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纺织浆料_图文_百度文库
作者:新海燕论坛官网

  纺织浆料_纺织/轻工业_工程科技_专业资料。第三章 纺织浆料 浆料是用于经纱上浆的粘着剂和辅助材料。 暂时性: 在加工之前施加于纤维或纱线上,在染 色或后整理之前必须去除。 “浆纱一分钟,布机一个班”,一分钟的经纱上 浆能影响织布一个轮班。 纺

  第三章 纺织浆料 浆料是用于经纱上浆的粘着剂和辅助材料。 暂时性: 在加工之前施加于纤维或纱线上,在染 色或后整理之前必须去除。 “浆纱一分钟,布机一个班”,一分钟的经纱上 浆能影响织布一个轮班。 纺织工人也将浆纱称为“老虎口”。 大多数在织造前都需要上浆。 第一节 浆料概述 一、上浆目的 织造时,经纱处于一定的张力下,纱线与纱线之 间、纱线与金属之间反复摩擦,纱线还受到反复 拉伸、弯曲和冲击,这些力的共同作用是纱线起 毛、断裂的根源。 目的:使经纱能承受织造时弯曲、拉伸和摩擦等 机械作用,提高经纱的可织性,最大限度地降低 织造过程中的经纱断头率,从而提高织造效率和 减少织物的疵点。 (一)短纤纱上浆(目的与要求 ): 1、使纱的表面毛羽伏贴而提高经纱的平滑性和耐磨性 2、提高浆纱强度,强度可提高10-25% 3、保持浆纱伸度,最低伸度不小于4% 短纤纱的上浆率一般控制在3-15% 强调浆料对纤维有较好的粘附性、柔韧性、成膜性,以及对 于纱线表面被覆和渗透的平衡。 在纱的中心是由纤维密集组成的纱芯,而在纱 的表面有纤维头露出而形成的绒毛区 (二)长丝纱的上浆(目的与要求 ) : 1、使长丝中各单纤相互粘合成束,以防单纤松散、分离与缠结; 2、在长丝表面形成强韧而柔软的浆膜,防止单纤在织造过程中 断裂。 长丝纱的上浆率一般在3-8% 长丝用浆料需具有足够的粘附力和内聚力,以及柔韧性与弹 性。 二、浆料必备的性能 浆料具有良好的水溶性或水分散性; 浆液的粘度必须适当和稳定; 具有良好的渗透性; 对纤维具有较强的粘附性; 具有良好的成膜性能,良好的机械性能; 具有适当的吸湿性; 容易退浆,无臭无味、对人体无害、价格便宜、调浆上浆 操作简单。 三、浆料的种类 天然浆料 半合成浆料 合成浆料 P112 有梭织机织造长丝使用的浆料 纤维 粘胶长丝 铜氨长丝 醋酸长丝 (p68) 涤纶加工 丝 锦纶长丝 涤纶长丝 1、骨胶浆 1、马来酸- 1、改性聚丙 1、无捻上浆 1、无捻上浆用 2、骨胶 苯乙烯共 烯酸酯浆料 用改性聚 改性聚丙烯酸 +CMC 聚浆料 2、PVA+聚丙 丙烯酸酯 酯浆料 混合浆 2、PVA+聚丙 烯酸酯混合 浆料 2、加捻上浆用聚 烯酸酯混 浆 2、加捻上浆 丙类酸类浆料 浆料 合浆 3、聚丙烯酸 用聚丙烯 酯浆料 酸类浆料 四、浆料的发展 公元1300年 ,我国用小麦淀粉作浆料; 二十年代英国开始使用糊精作浆料; 四十年代,使用淀粉,动物胶; 五十年代,合成纤维使用变性浆料及合成浆料,CMC、PVA等; 七十年代,聚丙烯酸类浆料; 九十年代,变性淀粉、变性PVA、改性聚丙烯酸类浆料; 目前:现成浆料(即用浆料)、喷水织机用浆料; 主要是淀粉、PVA和聚丙烯酸三大类 ,用量达几十万吨。 上浆技术方面: 1、1955年前后,其标志是开始使用熟浆、变性淀粉、纤维素衍生物,并 开始使用聚乙烯醇等合成浆,使得合成纤维的上浆问题迎刃而解。 2、1968年左右,出现了双浆槽,主要用于高密度织物,解决了高经密织 物上浆质量及烘干速度的问题。使用全烘筒式烘房。 3、1980年左右,高压上浆技术,其主要目的是解决浆纱快速烘干、提高 浆纱车速的问题。高压上浆不但节约能源,而且能使毛羽贴伏性好、浆 纱耐磨度提高,为细特高密织物的顺利生产提供条件。 目前技术:“两高一低”,即高压上浆、高浓度、低粘度浆液。 第二节 浆料的结构 浆料结构应是具有一定量的极性基团(极性较弱)、柔 顺的、线型长链的、分子质量适中的非晶态高聚物。 一、主链结构 1、对浆料分子柔顺性的影响: 柔顺性差,Tg高,刚性,形成的浆膜硬脆 柔顺性好,利于纤维间的粘附和浆膜的形成,浆膜柔软 2、对浆料化学和热稳定性的影响: 碳链高聚物 ,热稳定性好 杂链高聚物,易受热和化学试剂、酶分解 二、大分子链形状 要求为线型或带有较少短支链的长链分子; 柔顺性好,容易成膜,水溶性好。 