粉的改性研究已进行了很长时间，归纳起来，纺织经纱上浆用变性淀粉的发展，可以分为3个阶段：

    (1)转化淀粉：转化淀粉变性的方式主要是解聚反应及氧化反应，属于转化淀粉的有酸解淀粉、糊精及氧化淀粉；

    (2)淀粉衍生物：淀粉衍生物变性的主要方式是引入化学基团或低分子化合物。这一阶段的代表品种有交联淀粉、各种淀粉醚、定聚合度的合成物，从而使最终产品具有淀粉及合成物的优点，以部分代替或全部代替合成浆料。

    国外早在20世纪初就开始研究接枝淀粉，国内在淀粉接枝共聚方面也作了大量研究，这些研究在造纸、石油、采矿与冶金、环保及新材料等领域已有应用。关于纺织经纱上浆方面的淀粉接枝共聚物也有研究，但实际应用还不是很令人满意，所以接枝淀粉浆料目前仍然是淀粉浆料研究中的一个热点。

    接枝淀粉的关键是寻找一种有效的引发剂，在淀粉大分子链上产生活性基，从而使要接枝的基团，如丙烯酸酯、丙烯酸甲酯等能够接枝到淀粉链上。淀粉主链上的游离基产生的方法主要有两种，即化学引发和物理方法引发。

    化学引发方法中应用最多的引发剂是MinO和Kaizerman在1958年建议使用的高铈硝酸铵或其它高铈盐。国内一些研究者也采用高铈盐类作为引发剂。实验结果证明以硝酸铈铵为引发剂进行淀粉——丙烯酰胺接枝共聚是最有效的引发剂。高铈盐价格贵，产量不高，不可能大量使用，所以一些研究者自己研制引发剂或选择其它引发剂来替代昂贵的高铈盐。如有些研究者认为用铈盐(IV)引发淀粉与丙烯腈的接枝共聚反应，成本过高，经过大量实验，筛选出了用过硫酸钾(KPS)引发木薯淀粉与丙烯腈接枝共聚反应的规律性和工艺条件，证明了利用KPS加上助引发剂可以代替高铈盐。用作引发剂的还有Mn3+、Ce4+、H2O2+抗坏血酸等。有人利KmnO4/H2C2O2抗氧化还原引发体系实现了丙烯酸丁酯与玉米淀粉的接枝共聚反应。还有人利用H2O2+抗坏血酸实现了苎麻纱上浆用玉米淀粉与丙烯酸的接枝共聚反应。总体来看，相对于其它领域，纺织经纱上浆用淀粉接枝共聚反应的研究文献数量虽远不如淀粉接枝共聚物应用在其它领域的数量多，但这些研究已经开始启动，并且取得了一定的进展。

    物理引发方法中使用较多的是辐射引发。辐射引发是指在高能射线辐照下或电子束照射淀粉，产生游离基，引发接枝聚合反应。这些射线能量高，穿透力强。这种聚合方式由于是物理方法引发，对环境无污染，而且符合化学的问题用物理的方法解决的思路。常用的高能射线有Y射线、x射线、β射线和α射线等，其中以钴60为辐射源的Y射线在研究中用的最多。这种方式引发的接枝聚合在美国研究的比较多，但有关具体过程并未见详细报道。国内也有一些研究者利用Co60Y射线引发淀粉与丙烯酰胺实现接枝共聚。这种方法，不需要引发剂，但大多要通氮气保护。此外，高能辐射引发的接枝聚合，因能量高，反应不易控制，以致影响本体性能。

    紫外光引发接枝聚合也很值得注意。国内已经有人研究利用紫外光对聚合物表面进行改性。相对于臭氧氧化、等离子体处理、高能辐射引发接枝等方法，紫外光引发接枝聚合的特点是，长波紫外光(300～400nm)能被光引发剂吸收而引发反应，工艺简单，便于操作，易于控制，设备投资少，有望逐步实现工业化。

    微波技术应用在化学反应、化学分析和环境保护等领域，表现出了节省能源和时间、简化操作程序、减少有机溶剂使用、提高反应速率和显著降低化学反应产生的废弃物对环境造成的危害等优点。1986年，加拿大Laurentian大学化学教授Gedye领导的课题组报道了在常规条件下和在微波照射下水解、酯化、氧化和烷基化反应的对比结果，发现在微波照射下反应速度比常规加热反应速度快了240倍。这一发现揭示了在有机合成反应中微波的潜在价值。同年，美国Mecer大学化学家Giguere领导的课题组也报道了在常规条件下和在微波照射下加成反应和重排反应的结果，发现在相同收率下，微波照射反应时间缩短很多。总体来看，在微波场中实现淀粉的接枝共聚反应是一条很有前途的方法。国内有关的研究已取得了一定的进展。

    国内的变性淀粉浆料，除了在变性程度上不如国外变性淀粉浆料之外，本身性能也有不少缺陷。表现在随着含固量的增加，变性淀粉的粘度增加过快。对于变性淀粉浆料粘度的测试，纺织厂现行的测试标准是在6％的含固量下进行，不同的变性淀粉在6％时其粘度可能是一样的，但在高含固量时，其粘度可能就不一样了，所以粘——浓曲线对国产变性淀粉尤为重要。

    总体来说，我国淀粉生产水平已达较高水平，如吉林黄龙淀粉年产量约为30万t，质量完全能满足纺织厂需要。变性淀粉方面也有了年产量超过3万~5万t的企业，但总的来说全国变性淀粉生产厂规模还太小。

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