紡織漿料研發進展及方向
時間:2005-07-01
棉和化纖的混紡物所用經紗一般都要進行上漿，即將一種特別的粘著劑涂在經紗表面，產生不使紗線表面發毛的薄膜，使紗線四周伸出的毛羽粘附于紗的條干上，增加經紗的光潔度，從而減少經紗在織造過程中的斷頭，進而減少織機停臺次數和時間。
但經紗增強過強反會使斷頭率增加，因為過多的漿液透到紗線內部，當紗線受到外力作用時，纖維間粘著過牢會使紗線失去延伸性和彈性，變得脆硬易斷，降低了工藝性能，所以經紗上漿時要控制上漿率、含漿率和伸長率，以保證織造順利進行。
為保證經紗工藝性能，要求漿料不僅能覆滿經紗表面，同時應部分滲透到紗線內部，因此要具有充分的粘附性和膠著力，而且在烘干后能在經紗表面形成一層漿膜；漿料要穩定，不易脫落，不應使經紗變脆和減小其彈性；具有充分的吸濕性，使上漿后能夠吸入紗線周圍空氣中的水分，保持一定的回潮率，滿足織造要求；漿料應不致損壞經紗，并且在對有色經紗施行上漿時應不改變色澤，同時易干，并能從織物上被滌除；具有防腐性，防止經紗上漿后腐爛或高濕度氣候下發霉；在保證經紗質量條件下，采用價廉物美的原料做漿料，以降低成本。
漿料配置可包括粘著劑、分解劑、中和劑、減磨劑、柔軟劑、吸濕劑、防腐劑、浸透劑及溶劑。
中國漿料研制進展
中國紡織漿料生產發展很快，從最初的天然淀粉發展到P.V.A、變性淀粉與P.V.A混合、聚丙烯漿料與變性淀粉和P.V.A混合，發展可謂迅速，品種可謂繁多。
化學漿料
主要代替天然淀粉，包括有纖維素衍生物羧甲基纖維素（C.M.C）、鋅酸鈉纖維素（C.A.C）、淀粉衍生物羧甲基淀粉（C.M.S）、鋅酸鈉淀粉（C.A.S）、合成樹脂聚乙烯醇（P.V.A）以及褐藻酸鈉等。
C.M.C一般無臭無毒，精制品無味，粗制品略帶鹼味，溶于水后形成透明粘膠狀，溶液呈中性或鹼性，可以長期保存。水溶液在室溫下粘度穩定不變，如長期加熱到80°C以上，則粘度將逐漸降低。水溶液具有良好滲透性和擴散性。
少量C.M.C上漿可在紗的表面形成光滑、耐磨、柔韌的薄膜，優點包括：調漿工作簡化；漿液穩定，在室溫下不結皮，長期停車不出漿斑，剩漿回用時對整個漿液無影響，清潔方便；可降低上漿溫度，節約蒸汽消耗，并改善勞動條件；上漿率可降低，且落棉落漿少，無并紗和脆斷頭；C.M.C與大氣溫度可平衡，回潮率幅度可放寬，布機間噴霧可取消；無須退漿，可縮短印染工序，降低成本；可代替糧食。
P.V.A屬于高分子樹脂，白色粉末，比重為1.21~1.31，能溶于水，但不溶于酒精、苯、丙酮及其他有機溶劑。P.V.A漿液的優點是：可形成極薄和堅韌的透明薄膜，且彈性好，因此漿紗的彈性、伸長好；漿液穩定性好，經長期放置仍保持中性，粘度的變化也極小；可降低上漿率，使織物富有彈性，色澤更好，適合于天然絲、人造絲、合成纖維等高級經紗上漿；漿液易干燥，可提高漿紗機的速度和節約蒸汽。
褐藻酸鈉因含有藻酸所以用途更廣，經水洗后，用鹼類中和溶液可得到粘稠性很大的溶液，即液體藻酸鈉。它具有良好的粘性，是優良的粘著劑之一，遇到了鹼金屬或銨鎂離子以外的金屬鹽（如鈣鹽）后，立刻產生不溶性鹽類，這種鹽類具有很好的彈性和耐磨性，可在經紗表面包覆一層膠液。但是藻酸鈉的腥味大，影響環境。
由于P.V.A漿料具有良好的粘附性和成膜性，且被覆性強，因而適合給各種纖維上漿。隨著滌棉布的大量生產，P.V.A對滌棉布的適用性逐步取代了天然淀粉，在一定時期內為紡織工業作出了貢獻。
尋找P.V.A代用品
P.V.A漿料還存在一定缺點，如難溶解、漿膜牢固但分絞困難，漿膜易撕裂、結皮、起泡，其再粘性強，易產生并絞頭、漿斑疵點退漿困難等缺陷，最嚴重的是殘液會污染環境，因而需要尋找替代品。