三、侧链基团 浆料的侧链基团以体积小、极性较弱(酰基和酯基)、位 置分布均匀为好。 1、一定的极性,增加水溶性;满足水溶性前提下,极性不可过 强 极性太强,柔顺性差,Tg高。 2、非极性基团体积小,空间位阻小,柔顺性好。 3、侧链基团位置分布均匀(如对称)为好。 聚丙烯酸酯的Tg随酯基中烷基的增长而降低,浆膜的柔软 性提高,如:甲酯、乙酯、丁酯的Tg分别为10℃、-30℃、 -70℃。 四、相对分子质量及其分布 1、一定的相对分子量: 过大则流动性差,扩散、润湿困难,粘附力下降; 过小,弹性和强度小,粘附力不够; 满足足够的机械强度的前提下尽可能使相对分子质量低一 些 ,在2万-20万为宜。 2、分子量分布:要求适当宽一些为好 流动性好,浆膜柔软 。 五、聚集态结构 要求非晶态为主的高聚物,赋予浆料的水溶性、柔顺性、粘 附性、浆膜柔软性和弹性。 聚醋酸乙烯、聚丙烯酸酯 第三节 浆料的性能 水溶性 流变性 粘附性 成膜性 一、浆料的水溶性及其溶液的特性 (一)浆料的溶解性 溶剂的选择: (1)相似相容原则, 氢键 (2)溶解度参数(δ)相近原则。 (二)高聚物溶解特点:分部进行,慢 高聚物溶液的特点: 粘度大 能拉丝或成膜 凝胶现象 良好的水溶性 溶液的稳定性 亲水性基团 分子量分布宽 柔顺性好 非结晶 二、浆液的流变性及粘度 (一)基本概念 流变性:溶液受切应力作业时所表现出来的流动和形变的特性。 流体在剪切应力作用下发 生形变,形变大小以剪切 应变γ表示。 对于理想流体,剪切应变 ( γ )和剪切应力( τ ) 成正比: τ= F G A F 剪切作用力(N) A 剪切作用面积 γ 剪切应变 对于粘滞流体 ,液面之间会产生内摩擦力,造成各层流 速不同,形成一个“速度梯度”D。 “速度梯度”D:又称切变速率,是剪切应变( γ )对时间 的导数, 根据剪切应力和切变速率的相互关系,可将流体分为两类: 一是牛顿流体,剪切应力与切变速率成正比。 D 式中η:粘度 粘度:又称为内摩擦力或粘滞力,是流体内部阻碍其相对运 动的一种特性。 二是非牛顿流体 ,剪切应力与切变速率间没有一个恒定关 系 :τ=K·a 1、牛顿流体:a=1 2、假塑性流体 :a1 3、胀塑性流体 :a1 高聚物溶液大多是假塑性流体 ,切力变稀流体。即粘度η随着的增大 而减小。 原因:高分子链互相缠结,粘度较大,在剪切力作用下取向,粘度降低。 胀塑性流体也称切力增稠流体。即粘度η随着的增大而增大。 原因:分子间形成交联。 非牛顿流体的粘度不是一个常数而是切变速率的函数,同一种流体在 不同切变速率下测得不同的粘度值,只能采用表观粘度(ηa)。 表观粘度:给定切变速率下流体的粘度值。 一些非牛顿性的表观粘度还表现出强烈的时间依赖性 : 一类是触变性流体:这种流体的粘度随流动时间延长而下 降;泥石流 另一类为流凝性流体: 这种流体的粘度随流动时间延长而 增加。 以糯玉米淀粉(一种100%支链淀粉 )为例表 示浆料的流动性能。 触变性流体,切力增稠流体 (二)粘度定义及单位 粘度:又称为内摩擦力或粘滞力,是流体内部阻碍其相对运 动的一种特性。 η= / D F/ A X /z 粘度单位为泊(P),1P=100CP 1P:表示相隔单位距离1cm的两层流体,以单位速度差 (1cm/s)流动时,在单位面积1cm2上所受的力为1达因。 国际单位制中,粘度单位为帕斯卡·秒(帕·秒或Pa·s) 1P=0.1Pa·s (三)浆液的流变性 都属于a<1的切力变 稀的非牛顿流体 提及浆液粘度值的同 时必须注明其切变速 率值 在高速搅拌或浆纱机 高速运转时,浆料粘 度因切变速率的增大 而下降。 常用浆料的粘度随切变速率的变化(85℃) 淀粉、CMC等浆料的粘度随切变速率的增大而明显下降; PVA、聚丙烯酸类合成浆料受高速搅拌的影响较小。 浆液在流动过程中,大部分浆料粘度下降后可以恢复。 ? 假塑性流体的切力变稀性质对于经纱上浆是很有利的。 ◆经纱在浆槽中浸浆后,浆液粘度较高,都粘在纤维表面; ◆经过压浆辊时,浆液受剪切应力后粘度变小,可以快速渗 入经纱内部; ◆经纱移出压点以后,剪切应力被释放,浆液很快又恢复到 初始粘度,被保留在经纱内部。 (四)影响浆液粘度的因素 1、分子结构 相对分子质量越大 ,粘度越大; 支链较短时,浆料粘度比直链分子低; 随着支链的增长,粘度增大; 分子量分布宽的浆料粘度小,随切变速率的大小变化较大。 2、温度 温度升高 ,粘度降低 水在室温时每当温度上升1℃,水的粘度将减少2% 测定粘度时必须严格控制温度,在引用粘度值时必须注明温 度。 升温可以增加了链段运动能力,分子链更容易顺着外力方向 运动。 3、浓度 浆料的粘度一般随其浓度的增加而增大; lg 0 A Bm C 临界浓度(Cc),在临界浓度以下的溶液是牛顿 流体; 浓度过大会形成凝胶。 三、浆料的粘附性及粘附机理 (一)粘附性的基本概念 1、粘附力:是粘着剂(浆料)与被粘物(纤维)在粘附界面 上的作用力。 2、粘附强度:单位面积上呈现的粘附力称为~。 浆料对纤维的粘附强度一般在10-30 N/mm2 3、浆液对纤维的润湿 浆液必须有效地润湿纤维和纱线,才能得到较高的粘附强度。 纤维材料为低能表面,表面张力比较小,合成高分子浆料具 有一定的表面活性,能有效地润湿纤维或纱线表面。 淀粉浆或醇解度较高的 PVA水溶液表面张力较高,可能会影 响对纤维的润湿。需要加入浆纱油剂、表面活性剂, 上浆过程中的高温和压浆辊的挤压作用,具有提高浆液对经 纱的润湿作用。 粗糙有利于润湿和铺展。 (二)粘附机理 两个高聚物之间的粘附:包括热力学粘附、机械粘附和化学 粘附。 热力学粘附:克服跨界面的分子相互作用而分开两个表面所 需要的可逆功; 机械粘附:指在界面上很大部分的接触区域发生了亚微观粗 糙的机械咬合。 化学粘附:跨界面形成化学键(共价键、静电或金属键)的 粘附过程; 浆料对纤维的有效粘附主要为热力学粘附和机械粘附。?? 由于在染整之前必须从织物上去除浆料,浆料与纤维之间不 能有化学键结合,即不允许有化学粘附。 浆料的粘附机理可用扩散理 论来分析说明: 首先是经纱浸浆,表面润湿、 吸浆的过程; 然后压浆辊的挤压促进润湿 和吸附,加速浆液与纤维分 子互相扩散和浸透形成扩散 层; 最后烘干,形成浆膜。 粘附破坏机理 (a)是由于润湿不良造成的。 (b)是真正的粘附破坏,是浆纱选择时不希望发生的。可能由 于浆料的粘附力不够,或者在界面上的杂质影响,或者浆膜 的强力太高。 (c)是纤维的内聚破坏。 (d)是浆料的内聚破坏。 浆料与纤维之间的作用力 (a) 范德华力。 (b) 特殊化学相互作用:极性相互作用、氢键或酸碱相互作 用、盐键等。 (c)扩散粘附作用:浆料与纤维相容性好,渗透进入纤维内部, 形成扩散粘附层。高分子链相互缠结。 例如:淀粉浆料与棉纤维,浆料在水和热的作用下向棉纤 维本体相渗透,显著提高粘附强度。 (d)两个表面间的物理或机械咬合:棉纤维的天然扭曲截面 和表面微隙有利于浆料的渗透,形成机械咬合;异形截面 纤维与浆料的物理咬合优于圆形截面纤维。 与其他机理共同起作用时,这种情况通常产生最强的实际 粘接。 (三)影响浆料粘附强度的因素 1、浆料的结构对粘附强度的影响 分子量太低,粘度低,流动性好,有利于润湿,浆膜强度 不高,粘附强度差 分子量太高,粘度高,不利于润湿,粘附强度差 选择浆料时要考虑到“相似相容”原则 分子链的柔顺性 2、影响粘附强度的其它因素 被粘物表面的清洁 表面的粗糙程度 粘附层厚度 湿度 P122 四、浆料的成膜性及浆膜性能 (一)成膜机理 成膜过程可以看成同种高分子链之间的扩散过程。 成膜的三个阶段: 1、水分挥发,浓度加大,大分子链开始接近和接触; 2、大分子链变形,形成紧密堆积,接触面积增加; 3、大分子链相互渗透和相互扩散,形成浆膜。 (二)浆膜的主要性能 1、具有较大的强伸度 浆膜本身的断裂强度都小于原纱,要求弹性好一些:浆膜的弹 性变形率高些为好,而永久变形率低些为好。 短纤纱来说,浆纱的强力比原纱的强力提高10-25%,伸度则 降低10-25%。 对于长丝纱来说,上浆后强度增加很少,伸度变化也不大。 浆纱强度的提高不取决于浆膜的强度,主要与浆液和纱线的 润湿、粘附有关。 2、具有较大的耐磨性与屈曲强度 浆膜是摩擦力的主要承受者,还承受着反复屈曲。 3、水溶性:有利于退浆。 4、具有较低的再粘性: 再粘性:指浆膜在温湿度较高的环境下吸收水分而发 粘的现象。 再粘性破坏浆膜的完整性,在织造时造成开口不清, 影响织造效率和织物质量。 