一种纺织浆料组合物 【技术领域】
本发明涉及纺织品在织造过程中所使用的上浆用浆料, 具体是指一种纺织浆料组合物。 背景技术 目前广泛使用的纺织浆纱用浆料主要有四类 : 变性淀粉、 聚乙烯醇、 聚酯和聚丙烯 酸酯浆料。变性淀粉浆料成膜性好, 与天然纤维亲合力强, 易于退浆, 是纺织浆纱的主浆料 组分 ; 但淀粉浆料浆纱强力不够, 不耐磨, 而且与涤纶纤维亲合力不够。聚乙烯醇浆料浆膜 强力大, 柔韧性好, 浆液流动性好 ; 但是聚乙烯醇难于退浆, 而且由于聚乙烯醇难于降解, 易 导致白色环境污染, 欧盟已经立法禁止使用。 聚酯浆料的化学结构与涤纶相似, 故其与涤纤 维亲合力强, 尤其适用于含涤纤维, 而且其退浆容易 ; 但聚酯浆料在中性和碱性条件下易降 解, 在煮浆和上浆过程中发生水解, 导致浆纱强度下降, 限制了聚酯浆料的应用。聚丙烯酸 酯是目前广泛使用的浆纱辅助浆料组分, 产品形式为聚丙烯酸乳液和固体丙烯酸酯。聚丙 烯酸乳液固含量仅为 25%, 运输成本高 ; 而且乳化剂的存在往往恶化其使用性能, 譬如产 生泡沫、 影响其与其他类浆料的相容性等。 固体丙烯酸酯浆料比较受欢迎, 但市面上的固体 丙烯酸酯浆料吸湿再粘严重, 浆膜强度不够。因此, 不论是聚丙烯酸乳液还是固体丙烯酸 酯, 均仍然不能完全替代聚乙烯醇。
固体丙烯酸酯的合成可以采用乳液聚合破乳法和沉淀聚合法。乳液聚合破乳法 : 首先采用乳液聚合得到玻璃化温度> 37℃的聚丙烯酸酯乳液, 然后用 Na2SO4 或浓 H2SO4 破 乳; 该方法实验室小试尚且操作困难, 更不便于工业化生产。 而沉淀聚合法的关键在于选择 合适的溶媒体系和聚合单体配方, 使得聚合反应平稳进行, 所得聚合物沉淀颗粒均一, 收率 高, 不吸湿再粘, 水溶性好, 易退浆, 与淀粉相容性佳, 而且最关键的要求粘度可控从而控制 膜强度和聚丙烯酸酯的渗透性, 所以链转移剂的选择也很重要。这些问题在现有的国内外 文献资料中未提供完整解决方案。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种浆料耐磨性好、 不吸湿再粘的纺织浆料组合物。 本发明提供的纺织浆料组合物, 它由固体丙烯酸酯与纳米 SiO2 复合变性淀粉按 1 ∶ 1 ~ 1 ∶ 20 的质量比均匀混合而成, 其中固体丙烯酸酯由丙烯腈、 丙烯酸甲酯、 丙烯酸 丁酯、 甲基丙烯酸甲酯、 丙烯酸、 甲基丙烯酸和丙烯酰胺在正十二硫醇作为链转移剂的条件 下制备而成 ; 纳米 SiO2 复合变性淀粉由二氧化硅溶胶和变性淀粉超声分散混合制备而成。
优选地, 固体丙烯酸酯与纳米 SiO2 复合变性淀粉的质量比 1 ∶ 3 ~ 1 ∶ 8。
优选地, 固体丙烯酸酯与纳米 SiO2 复合变性淀粉的质量比 1 ∶ 4。
本发明中的固体丙烯酸酯的制备方法具体如下 :
(1) 将丙烯腈、 丙烯酸甲酯、 丙烯酸丁酯、 甲基丙烯酸甲酯、 丙烯酸、 甲基丙烯酸、 丙
烯酰胺七种单体按质量比 7 ∶ 25 ∶ 23 ∶ 10 ∶ 15 ∶ 10 ∶ 10 混合搅拌均匀, 备用 ;
(2) 将二甲苯或甲苯、 己烷、 无水乙醇三种溶剂按照质量比 2 ∶ 2 ∶ 1 混合均匀作 为反应溶剂, 备用 ;