從當前情況看，完全不用P.V.A還有一定困難，盡管代用品的升級換代給少用P.V.A創造了條件，但是還不能完全取代P.V.A。當前P.V.A價格大大低于丙烯酸漿料，與正在開發應用的接枝變性淀粉價格基本持平，但完全取代P.V.A給紡織廠經濟施加壓力。少用以至不用P.V.A是一個比較長的發展方向，但限用在目前是完全可能的，如目前已經研究變性接枝淀粉、聚丙烯酸類漿料和組合漿料。
丙烯酸類漿料的研究
丙烯酸類漿料是一種新型漿料，分水溶性和乳劑型二類。
水溶性丙烯酸類漿料
該類漿料對錦綸纖維有極強的粘結力，一般可用手錦綸長絲上漿。
純聚丙烯胺漿料簡稱“胺”漿料，分子量為50~150萬，含固量9%~10%，它雖對棉纖維有較強的粘附性，但漿膜高強低伸，吸濕性高，主要適用于挺硬的牛仔布上漿或作為中號的棉紗和麻紗、粘膠紗上漿的輔助漿料，以改善漿料的粘附性和成膜性。
以丙烯酸為主的二元共聚漿料（如KD-318）可制得粘度較低、含固量較高（達30%左右）的漿料，主要用于純棉細號高密織物上漿。因分子鏈上尚有一定量的羧酸基未被中和，易受Na+等離子作用，在調漿過程中會發生增粘的現象。丙烯酸—丙烯胺—丙烯胺三元共聚漿料分子鏈側基增加了強收電子基團—基，因而對棉、滌/棉紗具有較強的粘附性，可用于對其上漿。
水溶液型丙烯酸類漿料改進辦法之一是對聚丙烯胺進行適度的交聯，既增加了分子鏈的柔韌性，又降低了吸濕性，對滌/棉的粘附性比純聚丙胺漿高，同時漿料的含固量提高了一倍，典型的例子是AD漿料。改進之二是對側基羧酸基團適量地用鹼土金屬氫氧化物或碳酸鹽中和，通過二價鹼土金屬離子，例如Ca2+或Mg2+封閉了一部分親水基團，以此改善吸濕性并增加分子鏈的柔韌性。
乳液型丙烯酸類漿料
聚丙烯酸甲酯漿料是最早使用的一種乳液型丙烯酸類漿料，其中丙烯酸甲酯占85%，丙烯酸和丙烯合計占15%。漿料對滌綸有較強的親和力、粘附性，且形成的漿膜低強、高伸。
漿料主體聚丙烯酸甲酯的玻璃化溫度Tg較低（10°C），成膜溫度也低，易產生熱再粘。酯基、基都不耐鹼，易皂化；基還不耐強酸（發生水解），所以在調漿過程中應避免使用強酸和強鹼。
甲酯漿的另一缺點是漿料中有殘存單體丙烯酸甲酯，蒜味甚強，有害身體健康。這類漿料主要用于滌/棉、滌/粘、滌/混紡紗上漿，尤其是高含滌的滌/棉、滌/粘紗，可用它提高漿液對滌綸、綸等合成纖維的粘附性。
乳液共聚漿料的改進以醋酸乙烯酯為主，丙烯胺為次，漿料適用于滌棉混紡紗上漿。在醋酸乙烯酯與丙烯胺二元共聚乳液漿的基礎上增加了丙烯酸組分或丙烯組分，也即增加丙烯酸甲酯組分，形成三元共聚乳液漿。它比二元共聚乳液漿的漿膜更柔韌，其他性能視醋酸乙烯含量而定，醋酸乙烯酯含量高更適用于滌/棉紗上漿。若不用醋酸乙烯改用丙烯酯甲酯也一樣，但含量不宜超過65%，否則不適應無梭織機織造。
新型乳液共聚型TP漿料選用醋酸乙烯酯、丙烯胺、丙烯酸甲酯為共聚單體，粘度穩定，成膜性/退漿性好，可大幅度減少P.V.A漿料用量和降低成本，并能獲得理想的漿紗質量和織造效果。
經生產實用證明，采用TP漿料后，適當增加變性淀粉或淀粉的用量可替代P.V.A漿料用量，當替代量為30%~50%時，雖新配方上漿率會低于或稍低于原配方的上漿率，但漿紗的毛羽貼服、開口清晰度都好于原配方，織機的經向斷頭率較原配方降低，并節約了用漿成本，達到低上漿率和高織造效率的織造效果；使用P.V.A漿料加TP漿料，經紗上漿后手感柔軟、光滑，且上漿操作方便，在氣壓較低或打慢車時漿槽不結漿皮，減少了漿斑疵布。
變性淀粉和接枝淀粉
紡織漿料從天然淀粉發展到P.V.A，仍存在一定使用缺點。山西晉利化工廠生產的配混粘高低不同的變性淀粉組成復合變性淀粉，其漿料性能和上漿效果均較好，為變性淀粉的生產和應用提供了一個研究思路。
