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新型纺织浆料及其上浆织物退浆的要点

发布日期:2015-05-17 12:13:06
新型纺织浆料及其上浆织物退浆的要点
经纱上浆是织造工程的关键环节,浆纱的目的 主要是提髙纱线的耐磨性,减少毛羽,适当增加纱 线的强力,减少伸度,以承受经纱在织造过程中受 到的机械作用力,提高纱线的可织性。退浆是织物 前处理的基础,坯布上的浆料必须去除,以利于印 染加工,保证染色牢度和织物手感,退浆时也同时 去除了部分天然杂质。常用的退浆方法较多,有酶、 碱、酸和氧化剂退浆等,可根据坯布的品种、浆料 组成情况、退浆要求和工厂设备,选用适当的退浆 方法⑴。
 
目前经纱上浆的浆料主要有淀粉、聚乙烯醇 (PVA )和聚丙烯酸类三大浆料w。淀粉是天然多 糖类高聚物,由于淀粉分子与纤维素分子有一定的 相似性,因而它能吸附染料,尤其能与活性染参 + 发 生反应,可能产生印染浮色,影响色牢度,因此要 求尽量退除。采用淀粉上浆的织物,一般采用碱、 淀粉酶和氧化剂退浆。碱退浆有利于淀粉膨化,促 进油脂阜化而退除;淀粉酶可将淀粉裂解成葡萄糖 低聚物和小分子后用水洗去13彳氧化剂退桨是利用 氧化剂将淀粉降解,并将其伯醇或仲醇基氧化成羧 基,使之成为可以溶解的氧化淀粉分子。
 
PVA具有优良的成膜性、粘附性以及与其他浆 料的相容性,是目前在合成纤维和其混纺纱的经纱 上浆中的主要浆料之一。采用PVA浆料上浆的织 物,如果退浆不尽,PVA的残留物将会严重地影响 后道染色和印花时的匀染性和染料渗透性,很容易 造成染花。另一方面,PVA生物可降解性能较差, 大量的PVA随着退浆废水进人江河湖泊,严重污 染了水生态环境系统|41。在常用退浆方法中,氧化   剂退浆法可以有效去除织物上的PVA浆料,是因为 PVA大分子上的羟基被氧化成羰基,进一步氧化成 羧基,同时还可使分子链断裂|51;特别是在碱存在 时,能使PVA的主链裂解,从而降低粘度、粘附性 和薄膜强度。目前闰内基本还没有从退浆废水中回 收PVA,在这种情况下,双氧水氧化退桨可以降解 PVA,减轻对环境的污染,是一种值得推荐的方法。
 
聚丙烯酸浆料是丙稀酸类单体的均聚物、共聚 物和共混物的总称,其粘度较低、流动性好,对合 成纤维有良好的粘附性,能与淀粉、PVA浆料很好 地混用,适用于各类纤维的经纱上浆。水溶性聚丙 烯酸浆料用表面活性剂退浆即可退尽,在弱碱条件 下竣酸基团离子化更容易退浆,也可采用氧化剂和 低温等离子体技术退浆,并且水溶性聚丙烯酸桨料 易于被微生物降解,废水处理容易,回收方便lM。
 
近年来,随着纺织产品原料结构的变化,新型 纤维的研制开发与应用,新型高速织机的采用以及 人们环保节能意识的逐渐增强,国内外出现了许多 新型纺织浆料,如氧化淀粉、醚化淀粉、酯化淀粉、 接枝淀粉、纤维素衍生物、海藻酸钠浆、动植物胶 类等,这些浆料可溶或可分散在水中,其高分子主 链含有N、0等杂原子,可以被生物降解,并且易 于从织物上退浆。但是某些新型浆料,如乳液聚丙 烯酸浆料和聚酯浆料,由于与常规浆料不同的结构 与物理化学性质而表现出不同的退浆性能,经常被 印染企业反映用常规方法不容易甚至不能退浆。本 文重点讨论这些新型浆料,特别是乳液聚丙烯酸浆 料和聚酯浆料的特点以及退浆要点。
 