(3) 将过氧化苯甲酰、 偶氮二异丁腈按照质量比 7 ∶ 3 混合均匀作为复合引发剂, 其用量为单体总质量的 0.8%, 加入第 (2) 步骤混合好的反应溶剂, 反应溶剂的用量为单体 总质量的 50%, 搅拌均匀, 备用 ;
(4) 在装有回流冷凝器的反应釜中, 加入单体总质量 3.5 倍的反应溶剂, 加入单体 总质量 0.01%的正十二硫醇作为链转移剂, 升温至 95℃, 将按照第 (1)、 (3) 步骤准备好的 单体和复合引发剂分别同时滴加入反应釜中, 通入氮气以排除反应釜内的空气, 反应完后 离心分离, 得白色固体粉末 ; 按氢氧化钠与固体粉末的质量比 1 ∶ 6 加入氢氧化钠固体并混 合均匀, 经干燥、 粉碎得固体丙烯酸酯粉末。
固体丙烯酸酯的制备中, 丙烯腈、 丙烯酸甲酯、 丙烯酸丁酯、 甲基丙烯酸甲酯均需 进行前处理。将丙烯腈置于反应釜中, 按氢氧化钠与丙烯腈的质量比 1 ∶ 5 加入 10%的氢 氧化钠溶液, 室温下搅拌 1 小时, 搅拌过程中使用冷却水降温, 转入分液器中分液去除反应 剩余的氢氧化钠溶液, 再使用饱和食盐水洗涤两次, 转入恒温恒压避光储罐中备用 ; 将丙烯 酸甲酯、 丙烯酸丁酯、 甲基丙烯酸甲酯依次进行蒸馏去除阻聚剂, 置于恒温恒压避光储罐中 备用。 本发明中的纳米 SiO2 复合变性淀粉的制备方法具体如下 :
(1) 将模数为 3.5 的硅酸钠水溶液稀释, 经阳离子交换后, 加入四硼酸钠改性, 再 加入氢氧化锂中和处理, 制得二氧化硅溶胶 ;
(2) 按淀粉∶水质量比为 1 ∶ 1.5 投入到带超声分散设备的反应釜中, 升温 至 45 ℃, 加入淀粉质量 0.2 %的工业盐酸酸化, 再加入淀粉质量 0.8 %的工业过氧化氢和 0.001 ~ 0.005%三氯氧磷, 超声分散制得变性淀粉 ;
(3) 在反应釜中将变性淀粉与二氧化硅溶胶按质量比 100 ∶ 1 ~ 5 混合, 于 45℃ 下超声分散, 分散过程中采用流度仪测定反应体系的实时流度, 当流度为 15 ~ 20 时, 转入 减压干燥设备中减压干燥得纳米 SiO2 复合变性淀粉。
本发明制得的纺织浆料组合物, 浆料耐磨性好, 不吸湿再粘, 相容性佳, 可以完全 等量或部分取代聚乙烯醇 (PVA) 和国外进口浆料。所用的固体聚丙烯酸酯采用沉淀聚合 法, 得到的固体聚丙烯酸酯沉淀颗粒均一、 水溶性好、 易退浆、 耐磨、 膜强度大、 渗透性好 ; 所 用的纳米 SiO2 复合变性淀粉粘度稳定, 耐磨性好。
在固体聚丙烯酸酯的制备工艺中使用的复合引发剂和混合反应溶剂, 提高了丙烯 酸酯粘度稳定性 ; 加入链转移剂正十二硫醇可控制丙烯酸酯的粘度、 聚合度和分子量, 从而 控制膜强度和聚丙烯酸酯的渗透性 ; 在生产过程中产生的滤液无需进行回收处理就可以直 接作为再次生产用反应溶剂, 节约了回收溶剂消耗的能源, 降低了生产成本。
在纳米 SiO2 复合变性淀粉的制备工艺中, 淀粉经酸化, 交联、 氧化, 加入经表面改 性的纳米 SiO2 再使用超声分散技术充分混合, 得到的淀粉浆料粘度低、 粘度稳定, 无机纳米 材料与变性淀粉彼此之间相容性佳。
本发明的有益效果 :
①本发明浆料能明显增强纱线耐磨性, 浆膜柔韧、 滑爽、 耐屈曲性强, 分纱轻快、 有
效减少毛羽, 从而可大大提高纺织效率, 减少纱线断头率, 降低生产成本 ;