接枝變性淀粉開發研制中，首先解決了接枝率問題。中國石油研究院研制的州華東輸油管理局織物上漿劑廠生產的接枝變性淀粉的接枝率在8%~15%，經漿料檢測中心檢測，其最大的接枝率為17.8%，在生產水平相當的情況下可以代替60%~80%的P.V.A。
磷酸酯變性淀粉
磷酸酯變性淀粉在制造過程中大分子鏈斷裂，因而聚合度降低，分子量較小，進而使得粘度降低，增加了漿液的流動性和滲透性。該漿料由于引入酯基而增加了漿液對疏水性纖維的親和力，與原淀粉相比，糊化速度快、熱粘度穩定性較好，具有高濃度低粘度的特點，退漿容易。
磷酸脂淀粉與P.V.A混合后用于滌棉織物上漿，漿液粘度穩定，漿膜完整，漿紗毛羽貼伏，能滿足上漿工藝要求；高度低粘型磷酸酯淀粉能適應細號高密織物的織造，織造時開口清晰，可提高織機效率；磷酸酯淀粉價格低廉，漿紗成本低，但該淀粉酸值較高，若開車不正常（如壞車、停汽），漿液在調漿桶內存放時間超過5小時后酸化，使PH值降低，易使漿液起泡，給上漿質量帶來一定影響。
醋酸酯淀粉
醋酸酯淀粉與P.V.A混合漿在滌棉細號織物上漿，可根據品種織造難度選用不同配比，以達到最佳配方，并相應達到最佳織造效果，取代P.V.A用量達40%~70%。
醋酸酯淀粉成膜柔韌、可彎、具有彈性，但酯化淀粉易被鹼水解，調漿工藝中PH值應控制在6.5~7.5，這也符合漿料調制向無鹼化作業發展的趨勢。
醋酸酯淀粉具有較好的分散性和較大的溶解性，在后整理過程中退漿對環境無污染。應用醋酯淀粉取代氧化淀粉在滌棉細平織物上上漿，可進一步降低混合漿中P.V.A用量，取代比例達40%~70%，且漿紗質量和織造效果明顯改善，織機單產及效率有較大提高，漿料消耗則顯著下降，全年僅漿料費用一項就可節約30萬人民幣以上，綜合經濟效益可觀。
A M接枝淀粉
AM接枝淀粉由于引入了羧基與引發一批烯類單體接枝共聚，成為符合天然纖維（親水性纖維）與合成纖維（疏水性纖維）混紡紗織造性能需要的好漿料，能全部或部分代替一些常見滌棉細布或滌棉府綢漿料中的P.V.A，在織造效果不變甚至有所改善的情況下，可大大降低漿料成本，并且解決漿紗廢液、廢氣的污染問題，同時可降低能耗，提供調漿操作簡便條件，是一種有實效的新型漿料。
在接枝工藝生產中，接枝反應主要發生在淀粉顆粒的表面，所以增加原淀粉顆粒的細度、增加顆粒的表面積并在淀粉的大分子上產生更多的游離基，可以提高接枝率。
當接枝率達到某一定值時，接枝淀粉的水溶性就取決于高聚分子鏈的親水性，而接枝高聚物分子鏈的親水性又取決于親水基團的多少，要滿足上漿要求則親水基團應越少越好，接枝聚合時親水性單體應盡可能少，一般以含固率為4.5%的接枝淀粉漿液存放24小時后不分層為標準。
組合漿料
組合漿料和即用漿料可簡化上漿配方和調漿操作，有利于穩定漿紗質量，是漿料發展的一個方向。
以MR半組合漿料為例，MR半組合漿料是以變性淀粉為主加入丙烯酸的共聚物和復合劑（主要由浸潤、柔軟、消泡、抗靜電、防霉等功能的制劑組合）制成的固體漿料，這種半組合漿料使漿料配方從多元化向單元化邁了一大步。
MR漿料在高溫糊化時產生化學反應，成為新的高分子化合物的混合物，其糊液與各種纖維有較好的滲透性和親和力，與P.V.A有良好的混溶性。
在T/C 13/13 377.5/283 122細布上試驗，結果顯示，新配方采用25% P.V.A和50%MR，漿紗質量和織造效果都好于原配方。從漿紗切片來看，漿液的滲透、被覆也得到改善。漿紗易分絞，無漿斑疵點、粘并和打絞現象，漿紗毛羽服貼，提高了開口清晰度，減少了“三跳”疵點，織機每臺、時的斷頭有所降低，從而提高織造效率。
試驗證明，用MR取代50% P.V.A的組合漿不失為一種值得推廣的優級漿料。