5、浆膜吸湿性 湿度过低,浆膜硬脆。 水溶性是退浆的需要,水溶性越好退浆越容易, 但是会带来吸湿性过高的问题,其后果是浆膜力 学性能差,同时浆膜发粘,容易粘在织机部件上, 或者使经纱粘附一些灰尘杂物,影响布面质量。 (三)影响浆膜性能的因素 主要与高聚物的相对分子质量、主链结构、分子 形状、分子中的极性基团以及结晶状态等结构因 素有关。 P124 非极性和弱极性高聚物具有优良的成膜能力。 第四节 浆料各论 一、淀 粉 淀粉是经纱上浆的主要浆料,65-70%左右 优点:对亲水性的天然纤维有较好的粘附性和一 定的成膜性,价格低廉,上浆经验丰富,退浆污 水对环境污染程度小。 缺点: 稳定性差,易凝胶; 柔顺性差,Tg高,成膜性差,浆膜硬而脆; 吸湿性好,对湿度要求高。 (一)淀粉的化学结构 直链淀粉和支链淀粉 葡萄糖以α-1,4-糖苷键联结而成 性能 分子链形状 聚合度 在水中状态 与碘反应 与淀粉酶反应 粘附性 浆膜 粘度 直链淀粉 直链 200-4000 固液分离,易胶凝 呈兰色 100%水解 差 弹性 低 支链淀粉 支链 600-6000 成浆,胶凝 呈红紫色 60%水解 较好 脆性 高 (1)直链淀粉 ? 由α-D葡萄糖分子通过α-1→4糖苷键连接而成,它 的相对分子量约3.2×104-1.6×105,构象是盘旋呈螺旋 状,每一圈螺旋含有6个葡萄糖单位,每个直链淀粉 分子是一条线性的无分支的链型结构。 (2)支链淀粉 ? 是一种带支链的多糖,组成它的葡萄糖残基之间 以α(1→4)糖苷键连接,在结合11-12个葡萄糖 残基后即产生一个分支,支链与主链以α(1→6) 糖苷键连接。 ? 支链淀粉的相对分子质量一般在105-106之间。 支链淀粉能帮助纱线吸着足够量的浆液, 保证浆膜有一定厚度,它对纤维具有较好 的粘附性以及增强经纱的耐磨性,但它使 薄膜脆弱。 直链淀粉使浆膜柔软、坚韧、富有弹性。 (二)淀粉及其浆液的性能 作为纺织浆料,原淀粉有几大缺点: (1)分子量太高,渗透性差,限制其进入纱线)在煮浆和上浆工艺过程中由于温度的波动造成浆 液粘度的不稳定。 (3)浆膜硬脆不耐磨,特别是在缺乏有效的柔软剂的 情况下。 (4)冷却后的退减性,形成凝胶。 淀粉及其浆液的性能 淀粉的水溶性以及在水中的变化 淀粉浆液的粘度 淀粉浆的浸透性和粘附性 淀粉浆的成膜性及浆膜机械性能 1、淀粉的水溶性以及在水中的变化 淀粉颗粒不溶于冷水,与水混合成为白色不透明的悬浮液, 称为淀粉乳。 升高温度,淀粉颗粒吸水膨胀,颗粒破裂,成为半透明的 淀粉糊。 第一步是膨润, 55-60℃, 20-30 min 第二步是糊化:一定的温度 淀粉粒子在高温下膨胀并破裂,形成具有一定粘度的浆液, 这一状态叫“糊化”,糊化时的温度叫“糊化温度”。 浆液的粘度随着加热时间的延长而变化,到某一时间,粘 度达稳定状态,这种粘度稳定状态称“完全糊化”。 2、淀粉浆液的粘度 含支链淀粉的比例越高,则浆液粘度越高。 糊化后的淀粉浆粘度主要取决于煮浆温度、 煮浆时间、上浆温度、搅拌速度以及pH等。 淀粉浆冷却会出现增稠及胶凝现象。 淀粉对酸性很敏感,会水解降低粘度。 剪切应力会引起粘度降低 。 3、淀粉浆的浸透性和粘附性 淀粉浆是一种胶状悬浊液,浸透性差。 淀粉对极性强的纤维具有一定的粘附力,对疏水 性合成纤维的粘附性差。 浆料 CMC 海藻酸钠 玉米淀粉 小麦淀粉 橡子淀粉 粘附力(4%浓度)/CN/CM2 1052 778 399 368 298 4、淀粉浆的成膜性及浆膜机械性能 淀粉大分子链柔顺性差,因此,成膜性差,浆膜 硬而脆。 加入肥皂或油酯可使浆膜柔软。 相对湿度很重要。 (三)淀粉的化学性质及改性 淀粉的化学改性主要是两个方面: 一是利用糖苷键对水、化学试剂和外界能量的不稳定 性而产生断裂,使淀粉分子量降低; 二是利用葡萄糖剩基上3个羟基的化学活性,与化学 试剂发生反应。 作为纺织浆料,对淀粉变性有两个主要目的: 一是改善原淀粉的流变学性质,降低粘度,提高淀粉 浆液的粘度稳定性; 二是提高淀粉浆膜的力学性质,更好地起到保护经纱 的作用。 其他:还包括提高淀粉浆对纤维的粘附性,对合成浆 料的相容性等。 1、酸水解—酸化淀粉 酸水解原理:?????P128 水解的程度可用碘来检查,兰色→紫色→红色→无 色。 