绿色纺织浆料的研究现状与发展趋势

王百慧

(西安工程大学纺织与材料学院，陕西西安 710048)



绿色纺织浆料的研究现状与发展趋势

王百慧

(西安工程大学纺织与材料学院，陕西西安 710048)

摘要：探讨了绿色纺织浆料的研究现状，分析了各类上浆剂的优缺点，并对纺织浆料的发展趋势进行了探讨。

关键词：绿色纺织浆料研究现状

0前言

我国纺织行业的迅速发展，使得我国的纺织浆料也得到迅速发展。而当今纺织行业的浆料主要为变性淀粉、PVA和丙烯酸类三种浆料。淀粉对亲水性的天然纤维有着较好的粘附性，也有一定的成膜能力，易降解，但粘度波动大，糊化性能差，需要加入大量的辅助助剂。PVA是一种典型的水溶性高分子化合物，以其优良的成膜性、良好的粘附性及与其他浆料相容性好等特点，从出现到现在一直作为主要浆料。但PVA不易溶解、耗时费电、浆膜强韧、不易分纱、再生毛羽多，价格高，不仅对能源造成浪费，对环境造成污染，同时还提高了成本。丙烯酸类浆料对各类纤维都具有优良的粘附性，水溶性好，易于退浆，但其最大的缺点是吸湿再粘性较严重，价格高，因此目前在国内只用作辅助浆料。

织物经上浆后在染色后处理过程中，必须对织物进行退浆，才可进行后续的加工，但浆料退浆后对环境造成极大的危害。十三五规划使得纺织行业迈向绿色节能环保的道路。越来越多的研究学者开始研究环保型浆料，达到节能减排的效果。

1绿色纺织浆料的国内外研究现状

从古至今纺织行业传承已久，浆料已有了悠久的发展历史。从起初单一的淀粉浆，到现在的合成浆，浆料的发展经历了不断的革新。但目前作为浆料而言，企业所追求的不仅是成本低、性能优，目前更注重高效率、环保化、节能化、绿色化发展。因此，国内外大多数研究学者开始从节能环保的方向对纺织浆料进行研究，绿色环保型浆料目前一般分为变性淀粉、天然浆料、蛋白浆料、丙烯酸类浆料。

1.1变性淀粉

传统的淀粉浆料，因其价格低、黏附性优、溶解性佳等优点，成为了广泛使用的一类的浆料。但淀粉也存在一些缺点，例如浆膜硬而脆，不易于单独上浆等，因此在PVA出现之后，淀粉一般都是和PVA浆料复配使用的。PVA浆料的缺点主要是对环境的危害较高，不利于生态化的发展。虽然与淀粉进行复配使用，占比较小，但也对环境造成了极大的危害。国内外的学者开始对淀粉进行研究，利用淀粉的优点，在接枝、变性较快速的发展下，对淀粉进行物理或化学变性，以优化淀粉的性能，改善淀粉的缺点，这类淀粉便称为变性淀粉。通过不断的实践发展，变性淀粉已经经历了三代的发展，而目前有更多的研究学者还在继续研究这个方向，以研制出符合当代时局所需要的绿色环保型浆料。

13tex65/35涤棉混纺经纱上浆对浆料的性能要求比较高，而我国目前所使用的无PVA浆料不能达到上浆后优异的效果，张斌[1]等对此类纱线上浆的浆料进行研究，利用淀粉的优点，引入丙烯酸类单体进行接枝共聚，研制出一种新型的丙烯酸类变性淀粉，并对其进行浆纱实验，结果表明新型丙烯酸类变性淀粉能够全部替代PVA用于13tex65/35涤棉混纺经纱上浆。

熊锐[2]等人研究用新型的材料SSU生物酶对淀粉改性，同时对改性淀粉的浆液、浆膜性能进行测试，并将其应用于实践中对T/C13tex混纺纱进行了经纱上浆实践，测试了上浆纱各项性能指标。结果表明，SSU生物酶改性淀粉浆料成膜完整，浆液黏度稳定性好，对涤/棉纤维的黏附性强。浆纱强力、耐磨性、毛羽降低率等明显提高，上浆效果优良。