1 .乳液聚丙烯酸浆料的特点及其退 浆要点水溶性聚丙烯酸桨料主要是由丙烯酰胺或(甲 基)丙烯酸水溶性单体的均聚或共聚而成,当以丙 烯酰胺均聚或以其为主共聚时,称为“酰胺浆”, 否则称为“丙烯酸浆”,分子量一般较低,以便降 低粘度适应上浆的需要,一般与变性淀粉配合用于 纯棉高支髙密经纱,或与变性淀粉、PVA配合用于 涤棉经纱。这类浆料对纤维素纤维粘附性好,氷溶 性优良,热水即能退浆。为了增加对疏水纤维的粘 附性,也常常加入(甲基)丙烯酸酯或丙烯腈、苯 乙烯、醋酸乙烯等疏水性单体,其添加量以适应水 溶液自由基聚合反应以及产物水溶性为限度。由于 这种浆料大分子中存在着大量吸湿性较强的亲水 性单元,产生了吸湿再粘性问题,影响浆纱质量。 为了解决这个问题,国内外展开了大量的研究,目 前较好的方法是采用比例较高的疏水单体自由基 乳液共聚法合成一种新型的聚丙烯酸酯浆料,既能 克服吸湿再粘问题,又能提高对合成纤维的粘附 性[81。聚丙烯酸酯乳液浆料粘度较低、流动性好, 可提高对纱线渗透性和对合成纤维的粘附性;分子 量较高,具有较好的机械性能;且具有广泛的结构 -性能可变性,通过对聚合单体种类及其配比的改 变,浆膜性能可以从脆硬变化到柔软|91。早在20世 纪70年代,国内就出现了“甲酯桨”,这是一种 以丙稀酸甲酯为主体,添加少量丙烯酸和丙烯腈通 过乳液聚合,并中和后得到的浆料乳白色粘滞状胶 体,用于提高漆/棉混纺纱的上浆质量。该奖料对涤 纶有较强的粘附性,且形成的浆膜柔软,延伸性好, 水溶性好,便于退浆。CharT选用丙烯酸丁酯、甲 基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯、苯乙烯、丙烯酸以及甲 基丙烯酸等单体,通过自由基乳液聚合制得乳液聚 丙烯酸酯浆料,适合于喷水织机浆纱用。郭腊梅和 周永元1111也研究了适合于涤棉混纺纱的聚内烯酸类 乳液浆料。通过添加丙烯酸乙酯或丙烯酸丁酯组分 得到的共聚物玻璃化温度较低,当与淀粉混合使用 时,柔软的浆膜可以改善淀粉的硬脆性,提高对纤 维的粘附性。
 
一般乳液高聚物在干燥过程中破乳成膜,很难 在水中通过重新乳化来退浆,并且由于乳液聚合物 的分子量较大,丙烯酸酯聚合物具有较强的疏水 性,采用乳液聚丙烯酸酯浆料退浆闲难,具有较大 的退浆风险性。工业适用的乳液聚丙烯酸酯浆料经 常采用一定比例的内烯酸、甲基丙烯酸共聚,这类浆料在弱酸性或中性条件下浆膜不溶于水,在碱性 退浆液中羧基离子化,使桨料溶于水而退浆;或者 再加入一定比例的醋酸乙烯酯或丙烯酸甲酯单体, 这类聚合物的酯基容易在碱性条件下水解,成为羟 基或羧酸盐而溶解。
 
因此,含乳液聚丙烯酸酯浆料织物的退浆工艺 可以选择碱性退浆方法,pH值11以上较为合适。 为了防止多价金属离子对竣基的封闭,退浆液中应 该添加必要的软水剂或金属络合剂;为防止浆料从 .水中重新被织物吸附,可加人硅酸钠、扩散剂、乳 化剂等组分;加入适量润湿剂和95^以上的高温保 证均匀和彻底的退浆效果;高温退浆后加强水洗, 例如长车退桨出蒸箱后保证流水洗涤,防止浆料再 沾污。
 