酸化淀粉:相对分子质量低,浆液粘度低、流动性 好,有利上浆,可应用于棉纱、粘胶纱及苎麻纱。 高浓低粘浆料 需配用柔软剂 2、碱对淀粉的作用 低温下碱使淀粉膨胀,降低糊化温度。淀粉吸碱后 粒子膨胀,水溶性增强,糊化温度降低,浆液粘度 升高。 高温下,淀粉降解作用。 碱使糖苷键发生氧化断裂,可溶性比率增加,浆液 粘度下降。 上浆工程中就利用此原理来选择氢氧化钠及硅酸钠 作淀粉分解剂。 3、酯化反应—淀粉酯 原理:???????P129 取代度(DS):每个葡萄糖剩基中所引入酯基的平 均数,平均值在0-3。 淀粉醋酸酯:浆膜柔韧可弯,棉纱、粘胶以及涤/棉 混纺纱上浆 淀粉磷酸酯 :棉纱上浆,透明高粘 淀粉氨基甲酸酯(尿素淀粉):高特棉纱上浆 4、醚化反应—淀粉醚 羧甲基淀粉CMS:原 理??? 与一氯醋酸钠反应而得 羧甲基淀粉易溶水,调浆 方便,粘度稳定性好,对 亲水纤维粘附性好,浆膜 吸湿性高而柔软。但浆膜 耐磨性差,易起毛。 可用于细号棉纱、苎麻、 亚麻上浆,也可与PVA混 用于涤/棉上浆。 羟乙基淀粉: 环氧乙烷醚化 羟乙基淀粉上浆后浆膜坚韧透明,上浆效果类似 羧甲基淀粉,而且容易退浆。 阳离子淀粉: 分子中引入胺基 与负电性较大的纤维表面有较大的吸引力,可提 高浆料与合成纤维的粘附力,并使合成纤维具有 抗静电作用。 DS=0.01-0.1,水分散性好,粘度稳定,流动性好, 用于合成纤维混纺纱上浆,更适用于玻璃纤维纱 上浆,浆纱具较高耐磨性及可弯性。 5、氧化作用—氧化淀粉 分子中的伯羟基氧化成醛基、羧基,随后是糖苷键 断裂,使淀粉聚合度降低。 次氯酸钠氧化淀粉得“氧化淀粉”。 氧化淀粉浆液粘度低、流动性好、浸透性强,不易 凝胶。 高浓低粘,用于棉纱和粘胶纤维,主要浆料。 6、热裂解—糊精 高温焙烘(110-220℃),得到短分子形态的低聚物 糊精。 糊精的聚合度很低,水溶性好,粘度低,对纤维的 粘附性和成膜性较差,不能单独用于上浆。 主要用途是胶粘剂。 7、淀粉的接枝共聚—接枝淀粉 接枝单体有醋酸乙烯、丙烯酰胺、丙烯酸酯, 苯乙烯等 浆液粘度稳定 可部分代替PVA浆 二、褐藻酸钠 褐藻:是一种海藻,包括马尾藻、海带等,褐藻中 的褐藻酸含量在40%以上。 (一)化学结构 褐藻酸:一种聚糖醛酸, 由D-甘露糖醛酸及L-古罗 糖醛酸以1,4-糖苷键连结 而成的线型高聚物,其结 构与纤维素相似。 它的分子量为5万-18.5万。 (二)褐藻酸钠浆料的性能 水溶性:可溶于水形成均匀的粘稠溶液 粘度:低浓高粘度浆料,随切变速率的增 加而降低的,随温度的升高而降低 。 浸透性和粘附性:浸透力比淀粉浆低,加 表面活性剂 成膜性及浆膜机械性能:P132 加乳化油柔软 三、纤维素衍生物 (一)纤维素及纤维素醚 纤维素不溶于水,纤维素衍生物属于半合成浆料。 1、纤维素的化学结构和性质 纤维素的聚合度高,分子取向度好,水溶性差。 2、纤维素醚 P68-69 碱处理纤维素,碱液浓度为35-50%。 纤维素DS在0-3之间。一定的取代度才能溶于水。降低规 整度,增加与水之间的氢键。 纤维素醚可溶于水: 醚化基团分布均匀,能溶于水的取代度范围大,有利于水 溶性 。 常用于浆料的纤维素醚 :羧甲基纤维素、甲基纤维素、羟 乙基纤维素及羧甲基—羟乙基纤维素等。 (二)羧甲基纤维素(CMC) CMC是由碱纤维素与一氯醋酸反应制得 DS 0.2-0.6即可溶于水,一般DS在0.4-1.5之 间。上浆用的CMC的DS通常为0.7-0.8。 CMC对碱稳定,硬水会沉淀。 浆料以外还作增稠剂、粘合剂及乳化剂等。 CMC属于低浓高粘度浆料 图3-11 80℃ 以上粘度下降,上浆 pH为7-8。 CMC能形成透明、坚韧、 有一定弹性和较高强度的 浆膜 。 CMC对亲水性纤维粘附力 大于淀粉浆和海藻酸钠, 可用于天然纤维、人造丝 上浆。 粘度变化大,不易控制 可与淀粉、PVA、动物胶混用,主要作辅助浆料, 用量为主浆料的5-10%。 四、动物胶 骨、皮、肌腱和韧膜等结缔组织中提取,主要为胶 原蛋白。 平均分子量为2万-30万。在冷水中不溶解。 40℃以上粘度随温度升高而降低,30℃以下发生胶 凝。粘度随浓度的增加而增大。 浆膜强度高,但伸长和弹性差,浆膜粗硬,缺乏韧 性,容易脆裂。 骨胶可作为浆料应用于粘胶与铜氨与生丝。