1.2天然浆料

在绿色环保化发展的道路上，天然物质则成为了研究的一个新兴方向，找寻合适的天然物质，利用天然物质的优点，对其进行改性等，研制出一类优良的利于生态发展的新兴产物。目前膨润土成为废水处理中研究的对象，纺织行业的发展同时也借鉴不同行业的发展对其进行研究[3,4]。膨润土的优点较多，不仅储藏量丰富、价格低、各项效果优，并且无物理和化学的危害等特性，被人们称为万能土[5]。

我国研究学者王飞龙、杨晓娟[6]等采用溶液插层法对蒙脱土进行改性制备了淀粉基蒙脱土复合浆料，并对浆料自身的性能和浆纱的性能进行了探讨。结果表明：与普通淀粉浆料相比淀粉蒙脱土复合浆料浆膜的断裂伸长率和耐磨性有明显改善，对涤棉纱有较好的黏附性，并且淀粉浆经蒙脱土改性后，改变了原有淀粉的脆硬性，提高了淀粉浆的上浆效果。

1.3蛋白浆料

目前我国废弃的动物毛皮较多，此类毛皮又具有较高的蛋白价值，在遵循节能减排的发展中，有一些研究学者想将此类废弃蛋白变废为宝，对其进行研究。王雪燕[7,8]等利用此类蛋白的特殊性能，对其进行改性，将其应用于织物的漂白、染色以及后处理中，不仅实现了棉织物的无盐染色，并且在漂白和后处理中也达到了较好的效果。当此类蛋白应用于染色的时候，便会对其在上浆中进行研究。因蛋白自身拥有的蛋白性能，便易于和纤维进行吸附，便有助于上浆。

目前研究最为广泛的是以明胶作为主体，对其进行改性，通过改变接枝的单体、接枝的用量等，合成一种新型的蛋白浆料，并将此类浆料应用于毛纱上浆中，张尚勇、刘玉森[9，10]等研究学者便是早期对此进行了研究。将该类蛋白浆料应用于毛纱上浆，研究表明，经蛋白浆料上浆后不仅提高了强力和耐磨性，而且还降低了纱线毛羽。表明蛋白浆料对毛纱上浆的研究是具有可行性的。而目前应该将此类蛋白浆料应用于不同的纱线种类，以实现废弃蛋白变废为宝，同时达到较好的浆纱性能，利于生态化的发展。

Li hong Chen、Yi qi Yang和Narendra Reddy[11，12]使用大豆蛋白、小麦蛋白以及羽毛蛋白这类单一的蛋白对棉纱以及涤棉纱进行上浆研究，该研究是使用单一的蛋白，在一定的条件下对蛋白进行水解，通过改变碱液的浓度等，优化出一种适用于浆纱上浆的水解蛋白。再对水解蛋白进行处理，最后研制出一种蛋白浆料。并对其的粘附力、BOD/COD进行测试，再将其应用于浆纱中，同时与淀粉、PVA这种常用浆料进行对比，结果表明：蛋白浆料对纱线上浆后，其浆纱的常用指标均优于常用浆料，BOD/COD值低于PVA浆料，易于生物降解，达到了绿色环保的目的。

1.4丙烯酸类浆料

丙烯酸类浆料也是目前常用的浆料之一，但由于其浆纱后易产生吸湿再粘的现象，因此一般只是作为辅助浆料。由于丙烯酸类浆料水溶性好、对纤维吸附性好等特点，使得研究学者考虑通过二元或三元共聚的方法合成一种丙烯酸类浆料，以取代PVA浆料，对纱线上浆进行上浆。

例如我国的学者熊结刚[13]研究的新型丙烯酸类浆料，通过分析丙烯酸各类浆料的分子离子、极性基团以及玻璃化温度等，对单体进行选择，最后采用丙烯酸、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯四种单体通过乳液聚合的方式进行合成，并对合成的丙烯酸类浆料、国内外常用丙烯酸类浆、PVA浆料进行单纱和片纱的性能测试，从而进行性能对比，证明新型丙烯酸类浆料克服了以往丙烯酸浆料的缺点，并且上浆性能优于PVA浆料，还可以取代PVA浆料用于涤棉经纱上浆。

