B-12复合变性淀粉的上浆性能测试分析

刘红媛,王进美

(西安工程大学 纺织科学与工程学院,陕西 西安710048)

目前在变性淀粉、PVA、聚丙烯酸类这三大类经纱上浆用浆料中,变性淀粉是最主要的发展方向[1-2]。本文通过对B-12复合变性淀粉用于14.6 tex涤/棉纱的浆纱性能研究,对浆液、浆膜性能和上浆纱性能进行了综合性测试分析,所给出的客观评价可供纺织企业经纱上浆生产参考。

1 试验部分

1.1 材料和仪器

试验材料:B-12复合变性淀粉浆料(白色粉末状固体,无刺激性气味,含水率12.82%,p H值7.0);聚丙烯酸类浆料;PVA浆料;变性淀粉;14.6 tex涤棉纱和涤棉粗纱。

试验仪器:HE53水分测试仪(上海右一仪器有限公司);YT821型漏斗式黏度计(常州第二纺织机械有限公司);HD026PC电子织物强力仪(南通龙仕达检测仪器有限公司);HD021N单纱强力仪(常州锐品精密仪器有限公司);HWS-250型调温调湿箱(上海茸隽实验仪器有限公司);ASS3000型全自动单纱浆纱机(天津市隆达机电科技发展有限公司);YG171B-1型纱线毛羽测试仪(太仓市大明光电仪器厂)。

1.2 测试方法

(1)浆液黏度及黏度稳定性 调制700 ml浓度为6%的浆液,匀速搅拌并不断加热,恒温水浴加热升温到95℃,保温0.5 h测试黏度值。在此后的3 h内每0.5 h测定一次,共测6次,用秒表记录黏度值;在保温1 h测得的黏度即为浆液的黏度值,并测试浆液的p H值,后几次所测黏度供计算浆液黏度热稳定性时使用,最终计算黏度热稳定性。实验使用YT821型漏斗式黏度计测试。

(2)混溶性 将B-12复合变性淀粉浆料与聚丙烯酸类浆料、PVA分别按照溶质比为1∶9、2∶8、3∶7、4∶6、5∶5、6∶4、7∶3、8∶2、9∶1的比例配制浓度为6%的40 ml混合浆料。置于水浴锅内加热至95℃,直至完全溶解后保温30 min。

取出9个试管按比例编号,待到溶液溶解后分别取出20 ml溶液倒入相对应比例的试管内,静置24 h后观察溶液的分层情况。

(3)浆液黏附力 配置1%浓度的浆液1 800 ml,置于2 000 ml烧杯内,加盖后放入95℃恒温水浴锅中保温30 min,使浆液温度保持恒定,待用。按要求选取14.6 tex的涤棉粗纱条,将粗纱条轻轻地绕在铝合金框架上,每次试验粗纱条共20根。将准备好的浆液倒入水浴锅中的铝制方盒里,并将试样及框架浸入浆液中,加盖保温。浸渍5 min将框架提出,将纱线剪开悬挂至通风口使其自然晾干。将晾干的试样从框架上剪下,然后在HD026PC电子织物强力仪上测试上浆粗纱条的断裂强力。计算断裂强力的平均值即为浆液黏附力[3]。

(4)浆膜性能 本实验采用浇铸法制备浆膜[4],待浆膜制备完成后在HD021N单纱强力仪上进行测试;再分别按照浆膜水溶性和耐屈曲性测试方法进行浆膜性能测试[5]。

(5)浆纱性能 经纱上浆采用ASS3000型全自动单纱浆纱机,对14.6 tex涤棉纱进行上浆。采用双压双浸上浆方式,烘房温度80℃,浆纱速度20 m/min。

2 结果和分析

2.1 浆液性能

2.1.1 浆液黏度及黏度稳定性

B-12复合变性淀粉浆料的黏度及其稳定性测试结果如表1所示。

表1 B-12复合变性淀粉浆料黏度及其稳定性测试值 单位:s

由表1可知,B-12复合变性淀粉浆料的黏度值稳定,流动性好,浸透性高,有利于提高上浆质量。这是由于B-12复合变性淀粉浆料分子量低,降低了煮浆过程中剪切作用对淀粉分子链的力学破坏,故浆液流动性好,黏度波动率小,提高了浆液稳定性。