②本发明浆料和常用纺织浆纱助剂完全相容的, 与 PVA 也能完全相容 ;
③本发明浆料在不同经纱上浆中, 均能很好的满足各类浆纱的织造要求。 具体实施方式
以下通过具体实施例来进一步说明本发明 :
实施例 1
(1) 制备固体丙烯酸酯 :
将 70kg 丙烯腈置于 500L 反应釜中, 加入 14kg10%氢氧化钠溶液, 室温下搅拌 1 小 时, 搅拌过程中使用冷却水降温, 转入分液器去除氢氧化钠溶液, 再使用 100L 饱和食盐水 洗涤两次, 转移至带搅拌的 1000L 高位槽 ( 或者反应釜 ) 中 ; 将 250kg 丙烯酸甲酯、 230kg 丙 烯酸丁酯、 100kg 甲基丙烯酸甲酯依次进行蒸馏去除阻聚剂, 转移至上述高位槽中 ; 再向高 位槽中加入 150kg 丙烯酸、 100kg 甲基丙烯酸、 100kg 丙烯酰胺搅拌均匀备用 ;
向 1000L 带搅拌的高位槽中加入 200kg 甲苯、 200kg 环己烷、 100kg 无水乙醇混合 均匀。称取 5.6kg 过氧化苯甲酰和 2.4kg 偶氮二异丁腈分别投入高位槽中, 搅拌均匀备用 ;
向装有回流冷凝器的 5000L 搪玻璃反应釜中依次加入 1400kg 甲苯、 1400kg 环己 烷、 700kg 无水乙醇混合均匀作为反应用溶剂, 再加入 0.1kg 正十二硫醇搅拌均匀, 升温至 95℃, 将上述两高位槽中的单体和引发剂分别同时滴加入 5000L 反应釜中, 3h 滴加完。 搅拌 0.5h 后通入氮气以排除反应釜内的空气。95℃条件下搅拌 6h, 冷却水降温至室温, 三足式 离心机离心分离, 得白色固体粉末。向所得白色固体粉末内加入 143kg 氢氧化钠, 经充分搅 拌, 转入双锥干燥分离器内充分干燥至要求含水量, 经粉碎机粉碎即得固体丙烯酸酯。
(2) 制备纳米 SiO2 复合变性淀粉 :
将 300kg 固含量为 5% (SiO2 含量 ) 的硅酸钠水溶液, 经过预酸化处理过的阳离子 交换器交换为硅酸溶液, 转移至 500L 反应釜中升温至 50℃, 加入 15kg8.5%的四硼酸钠水 溶液搅拌 1h, 再加入 20kg6.5%的氢氧化锂溶液搅拌 0.5h 后降温备用 ;
向容积为 5000L 的带超声分散设备的反应釜中投入 1000kg 玉米淀粉加入 1500kg 水, 升 温 至 45 ℃, 加 入 2kg 工 业 盐 酸 (35.7 % ) 酸 化 0.5h, 再 加 入 8kg 工 业 过 氧 化 氢 (35.5% ) 和 0.2kg 三氯氧磷, 并加入上述经表面改性过的硅酸钠水溶液, 于 45℃下超声分 散, 分散过程中采用流度仪测定反应体系的实时流度, 当流度为 15 ~ 20 时, 转入减压干燥 设备中减压干燥得白色固体粉末, 即得纳米 SiO2 复合变性淀粉。
取固体丙烯酸酯 200kg 和纳米 SiO2 复合变性淀粉 800kg 于混合机内充分混合 1h 即得产品。
实施例 2
(1) 制备固体丙烯酸酯 :