骨胶对 天然纤维具有较强的粘附性,是粘胶长丝和绢丝上 浆的主要浆料。 动物胶的配浆和上浆条件 骨胶对粘胶纤维、铜氨与生丝具有良好的粘附性, 渗透性差,弹性差,容易落浆。 需添加适当的渗透剂(如:太古油、渗透剂T、 拉开粉、雷米邦等)、柔软剂、增塑剂(如:大 宝儿油、乳化油、乳化蜡等)和吸湿剂(如:甘 油)。 使用时需加入防腐剂(苯甲酸钠)。 上浆温度宜控制在60-75℃ ,pH为7-8。 五、聚乙烯醇 聚乙烯醇:简称PVA 主要用于合纤长丝的上浆。 PVA具有优良的粘附性和成膜性。 与淀粉混用于涤/棉混纺纱,与聚丙烯酸类浆料混 用于涤纶、锦纶长丝。 但PVA退浆难。不能降解,影响环保。自90年代 后,已被多个国家列为禁用浆料。 (一)PVA的制备 聚醋酸乙烯的醇解: 甲醇在反应中不仅是反应物而且也是一种溶剂,利 用聚醋酸乙烯在甲醇中溶解,PVA在甲醇中不溶解 的性质可使产品沉淀分离出来。 (二)PVA的化学结构 PVA的化学结构由醇解度而定。 醇解度(DH):聚醋酸乙烯分子中醋酸根被羟基 置换的摩尔百分数(mol%) 完全醇解PVA:是指DH为98mol%以上,其结构 式可表示为: 部分醇解PVA:DH为98mol%以下。 日本牌号 牌 号 聚合度(DP) 醇解度(DH) (mol%) 粘度(20℃,4%, CP) PVA-105 PVA-117 PVA-124 PVA-205 PVA-217 PVA-224 550±50 1725±25 2600 550±50 1725±25 2600 98.0-99.0 98.0-99.0 98.0-99.0 87.0-89.0 87.0-89.0 87.-89.0 5.2-6.0 25.0-31.0 55.0-67.0 4.7-5.4 19.0-23.0 39.0-47.0 中国牌号 PVA 1799(DH 98±1mol%,DP1700), PVA1788(DH 88±1mol%,DP1700) PVA柔顺性较好,但羟基以氢键互相缔合, Tg较高(85℃)。 影响PVA性能的重要指标: 醇解度 聚合度 (三)PVA的化学性质 完全醇解PVA中羟基含量38.64%,淀粉为31.84% (质量分数)。 PVA具有多元醇的典型反应,能生成醚、酯; 能与醛反应;第二章P50 能与碱、氧化剂及无机盐反应。 1、与碱作用 80℃下水解成完全醇解PVA,生成醇钠。 高温下(85℃)处理时,会呈凝胶状并析出絮状 物。 控制用碱量适当,防止部分醇解物转化为完全醇 解物。 2、醚化、酯化反应 羟乙基化的PVA: 氨基甲酸酯化的PVA: 具有冷水可溶性,已成功地用于合成纤维及特种 纤维上浆。 3、与氧化剂作用 羟基被氧化成羰基 C=O 和羧基-COOH。 用过氧化氢对PVA退浆的基本原理。 4、与碘反应 鉴别完全醇解型还是部分醇解型 碘与PVA能生成络合物而呈现颜色,这与碘使淀 粉显色类似: 完全醇解PVA显兰色 醇解度在80mol%以上显紫红色 小于80mol%显红色 加热至50℃以上,颜色消失。 5、与无机盐的凝聚作用 硼化物会显著提高PVA的粘度,增稠,絮凝 钛盐、钒盐、铜盐可形成凝胶状络合物。 用于处理PVA污水及进行PVA的再生回收 6、缩醛化 第二章P50 (四)PVA浆料的性能 1、水溶性 2、粘度 3、渗透性与粘附性 4、成膜性及浆膜性能 5、与其它浆料的混溶性 1、水溶性 聚合度越高,溶解速率 越低。 全醇解型PVA中,醇解 度98%以上 醇解度越高,水溶性反 而降低 ????P143 醇解度小于80,溶解性 下降,当醇解度小于50 则失去水溶性。 88mol%的PVA溶解性最好,在冷水中溶解性好, 加热时溶解稳定性高。 少量的醋酸残基降低了PVA的结晶度,削弱了PVA 羟基的缔合作用,使水溶性反而增加。 在上浆工程中,都选用醇解度为88mol%的PVA。 2、粘度 随聚合度、浓度的升高而升高,随温度升高而降低。 PVA的醇解度对其粘度的影响: A: 醇解度为87mol%时粘度最小 B: 醇解度高的PVA水溶液的粘度随时间的延长而 上升;部分醇解的PVA的粘度稳定。 3、渗透性与粘附性 PVA浆液浸透性较差,属于被覆性浆料 PVA浆液的浸透速率随浆液表面张力和润湿角的 增大而降低。 PVA对合成纤维的粘附性比天然浆料好,尤其对 疏水性强的聚酯及醋酸酯纤维。 