2新型上浆工艺

在现有的发展中，除了对纺织浆料的原料进行研究外，也有一些学者从上浆的工艺中对其进行研究，以寻求更为适合绿色环保化发展的上浆工艺。除了原有的预湿上浆[14]和冷上浆[15]外，目前研究较新的方向便是无水上浆、无浆织造、免退浆工艺。

2.1无水上浆

无水上浆主要是转变上浆的介质，由原来的水转变成超临界二氧化碳的状态中。美国科研人员[16]便对此进行实验，在超临界二氧化碳状态下将氟化物作为基本原料合成了一种无水浆料——超临界二氧化碳可溶浆料，并将该浆料应用于在涤棉经纱上浆中，结果表明，该无水浆料纱线后的耐磨性比常规的淀粉或PVA浆料高3倍以上。

2.2无浆织造

织物经上浆后，必须对其退浆，才可进行染色等后处理工序，这便无形中增加了企业的成本，并且目前浆料对环境的危害较大，无疑也会对退浆污水进行处理等，从而又进一步增加了成本。因此，有的企业便开始采用新的思路面对这样的难题。天然纺织集团[17]便开始研究无浆织造，无浆织造的本质意思便是不采用上浆此道工序，不仅避免了上浆的高成本，而且在后整理过程中，可以完全避免烧毛、退浆、丝光工序。不但节约了生产的成本，同时免浆整理后的面料手感更柔软、更富有弹性。目前通过研究，经特殊处理工艺的全棉免浆纱线相比传统全棉浆纱，其增强率在10%-20%左右，减伸率在15%左右，织造效率达90%，坯布平均下机一等品率约在95%左右，并且在色牢度、断裂强力、撕破强力、抗起毛起球性能方面表现更好，多次洗涤后持久不易变形。这种技术的缺点是定位于高档梭织面料，价格昂贵，不适于大量的生产。

2.3免退浆工艺

在无水、无浆织造研究的同时，免退浆的出现又为新型的上浆技术增添了一类全新的研究方向。程江[18]等人研制出一种聚丙烯酸酯乳液特种浆料，确定了该浆料的合成工艺，并将其应用于牛仔混纺(如涤棉 T/C、涤粘 T/R 等)经纱浆染中，对免退浆织造和功能整理的方法进行了可行性的研究。该工艺是采用预乳化乳液聚合，采用多元单体再引入一种可交联组分从而制备出一种低温快速自交联聚丙烯酸酯乳液，此乳液的交联温度低于120℃。为了实现染色上浆后整一步法，再将自交联乳液与涂料色浆、润滑剂等复配，制备出一种可用于牛仔混纺经纱染色、上浆、功能整理和免退浆织造一步的特种浆料。采用该免退浆特种浆料着色不仅可以简化牛仔混纺经纱传统染纱时“先染涤后染棉 / 粘”及需中间还原清洗、后续皂洗、水洗等多步工序；并且通过交联反应可提高浆料和着色组分在纱线上的粘附性，润滑剂的加入也保证了纱线的织造性能。采用这种特种浆料，实现了浆染、整理和织造一步法，无需退浆，从而减少了废水的排放，达到了绿色环保化的发展。

3展望

目前纺织行业的整体方向是绿色环保化，浆料的发展方向也便朝着这个方向发展。我国目前所研究的浆料，一方面是针对不同的纱线进行研究，另外一方面便是专注于研究此类绿色环保型的浆料。由于各类纱线的性能不同，在研究浆料时，便会从单一的一类纱线进行研究，这便造成了浆料的种类繁多，具有一定的专一性，而不具备通用性。绿色环保浆料的发展不再只注重于原料的改变，也开始对上浆的工艺进行推广，但目前所研究的浆料只是适用于实验室，并未得到广泛的推广。在所有的研究中，必须应用于实践，才可体现其真正的价值，这便使得越来越多的研究学者，将理念转变为实际，通过将此类绿色环保型浆料应用于实践生产中，以期达到国家要求的节能减排、绿色发展等效果。

参考文献

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中图分类号：TS103.846

文献标识码：A

文章编号：1008-5580(2016)02-0139-04

收稿日期：2015-12-27

作者：王百慧(1988-)，女，硕士，研究方向：环保型多功能整理剂的研发及其在纺织品染整加工中的应用。