对于这种织物,选择碱性双氧水退浆方法也是 合适的。双氧水退浆的pH值为11左右,除了需要 合适的双氧水稳定剂以外,其他与碱退浆工艺条件 基本相似。
 
2聚酯浆料的特点及其退浆要点水溶性聚酯浆料是以对苯二甲酸和乙二醇单 体为主要单体,加入一部分水溶性第三单体如间苯 二甲酸(酯)磺酸盐,或者再加入水溶性聚乙二醇作 为亲水单体以及破坏大分子规整性的其他单体,在 高温条件下通过酯化和缩聚反应合成的大分子。?是 —种主链含有酯基和水溶性基团的新型桨料。水溶 性聚酯与涤给纤维分子结构相近,因而对涤纶纤维 具有优异的黏附性能。聚酯浆料用于涤棉纱上浆, 可减少干分绞毛羽,大幅度提高漆/棉混纺经纱的浆 纱性能,因此水分散性聚酯浆料具有大幅度取代 PVA用于含涤经纱上浆的潜力。荣瑞萍等人研究表 明聚酯浆料对提高涤纶及涤/棉纱线的抱合力方面 远远优于淀粉和PVA,对于保护经纱起到了重要作 用丨12】。
 
淀粉浆膜的断裂伸长率较小,仅为2.5%左右, 大大低于经纱在织机上承受的伸长率(5%~8% ), 浆膜容易破裂,使织造效率降低,而聚酯浆料具有 很高的断裂伸长率与淀粉共同使用时可大大增 加混合浆膜的伸长率,提高浆膜韧性11'由于水溶 性聚酯与淀粉和完全醇解PVA都有良好的相容性, 能较好地解决各成分之间相容性的问题,形成性能 极好的混合浆膜'水分散性聚酯浆料在水中为透明或半透明的 微乳液,具有一定的疏水性;尽管该浆料在热水中 即可溶解,但由于与涤纶纤维优良的粘附性造成退 浆困难。此外,聚酯浆对硬水、酸、浓盐和浓碱都 很敏感,将造成浆料水中不溶解。含聚酯浆料述 布的退浆宜选择l〇g/L烧碱的弱碱退浆工艺或双氧 水退浆工艺,特别注意采用软水剂或金属络合剂, 避免含有Ca2+、Mg2+的硬水给聚酯浆料带来不良的 溶解性;与乳液聚丙稀酸酯浆料一样,为防止浆料 再沾污,需要添加一定的分散剂。
 
3其它新型浆料及退浆要点3.1变性淀粉淀粉是最为传统的经纱上浆材料;虽然它成膜 性好,对亲水性纤维粘附性强,浆膜强力高,但浆 膜性脆而硬,伸度小,对疏水性纤维(如涤纶)粘 附性差、成浆后桨液粘度高、稳定性差,浆液在较 长时间内使用粘度变化较大,影响t浆质量[161。随 着各种新项纤维和无梭高速织机的发展,纺织业增 加了对高档变性淀粉的需求,深度变性淀粉由于大 幅度改变了原淀粉的物理、化学特性而改善了对纤 维的粘附性,从而提高浆纱质量,甚至可以完全取 代PVA浆料?,是淀粉浆料的最电要的发展方向。
 
取代度较高的深度变性淀粉浆料必然会降低 淀粉酶解性能,采用酶退浆时需要做小样试验;此 外,深度疏水化变性淀粉,如接枝淀粉[18]、醋酸酯 淀粉|19?等,将降低浆料的水溶性,在坯布退浆前 也需要小样先锋试验,有针对性地制定退浆工艺。 由于深度变性淀粉的化学单元结构仍然为糖苷键 连接,容易水解或氧化降解,所以一般来说,采用 碱退浆和碱-氧方法退浆对深度变性淀粉具有较好 的适应性。
 
