一种高效、多功能、环保型纳米浆纱助剂 【技术领域】
本发明涉及纺织上浆浆料的助剂，具体说是一种高效、多功能、环保型纳米浆纱助剂，它常与淀粉等组份一起配成浆料在生产中使用。
背景技术
随着纺织业向高支、高密化的方向发展以及人们环保意识的不断增强，纺织业对浆料的上浆性能提出了更高的要求。节能、环保型、高性能浆料是浆纱浆料发展的总趋势。然而，目前国内乃至国外纺织浆纱所用浆料均以PVA(聚乙烯醇)为主。采用PVA上浆，纱线拉伸强度能明显增加，但分纱难，新增毛羽多，煮浆时间长，能耗大；特别是PVA对酸碱稳定，难以生物降解，其降解一般需20年以上，长期沉积对环境造成严重破坏。西欧发达国家已开始禁止含有PVA的坯布进口，我国也在1997年提出不用或少用PVA的发展方向。纳米技术的出现，为决解以上技术问题提供了契机。纳米材料由于粒径小，比表面大，表曲残键丰富，具有极强的表面活性。利用纳米材料这些特性，对现有的纺织上浆浆料(主要是变性淀粉)进行改性，从而提高其综合上浆性能，对我国乃至世界的纺织业发展都具有深远的意义。
中国专利CN1382864A公开了“一种纺织浆料组合物”，它由淀粉中添加专用纳米材料(SiO2、TiO2、Al2O3、ZrO2中的一种)而成；还可以添加六偏磷酸钠、三聚磷酸钠或焦磷酸钠。该组合物有利于环保，还具有较好的生产效果。该技术虽然提出了纳米材料中以SiO2-TiO2、SiO2-Al2O3地组合物为佳，但没有公开该组合物的最佳比例。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题是，寻找该组合物的最佳比例，以提高其使用效果，进一步降低生产成本。
本发明的高效、多功能、环保型纳米浆纱助剂，它由占总重量5～20％的纳米材料及余量的水组成；所述的纳米材料为TiO2和SiO2组成的复合物，其中SiO2占复合物的重量为10～26％。作为优选，复合物中SiO2占复合物的重量为17～19％。纳米材料的粒径为3～100nm，最好为10～70nm。上述比例是经过一系列实验后确定的。在复合纳米材料中，当SiO2占总重量的10～26％时，浆纱效果明显，其中SiO2占复合物的重量为17～19％时发现一个峰值，这在本专业技术文献中未见报道，它可以使生产最优化，效果最大化。见下表：
下表是SiO2占10～26％时，浆纱纱线强力增加的关系：(注：纱线为纯棉60支，浆纱助剂与变性淀粉的比例为3.5∶100)SiO2比例％10 12 14 16 18 20 22 24 26纱线增强率％25 25.4 29.1 33.9 35.7 32.5 29.7 26.1 25.8
作为优选，复合物中还有复合物重量3～10％的Al2O3，它的加入可提高复合纳米材料的分散性，有利于浆纱效果的提高。
助剂中可以有占总重量0.5～5％的分散剂，以提高分散的稳定性。所述的分散剂为磷酸盐：六偏磷酸钠、多聚磷酸钠、三偏磷酸钠或焦磷酸钠中的一种或几种。作为优选，分散剂的较佳含量为占总重量的1～3％。
与现有技术相比，本发明的优点在于：1、它是一种纳米材料预分散体，使用方便；2、它最大限度地保持了纳米粒子的活性，又较好地解决了分散难、分散不稳定问题；3、组份配比更优，生产效果更好。
【具体实施方式】
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例一