粘附性能分析P143-144 4、成膜性及浆膜性能 PVA具有优良的成膜性 原理??? PVA浆膜强度高、弹性好以及耐磨性好。 浆膜的强伸度随着聚合度的增加而增加 醇解度在85-95mol%时,浆膜强度基本没变化,只 是在95mol%以上时才急剧增加。 PVA浆膜的吸湿性较好,吸湿后可使浆膜柔软强韧。 PVA经过溶解烘燥成膜后,再溶性变差: 薄膜的表面积减少(与粉末比); 结晶提高,脱水分子内成醚键。 浆料溶液在静置时,表面会形成一层薄膜叫皮膜, 这种现象叫“结皮”现象。 部分醇解PVA浆比完全醇解PVA浆出现结皮现象的 时间长; 低聚合度PVA比高聚合度的结皮程度轻; 浆液温度高比温度低的容易结皮; PVA水溶性越好,结皮现象越轻。 5、与其它浆料的混溶性 PVA经常与淀粉、褐藻酸钠、聚丙烯酸酯等混合 使用。 PVA/可溶性淀粉=7:3时,混溶性最好。 混溶性:聚丙烯酸甲酯>CMC>聚丙烯酸乙酯> 羟乙基纤维素>可溶性淀粉 (五)PVA的选用 短纤纱上浆 :高聚合度(1700)的浆料 长丝上浆 :低聚合度(300-500)的浆料 对于亲水性强的棉、麻、粘胶等纤维,用含有多 量羟基的完全醇解PVA为好。 对疏水性强的涤纶、锦纶、腈纶或醋酸纤维等, 宜用部分醇解PVA。 原理:P145-146 (六)PVA的变性 存在着结皮、起泡、退浆难以及对合成纤维的粘 附性不足等缺点 。难以生化降解。 醋酸乙烯与其它单体共聚成为共聚物; 改变侧链基团或引入新官能团来改变PVA的化学 结构 P146… 1、PVA的丙烯酰胺共聚改性 2、PVA的内酯化改性,丙烯酸酯共聚,不起泡 3、PVA磺化改性 4、接枝改性:淀粉接枝 六、聚丙烯酸类浆料 聚丙烯酸类浆料是丙烯酸类单体的均聚物、共聚物 或共混物的总称。 (一)分类和制备 丙烯酸、丙烯酸盐 丙烯酸甲酯 、丙烯酸丁酯 甲基丙烯酸 、甲基丙烯酸盐 、甲基丙烯酸甲酯 、 丙烯腈 、丙烯酰胺 (一)分类和制备 1、单体的制备 2、浆料的制备 自由基加聚反应 工业产品往往是共聚物 (二)丙烯酸及其盐为主体的浆料 聚丙烯酸及其盐都具有稳定的粘度,盐的粘度远远 大于酸,盐具有增稠作用。 吸湿性和再粘性大,不能单独用作浆料 下图对吗????? 德巴迪许公司的CB浆料 ????国家及公司 (三)聚丙烯酰胺浆料 以丙烯酰胺为原料聚合; 分子量为150-250万; 属切力变稀非牛顿型流体; 硬水Ca2+,Mg2+会生成絮状沉淀。 聚丙烯酰胺对合成纤维的粘附性不足,上浆效果 远不及聚丙烯酸酯浆料,但它的成膜性较好,机 械强度高于PVA。 常与淀粉或PVA混用于低特高密棉织物的经纱上 浆,也可用于涤/棉混纺纱上浆。 (四)丙烯酸酯为主体的浆料 1、结 构 聚丙烯酸酯是疏水性的,必须与亲水性结构单元 (如:丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸盐及丙烯酰胺) 形成共聚物,使其具有水溶性。 三元共聚浆 通于涤纶 2、性 质 水溶性和吸湿性 浆液粘度 粘附性 成膜性及浆膜性能 再粘性 (1)水溶性和吸湿性 含羧酸盐(-COOMe)比率越大,浆料的水溶性和吸 湿性越大。 要求浆料中含亲水基(-COOH,-COOMe)10-15%。 聚合度小,则溶解速度和吸湿速度就快。 (2)浆液粘度 聚丙烯酸酯浆料的粘度比较稳定 随聚合度、羧酸盐比率增加而增加 pH=10时,粘度最大 (3)粘附性 对疏水性纤维具有较高的粘附性。丙烯酸酯主体是 疏水性的 ??? (4)成膜性及浆膜性能 聚丙烯酸酯浆料具有良好的成膜性。它的浆膜强 度较低,但断裂伸长率最高,浆膜柔软可弯。 (5)再粘性 再粘性是聚丙烯酸酯浆料的最大缺陷。 温湿度较高的环境下就会吸收水分而发粘,浆丝 与浆丝之间发生粘并,浆丝与金属机件发生粘搭。 破坏浆膜的完整性,在织造时造成开口不清,降 低了织造效率和织物质量。 再粘性的主要原因: 浆料的玻璃化温度(Tg)低 浆料吸湿性强 解决方法:降低浆料的吸湿性和提高浆料的Tg 用铵盐,吸湿小,加热后形成酯??? 加入促使高聚物Tg提高的单体-硬单体 甲基丙烯酸及酯 改性酯浆:四元共 聚物,即在分子中 加入不同量的硬单 体进行共聚而成。 (五)喷水织机浆料(防水浆料) 喷水织机:是一种利用水的喷射力来送纬的织机, 车速是普通织机的3倍左右。 