将 140kg 丙烯腈置于 500L 反应釜中, 加入 28kg10%氢氧化钠溶液, 室温下搅拌 1 小时, 搅拌过程中使用冷却水降温, 转入分液器去除反应剩余的氢氧化钠溶液, 再使用 200L 饱和食盐水洗涤两次, 转移至带搅拌的 2000L 高位槽 ( 或者反应釜 ) 中 ; 将 500kg 丙烯酸甲 酯、 460kg 丙烯酸丁酯、 200kg 甲基丙烯酸甲酯依次进行蒸馏去除阻聚剂, 转移至上述高位 槽中 ; 再向高位槽中加入 300kg 丙烯酸、 200kg 甲基丙烯酸、 200kg 丙烯酰胺搅拌均匀备用 ;向 2000L 带搅拌的高位槽中加入 400kg 甲苯、 400kg 环己烷、 200kg 无水乙醇混合 均匀。称取 11.2kg 过氧化苯甲酰和 4.8kg 偶氮二异丁腈分别投入高位槽中, 搅拌均匀备 用;
向装有回流冷凝器的 10000L 搪玻璃反应釜中依次加入 2800kg 甲苯、 2800kg 环己 烷、 1400kg 无水乙醇混合均匀作为反应用溶剂, 再加入 0.2kg 正十二硫醇搅拌均匀, 升温至 95℃, 将上述两高位槽中的单体和引发剂分别同时滴加入 10000L 反应釜中, 以 3h 滴加完。 搅拌 0.5h 后通入氮气以排除反应釜内的空气。95℃条件下搅拌 6h, 冷却水降温至室温, 三 足式离心机离心分离, 得白色固体粉末。向所得白色固体粉末内加入 286kg 氢氧化钠, 经充 分搅拌, 转入双锥干燥分离器内充分干燥至要求含水量, 经粉碎机粉碎即得固体丙烯酸酯。
(2) 制备纳米 SiO2 复合变性淀粉 :
将 600kg 固含量为 5% (SiO2 含量 ) 的硅酸钠水溶液, 经过预酸化处理过的阳离子 交换器交换为硅酸溶液, 转移至 1000L 反应釜中升温至 45℃, 加入 30kg8.5%的四硼酸钠水 溶液搅拌 1h, 再加入 40kg6.5%的氢氧化锂溶液搅拌 0.5h, 降温备用 ;
向 容 积 为 10000L 的 带 超 声 分 散 设 备 的 反 应 釜 中 投 入 2000kg 玉 米 淀 粉 加 入 3000kg 水, 升温至 45℃再加 4kg 工业盐酸 (35.7% ) 酸化 0.5h, 再加入 16kg 工业过氧化氢 (35.5% ) 和 0.4kg 三氯氧磷, 并加入上述经表面改性过的硅酸钠水溶液, 于 45℃下超声分 散, 分散过程中采用流度仪测定反应体系的实时流度, 当流度为 15 ~ 20 时, 转入减压干燥 设备中减压干燥得白色固体粉末为纳米 SiO2 复合变性淀粉。 取固体丙烯酸酯 200kg、 纳米 SiO2 复合变性淀粉 800kg 于混合机内充分混合 1h 即 得产品。
实施例 3
(1) 制备固体丙烯酸酯 :
将丙烯腈、 丙烯酸甲酯、 丙烯酸丁酯、 甲基丙烯酸甲酯、 丙烯酸、 甲基丙烯酸、 丙烯 酰胺七种单体按质量比 7 ∶ 25 ∶ 23 ∶ 10 ∶ 15 ∶ 10 ∶ 10 混合搅拌均匀, 备用 ;
将二甲苯或甲苯、 己烷、 无水乙醇三种溶剂按照质量比 2 ∶ 2 ∶ 1 混合均匀作为反 应溶剂, 备用 ;
将过氧化苯甲酰、 偶氮二异丁腈按照质量比 7 ∶ 3 混合均匀作为复合引发剂, 其用 量为单体总质量的 0.8%, 加入混合好的反应溶剂, 反应溶剂的用量为单体总质量的 50%, 搅拌均匀, 备用 ;
在装有回流冷凝器的反应釜中, 加入单体总质量 3.5 倍的反应溶剂, 加入单体总 质量 0.01%的正十二硫醇作为链转移剂, 升温至 95℃, 将准备好的单体和复合引发剂分别 同时滴加入反应釜中, 通入氮气以排除反应釜内的空气, 反应完后离心分离, 得白色固体粉 末; 按氢氧化钠与固体粉末的质量比 1 ∶ 6 加入氢氧化钠固体并混合均匀, 经干燥、 粉碎得 固体丙烯酸酯粉末。