将100ml浓度为40％(wt％，下同)的四氯化钛水溶液升温至60℃，滴加浓度为12％的氢氧化钾水溶液350ml，边滴加边搅拌，滴加完氢氧化钾后继续搅拌2小时，再滴加30ml浓度为12％的硅酸钠水溶液，调节PH值至7，陈化3小时。提取沉淀并洗涤，洗涤至无杂质，洗涤后得到的沉淀物为粒径10～60nm的TiO2、SiO2复合材料，其中SiO2占10％，该沉淀物加水和1克三偏磷酸钠，再利用高速搅拌器(5000r/min以上)强力搅拌0.5小时，将高速搅拌后的浆料在70℃下浓缩至浓度为20％(浆料中无机粒子的重量百分含量，下同)。
实施例二
将100ml浓度为40％的四氯化钛水溶液升温至60℃，滴加浓度为12％的氢氧化钾水溶液350ml，边滴加边搅拌，滴加完氢氧化钾后继续搅拌2小时，再加入浓度为10％的氯化铝水溶液80ml，搅拌0.5小时后墒加36ml浓度为12％的硅酸钠水溶液，调节PH值至7，陈化3小时。提取沉淀并洗涤，洗涤至无杂质，洗涤后得到的沉淀物为粒径10-60nm的TiO2、SiO2、Al2O3复合材料，其中SiO2占12％，该沉淀物加水和2.5克多聚磷酸钠，再利用高速搅拌器(5000r/min以上)强力搅拌0.5小时，将高速搅拌后的浆料在70℃下浓缩至浓度为5％。
实施例三
将100ml浓度为40％的四氯化钛水溶液升温至60℃，滴加浓度为12％的氢氧化钾水溶液350ml，边滴加边搅拌，滴加完氢氧化钾后继续搅拌2小时，再加入浓度为15％的氯化铝水溶液200ml，搅拌0.5小时后滴加42ml浓度为12％的硅酸钠水溶液，调节PH值至7，陈化3小时。提取沉淀并洗涤，洗涤至无杂质，洗涤后得到的沉淀物为粒径10-60nm的TiO2、SiO2、Al2O3复合材料，其中SiO2占14％，该沉淀物加水和2.5克多聚磷酸钠，再利用高速搅拌器(5000r/min以上)强力搅拌0.5小时，将高速搅拌后的浆科在70℃下浓缩至浓度为10％。
实施例四
将200ml浓度为20％的四氯化钛水溶液升温至60℃，滴加浓度为15％的氨水溶液400ml，边滴加边搅拌，滴加完氨水溶液后继续搅拌1.5小时，再加入浓度为10％的硅酸钾水溶液50ml，搅拌0.5小时后滴加48ml浓度为12％的硅酸钠水溶液，调节PH值至7，陈化2小时。提取沉淀并洗涤，洗涤至无杂质，洗涤后得到的沉淀物为粒径10-60nm的TiO2、SiO2复合材料，其中SiO2占16％，该沉淀物加水和3克六偏磷酸钠，再利用高速搅拌器(5000r/min以上)强力搅拌0.5小时，将高速搅拌后的浆料在70℃下浓缩至浓度为8％。
实施例五
将150ml浓度为30％的四氯化钛水溶液升温至60℃，滴加浓度为15％的氢氧化钠水溶液300ml，边滴加边搅拌，滴加完氢氧化钠水溶液后继续搅拌1.5小时，再同时加入浓度为10％的硅酸钾水溶液50ml和浓度为12％的硅酸钠30ml，搅拌0.5小时后滴加浓度为15％的氢氧化钠水溶液.调节PH值至7，陈化2小时。提取沉淀并洗涤，洗涤至无杂质，洗涤后得到的沉淀物为粒径10-60nm的TiO2、SiO2复合材料，其中SiO2占18％，该沉淀物加水和2.5克三偏磷酸钠，再利用高速搅拌器(5000r/min以上)强力搅拌15分钟，将高速搅拌后的浆料在70℃下浓缩至浓度为15％。
实施例六