2.1.2 浆料的黏度-浓度曲线及黏度-温度曲线

B-12复合变性淀粉浆料的黏度-浓度曲线及黏度-温度曲线如图1、图2所示。

图1 B-12复合变性淀粉浆料的黏度-浓度曲线

图2 B-12复合变性淀粉浆料的黏度-温度曲线

由图1可知,B-12复合变性淀粉浆料的黏度随浓度的升高而增大,浓度在小于6%时黏度增加缓慢,浓度超过6%后黏度增加显著。

由图2可知,B-12复合变性淀粉浆料的黏度随温度的升高而减小,温度在40～70℃时黏度显著降低,温度超过70℃后黏度降低不明显。

2.1.3 混溶性

表2、表3为B-12与PVA、聚丙烯酸类浆料的混溶性试验结果。

表2 B-12与PVA浆料的混溶性试验现象

表3 B-12与聚丙烯酸类浆料混溶性试验现象

由表2和表3可知,在B-12与PVA之比为1∶9、2∶8、3∶7、4∶6时,出现了分层现象;而B-12与聚丙烯酸类混溶时基本无分层现象,即B-12与聚丙烯酸类的混溶性更好一些。这是因为B-12复合变性淀粉浆料与其他高聚物分子的共混物符合热力学相溶原理,能够获得比较均匀和稳定的共混体系[6],故表现出非常好的混溶性。

2.2 浆液黏附力

B-12复合变性淀粉对涤棉粗纱的黏附力测试值如表4所示。

从表4可看出,涤棉粗纱的平均断裂强力为102.84 N,平均断裂伸长率为12.95%,表明具有很好的黏附性能,即B-12复合变性淀粉对涤棉粗纱的黏附能力强,更利于织造加工。

表4 B-12复合变性淀粉对涤棉粗纱的黏附力测试结果

2.3 浆膜性能

B-12复合变性淀粉浆膜的外观见图3,不仅外观浆膜完整,成膜性好,且有良好的柔韧性,呈半透明状态。

图3 B-12复合变性淀粉的浆膜外观

浆膜的厚度、水溶速率、吸湿速率、断裂强力、断裂伸长率及耐屈曲性测试结果如表5所示。

表5 浆膜基本性能

由表5可知,B-12复合变性淀粉浆膜的平均厚度为0.08 mm,水溶速率为3.7 s,水溶速率快,符合浆纱质量要求,易于退浆;浆膜的吸湿率为2.71%,具有良好的吸湿性;浆膜的平均断裂强度为614 c N,平均断裂伸长率为0.79%,浆膜断裂强度为1 395.45 cN/mm2;浆膜的耐屈曲性平均值为36次,耐屈曲性良好。

2.4 浆纱性能

2.4.1 上浆条件

采用B-12复合变性淀粉和其他浆料组合而成的混合浆料配方[7]见表6,上浆工艺参数见表7。

表6 浆料配方 单位:%

表7 上浆工艺参数

2.4.2 上浆纱性能

分别用两种配方浆液对14.6 tex涤棉纱进行上浆,图4是其生物显微镜下的纱线表面毛羽形态。不同上浆配方对涤棉纱毛羽数的影响见表8。

表8 上浆纱毛羽降低率

由图4和表8可知,配方一和配方二均能显著降低纱线毛羽,且配方一较配方二效果更好一些。上浆后纱线毛羽伏贴,毛羽数量显著降低。不同配方由于浆料比例不同性能也有所差异,这也是毛羽降低的主要原因[8-9]。

(a)14.6 tex涤棉纱状态

图4 生物显微镜下的纱线表面毛羽形态

不同的上浆配方对涤棉纱增强率和减伸率的影响见表9。

表9 浆纱增强率和减伸率测试结果

由表9可知,配方一和配方二均具有增加纱线断裂强力,降低纱线断裂伸长率的作用,但配方二的增强率和减伸率都高于配方一。故用B-12复合变性淀粉代替变性淀粉还是不错的。

3 结语

(1)B-12复合变性淀粉浆液的黏度值稳定,流动性好,有利于保持上浆均匀性和浆液对纱线的被覆;且同聚丙烯酸类的混溶性比与PVA的混溶性更好。

(2)B-12复合变性淀粉浆膜的平均厚度为0.088 mm,浆膜的水溶速率为3.7 s小于5 s,易于退浆;具有良好的吸湿性、断裂强伸性和耐屈曲性。

(3)B-12复合变性淀粉与变性淀粉都具有增加纱线断裂强力作用,且B-12复合变性淀粉上浆纱的增强率要高于变性淀粉上浆纱,可代替变性淀粉用于涤/棉混纺纱上浆。