(2) 制备纳米 SiO2 复合变性淀粉 :
将模数为 3.5 的硅酸钠稀释成 5%硅酸钠水溶液, 经阳离子交换后, 加入四硼酸钠 改性, 再加入氢氧化锂中和处理, 制得二氧化硅溶胶 ;
按淀粉∶水质量比为 1 ∶ 1.5 投入到带超声分散设备的反应釜中, 升温至 45℃, 加 入淀粉质量 0.2%的工业盐酸酸化, 再加入淀粉质量 0.8%的工业过氧化氢和 0.005%三氯
氧磷, 超声分散制得变性淀粉 ;
在反应釜中将变性淀粉与二氧化硅溶胶按质量比 100 ∶ 3 混合, 于 45℃下超声分 散, 分散过程中采用流度仪测定反应体系的实时流度, 当流度为 15 ~ 20 时, 转入减压干燥 设备中减压干燥得纳米 SiO2 复合变性淀粉。
本发明通过以下试验说明本发明的产品性能 ;
织物 : 纯棉 C14.8tex、 T7.4×2tex、 涤棉 T/C : 65 ∶ 35, 14.8tex。试验样均来自某 大型纺织厂车间直接取样 ( 部分试验在该厂车间进行 ) ;
实验药品 : 国外进口的淀粉类纺织浆料、 国内淀粉类浆料、 本发明浆料 ;
实验仪器 : NDJ-79 型旋转式粘度计、 Zwick 强力机、 Zweigle 纱线耐磨仪、 经改造的 Y731 型抱合力机、 分析天平、 YG171 型毛羽仪、 Y361 单丝强力计、 YG(B)522 型织物耐磨仪, 自制聚四氟乙烯模板等。
对比例 1
本发明对国外进口的淀粉类纺织浆料、 国内淀粉类浆料、 本发明浆料的物理性能 做了比较, 如表 1 所示。
表 1 各种浆料的物理性能
对比例 2 本发明对进口浆料、 国产浆料和本发明浆料的浆膜的物理性能做了比较, 如表 2 表2 各种浆料浆膜的物理性能所示。
由表 2 可看出本发明浆膜的耐磨性好, 耐屈曲性强, 和其它两种浆料比较各性能 均明显提高。
对比例 3
通过与某大型纺织厂的应用试验合作, 使本发明浆料的各个性能在生产应用中得 到了充分检验, 表 2 给出了涤棉 T/C : 65 ∶ 35 经纱上浆性能测试结果, 并比较了进口浆料、 国产浆料和本发明浆料的性能。
表 3 涤棉 T/C : 65 ∶ 35 经纱上浆性能测试结果
通过表 3 试验数据比较 : 本发明浆料各上浆性能均优于国内外两种同类型浆料, 其中本发明浆料能明显增强纱线耐磨性, 浆膜柔韧、 滑爽、 分纱轻快、 有效减少毛羽, 从而可 大大提高纺织效率, 减少纱线断头率, 降低生产成本。
对比例 4
将本发明浆料与纺织浆纱助剂或浆料的混合, 检测本发明浆料和纺织助剂或浆料 的相容稳定性, 结果如表 4 所示。
表 4 本发明浆料和纺织助剂或浆料的相容稳定性结果对照表
由表 4 试验结果表明, 本发明浆料和常用纺织浆纱助剂是完全相容的, 与 PVA 也能 完全相容。
对比例 5
将本发明浆料在纯棉、 涤纶及涤棉混纺纱的经纱上浆试验测试, 结果如表 5 所示。
表 5 在纯棉、 涤纶及涤棉混纺纱的经纱上浆试验测试结果
由表 5 的测试结果表明 : 本发明浆料在不同经纱上浆中, 均能很好的满足各类浆 纱的织造要求。
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