将150ml浓度为30％的四氯化钛水溶液升温至60℃，滴加浓度为15％的氨水溶液400ml，边滴加边搅拌，滴加完氨水溶液后继续搅拌2小时，再同时加入浓度为10％的氯化铝水溶液50ml和浓度为12％的硅酸钠水溶液60ml，形成三氧化二铝与氧化硅的复合物，而整个粒子体系则为所述复合物与二氧化钛形成的混合物，使粒子的分散更为均匀(下达实施例中，同时加入两种或两种以上试剂的情形，其作用类似)，搅拌0.5小时后滴加浓度为15％的氨水溶液，调节PH值至7，陈化2小时。提取沉淀并洗涤，洗涤至无杂质，洗涤后得到的沉淀物为粒径10-60nm的TiO2、SiO2、Al2O3复合材料，其中SiO2占20％，该沉淀物加水和2.5克六偏磷酸钠，再利用高速搅拌器(5000r/min以上)强力搅拌20分钟，将高速搅拌后的浆科在70℃下浓缩至浓度为18％。
实施例七
将100ml浓度为40％的四氯化钛水溶液升温至60℃，滴加浓度为12％的氢氧化钾水溶液350ml，边滴加边搅拌，滴加完氢氧化钾水溶液后继续搅拌2小时，再加入浓度为12％的硅酸钠水溶液66ml，搅拌0.5小时后滴加浓度为12％的氢氧化钾水溶液，调节PH值至7，陈化3小时。提取沉淀并洗涤，洗涤至无杂质，洗涤后得到的沉淀物为粒径10-60nm的TiO2、SiO2复合材料，其中SiO2占22％，该沉淀物加水和2克焦磷酸钠，再利用高速搅拌器(5000r/min以上)强力搅拌0.5小时，将高速搅拌后的浆料在70℃下浓缩至浓度为10％。
实施例八
将200ml浓度为20％的四氯化钛水溶液升温至60℃，滴加浓度为12％的氨水溶液350ml，边滴加边搅拌，滴加完氨水溶液后继续搅拌1.5小时，再加入浓度为12％的硅酸钠水溶液72ml，搅拌0.5小时后滴加浓度为14％的氨水溶液，调节PH值至7，陈化2小时。提取沉淀并洗涤，洗涤至无杂质，洗涤后得到的沉淀物为粒径10-60nm的TiO2、SiO2复合材料，其中SiO2占24％，该沉淀物加水和3克六偏磷酸钠，再利用高速搅拌器(5000转/分以上)强力搅拌0.5小时，将高速搅拌后的浆料在70℃下浓缩至浓度为15％。
实施例九
将200ml浓度为20％的四氯化钛水溶液升温至60℃，滴加浓度为12％的氨水溶液350ml，边滴加边搅拌，滴加完氨水溶液后继续搅拌1.5小时，再加入浓度为10％的氯化铝水溶液50ml，搅拌0.5小时后滴加浓度为12％的硅酸钠水溶液78ml，凋节PH值至7，陈化2小时。提取沉淀并洗涤，洗涤至无杂质，洗涤后得到的沉淀物为粒径10-60nm的TiO2、SiO2、Al2O3复合材料，其中SiO2占26％，该沉淀物加水和4.2克六偏磷酸钠，再利用高速搅拌器(5000转/件以上)强力搅拌0.5小时，将高速搅拌后的浆料在70℃下浓缩至浓度为20％。
实施例十
将200ml浓度为20％的四氯化钛水溶液升温至60℃，滴加浓度为12％的氨水溶液450ml，边滴加边搅拌，滴加完氨水溶液后继续搅拌1.5小时，再同时加入浓度为10％的氯化铝水溶液50ml和12％的硅酸钠水溶液27ml，搅拌0.5小时后滴加浓度为14％的氨水溶液，调节PH值至7，陈化2小时。提取沉淀并洗涤，洗涤至无杂质，洗涤后得到的沉淀物为粒径10-60nm的TiO2、SiO2、Al2O3复合材料，其中SiO2占18％，该沉淀物加水和6克六偏磷酸钠，再利用高速搅拌器(5000转/分以上)强力搅拌0.5小时，将高速搅拌后的浆料在70℃下浓缩至浓度为12％。
上述纳米浆纱助剂，其外观为乳白色浆状物，PH为7～9。它单分散性好、使用效率高、有较长的储存期，其中的纳米材料粒径小、比表面大、极易渗透到纤维内部和均匀铺展于纤维表面，粒子表面富含有丰富的羟基及大量的不饱和残键，附着力好，对纤维具有很强的亲和力及显著的增强增韧效果，可提高纤维的耐磨性、致密度和强度。本助剂填补了国内纳米浆纱助剂的产品空白，其在浆纱浆料中的用量一般为0.1～20％(wt％)。