另一方面,为了控制生产过程的环境污染,节 能减排,淀粉的干法变性工艺在很多品种上将取代 传统湿法加工[21],成为变性淀粉生产的一个重要发 展方向。干法生产是淀粉在含少量水(通常20%左 右)的情况下,将化学试剂与催化剂的混合溶液喷 到干淀粉上,充分混合后,在60 ~ 80 T下反应1 ~ 3 hI2,10干法变性淀粉由于反应后产物不经水洗,因此 产品含杂较多,在退浆时应该予以注意。例如,生 产干法酸解淀粉的酸催化剂容易造成对设备的腐 蚀,特别是采用盐酸催化时,即使不锈钢也容易溶 蚀,使铁离子或铁绣残留在产品中。在实践中发现, 对于这种浆料上浆的坯布在采用双氧水退浆时容 易造成布面破洞,因此在退浆配方中应该加大金属 络合剂的用量
 
采用干法生产的磷酸酯淀粉含有大量的磷酸 盐,含磷无机化合物随废水排放到江河后,使水体 富营养化,导致生态破坏,由于磷酸盐具有分散稳 定和金属络合作用,退浆配方中可以少加或不加分散剂。氨基甲酸酯淀粉又称尿素淀粉或酰胺淀粉, 吸湿性和内增塑作用可改善淀粉浆膜的韧性和对 纤维素纤维的黏着性能。一般在催化剂CuCh作用 下采用干法于105丈~110丈条件下制备。因此氧化 退浆时注意铜离子对织物的脆损作用;若干法生产 时尿素用量较多,产物中的氮也可能引起江河水体 富营,养化,成为破坏生态的一个因素|22]。
 
3.2^植物胶丨瓜尔胶是从瓜尔豆中提取的一种水溶性多糖, 其分子主链由(1-4)- p -D甘露糖为单元联接而成, 侧荦由单个a -D-半乳糖组成并以(1_6)键与主链相 接。1从整个分子来看,半乳糖在主链上呈无规则分 布,但以2个或3个一组为多%。纺织上桨用瓜尔 胶属于化学改性天然植物高分子多糖类聚合物,能 速溶于冷水中,溶液粘稠度高。瓜尔胶溶液稳定性 好,长时间放置不分层,与淀粉、变性淀粉等其他 浆料混容性良好,同时,瓜尔胶的耐磨性和耐屈次 数都高于变性淀粉,具有良好的耐疲劳性,有利于 提高浆纱性能。王爱华等人%研究发现瓜尔胶加人? 变性淀粉中,可有效改善混合浆的成膜性和粘附 性,但瓜尔胶的加人使得浆膜的水溶性有所降低, 加人瓜尔胶的配方用于纯棉纱的退浆率高于不含 瓜尔胶配方,而用于涤棉混纺纱的退浆率稍低。
 
4结束语随着纺织产品进一步向细支高密、粗中支髙紧 度、无梭织机高速智能化方向发展,以及各种新型 纤维如天丝(Lyocell)、莫代尔(Modal)、吸湿快干纤维 (Cool-max)、竹纤维以及大豆蛋白纤维等逐步被广泛 应甩?高比例涤棉产品以及纯涤纶织物需求量不断 增加,各种新型纺织浆料应运而生。印染企业在对 新塑纺织浆料上桨织物退浆时,经常会遇到退桨难 的问题。要解决这些问题,首先是浆料研究和生产 者在产品研发阶段首先考虑新浆料的可退浆性,在 推出新浆料时给出相应的退浆建议,包括退浆配方 和工艺;浆纱和织造企业应该将新浆料的组成,特 点及其退浆建议告知印染企业;印染企业在综合浆 料生产企业和纺织厂的浆料资料和建议以后,应该 首先在实验室退浆小试,再制定退浆生产配方和工 艺。
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