由于使用喷水织机织造时需要承受水的喷射,因此 不能使用普通的聚丙烯酸酯浆料,而需要使用喷水 织机专用浆料(下称防水浆料)。 1、防水浆料的结构特点及使用原理 使用原理(要求): 在上浆时,为了便于调浆而要具有水溶性; 在织造时,为了承受和抵抗喷射水而需要具有耐水性; 在退浆时,为了便于退浆精炼而需要具有水溶性。 结构特点: 浆料分子中具有丙烯酸铵盐; 有硬单体,如甲基丙烯酸及其酯及丙烯酰胺等,以 提高浆料的Tg,提高浆膜刚性,减小柔软性; 为降低浆料的吸湿性,浆料分子中所含的羧酸及羧 酸盐总含量必须小于10%。 主要是改性聚丙烯酸酯浆料。 防水浆料的基本结构如下: 亲水性的羧酸铵盐(-COONH4)。 经烘燥后受热分解生成羧酸降低水溶性。 退浆时,生成羧酸钠盐而增加水溶性。 2、防水浆料的性能 羧酸铵的比率比普通浆料少得多; 提高了浆料的耐水性; 提高了浆丝的平滑性。 ???? 防水浆料存在着两大问题: 浆丝再粘性 浆丝落浆 浆丝的落浆性:指浆丝上的浆膜从纤维表面剥落, 形成坚韧浆块堵塞综筘。 落浆会使浆丝上的浆膜不完整而降低纤维的集束性 和耐磨性,严重影响织造效率和织物质量 。 影响浆丝落浆性的因素 一是浆料本身结构性能的影响 :浸透性好,湿抱 合力大 二是外界因素 :喷水织机对水质要求较高 水的pH ,水中的离子,水温,温湿度 水温控制在16-22℃; 车间温度控制在16-24℃,RH在74-80% 严格控制上浆量,杜绝表面上浆,浆丝必须烘干。 3、防水浆料的应用 在使用前需对浆料的性能作全面测试和了解 。 浆料分子结构的多样性和互变性对上浆效果的影 响极大 。 七、共聚浆料与特种浆料 不同的单体以不同的配比发生共聚,所得的共聚 浆料在性能上达到取长补短的效果。 (二)特种浆料简介 1、水分散性聚酯 对苯二甲酸二甲酯及乙二醇 ,聚氧乙烯乙二醇或 聚氧乙烯乙二胺 无捻涤纶丝、丙纶丝及变形丝上浆 2、聚乙烯甲基醚 与一般浆料有良好的混溶性 3、聚乙烯吡咯烷酮 可用于醋酸丝及特种纤维上浆 也是玻璃纤维的优良浆料 4、聚氧乙烯 醋酸丝、涤/棉混纺纱以及玻璃纤维 第五节 浆料的选配应用 一般几种浆料及助剂配合使用 不同的纤维根据“相似相容”原则来选择浆料 天然浆料或其改性产品具有较低的价格和良好的生物降解 性,在应用性能相同的情况下,是上浆的首选浆料。 天然浆料高分子含有大量的亲水基团,如羟基、羧基、氨 基、醛基等,在水中容易分散或溶解;在结构上与天然纤 维相似,在浆料和纤维大分子之间具有较强的分子间作用 力,粘附性较好,因而适合于天然纤维的上浆。 淀粉特别适合对棉、麻、粘胶纤维等纤维素纤维的经纱上 浆。动物胶如明胶和骨胶主要由蛋白质组成,同样由于粘 附性的原因,特别适合于羊毛和丝绸经纱的上浆。 合成纤维来说,由于其大分子的非极性较强,天然 浆料或变性的天然浆料对这些纤维缺乏足够的粘附 力,对合成纤维经纱的保护作用较弱,很容易在织 造过程中被刮掉。 合成浆料在结构上与合成纤维有近似之处,因此浆 料大分子与纤维大分子之间有较好的粘附力。 一般用聚乙烯醇(PVA)、水溶性的聚丙烯酸及 其酯、水溶性聚酯浆料等。 天然纤维与合成纤维混纺的经纱,要求浆料同时对 这两种纤维都有粘附力。一般采用天然浆料与合成 浆料的组合浆料。 一、棉纤维 一般采用分解过的淀粉浆、变性淀粉、褐藻酸钠 及CMC等极性浆料,也可混用少量PVA、丙烯酸 盐类或聚丙烯酰胺等合成浆料。 二、麻纤维 一般采用天然淀粉,低分解淀粉,或高粘度的氧 化淀粉,配入一定量的PVA。需配用较多量的油 脂。 三、粘胶纤维 常用氧化淀粉,磷酸酯淀粉或尿素淀粉,也可用 褐藻酸钠。 对中特或低特纱可混用少量的PVA、丙烯酸类或 聚丙烯酰胺浆。 四、合成纤维短纤纱 短纤纱上浆目的是使毛羽伏贴,主要使用PVA及 聚丙烯酸酯混合浆料 五、合成纤维长丝纱 无捻或低捻合纤长丝上浆目的是提高单纤维间的 集束性,但又不能发生再粘。 主要使用低聚合度的部分醇解PVA与聚丙烯酸酯 类混合浆料,改性聚丙烯酸酯浆料(Tg适当提 高);水分散性聚酯浆料 等。 此课件下载可自行编辑修改,供参考! 感谢您的支持,我们努力做得更好!


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