1、新型聚丙烯酸浆料性能及其应用研究 中文摘要lZ新型聚丙烯酸浆料性能及其应用研究中文摘要浆纱是在纺织生产工序中非常重要的一环，浆纱质量的好坏在很大程度上决定了后道工序中织造效率高低以及成品质量和档次。淀粉、聚乙烯醇(PvA)以及丙烯酸类浆料是目前纺织领域中所用的主要浆料，淀粉和聚乙烯醇的混合浆料大量应用于高密纯棉织物和涤棉织物的浆纱过程中。虽然PVA合成浆料具有浆膜强韧、耐磨性好的特点，但其分子排列规整，生物降解性差，因此大量使用容易对环境造成污染。近年来，随着人们环保意识的增强，绿色纺织品和绿色浆料开始引起人们的关注，国内外一些专家已提出了经纱上浆中少用或不用PVA的观点。聚丙烯酸类浆料因其分
2、子结构多样，有水溶性好和易生物降解的特点，利用聚丙烯酸类浆料替代PVA和淀粉组成的混合浆料可以发挥不同组分浆料的优点，同时也可以减少浆料对环境的污染。为了减少经纱上浆给环境造成的污染，本课题采用新型聚丙烯酸浆料为原料，研究不同浆料浆液的特征，混合浆液浆膜的性能以及混合浆液对纱线的上浆性能。通过对不同浆料的生物降解性测试分析发现，新型聚丙烯酸浆料具有良好的生物降解性能；通过对混合浆液的特征研究发现，当新型聚丙烯酸浆料取代PVA浆料的比例大于15时，浆料具有良好的混溶性；新型聚丙烯酸浆料混合浆液粘度比经验配方小，有优良的粘度热稳定性；随着混合浆料中新型聚丙烯酸浆料取代PVA取代比例的增大，浆液渗透
3、性变好。通过对新型聚丙烯酸浆料混合浆液浆膜的研究测试发现，混合浆膜的断裂强力和伸长不及PVA浆料浆膜好，但与同比例的普通聚丙烯算浆料相比，当取代比例不超过25时，性能相差不大，能够满足经纱上浆的需要：新型聚丙烯酸浆料混合浆液浆膜具有吸湿小的特点，可以改善原有普通丙烯酸浆料存在的吸湿再粘现象，有利于纱线上浆后的织造，提高织造效率；新型聚丙烯酸浆料混合浆液浆膜比PVA混合浆液浆膜以及普通聚丙烯酸浆膜的水溶性好；当混合浆液中新型丙烯酸浆料的取代比例为35时，浆膜的韧性明显变差，当取代比例小于25时，浆膜仍然具有中文摘要 新型聚丙烯酸浆料性能及其应用研究良好的韧性。利用新型聚丙烯酸浆料和PVA以及淀粉
4、浆料配置混合浆料，通过对上浆后纱线的表面形态观察、强力和伸长以及纱线的耐磨性等性能测试发现，随着聚丙烯酸类浆料取代PVA比例的增大，浆纱的毛羽增多，浆液对纱线毛羽的伏贴性变差；当聚丙烯酸浆料取代PVA浆料的比例小于25时，经纱上浆满足增强减伸的要求，纱线的浸润和被覆性能良好。关键词：聚丙烯酸类浆料；生物降解性；浆液性能；浆膜性能；浆纱性能；涤棉混纺纱作 者：卢素娥指导教师：顾平n一一Research on the Properties and Application of Innovated Poly-acrylic Acid Sizing Agent Abstract： 一Research
5、on the Properties and Application of InnovatedPolyacrylic Acid Sizing AgentAbstractSizing is a very important process during the mal(ing of textile production and the weavingefficiency and the quality of fabric are mostly decided by the sizingStarch,polyvinyl alcohol(PVA)and poly-acrylic size are th
6、e main sizes used in textile now and the mixed sizes of starch and PVA arewidely applied in the sizing of high-density of cotton or cottonpolyester fabricsAlthough PVA size hasmany advantages such as hi曲tensile strength and good resistance property of the size film,it willcaused serious pollution to
7、 the envffonment by large use of it for its special structure(well arrangementof molecular and poorly bio degradability)In recent years，with the enhancement of environmentalprotection people began to pay attention to green textiles and green sizeA number of experts at homeand abroad have gradually r
8、aised the point of view wi廿l few or without PVA in the process of sizingBecause of the advantages of the diversiform of molecular structure，water-soluble and biodegradablepoly-acrylic acid sizes are play more and more important part to take place of PVA and form mixturesize wi廿1 starch。which will re
9、duce the pollution of environment by sizing processTo reduce the pollution to the environment by sizing,this paper will use a new poly-acrylic acid sizeas raw material and study the characteristics of different size，the formed film by different contents ofmixed size and the performance to the warp b
10、y the mixed sizesAccording to the test of biologicaldegradation of different kinds of size，it was found that the new polyacrylic acid size has 900dbiodegradation propertiesAccording to study of the characteristics of mixed size，it was found thatwhen the new poly-acrylic acid size replace the PVA mor
11、e than 1 5in slurry,it has a good miscibilitypropertyThe viscosity ofNovel poly-acrylic acid mixture size was smaller than experience size and themixed size has excellent thermal stability,viscosity stabilityWith the more part of the new poly-acrylicacid size to replace PVA in the mixed size，the per
12、meability of the slurry would be betterAccording theresearch of the mixed sizes film with novel poly-acrylic acid，it Was found that the s仃ength andelongation of the mixed size film Was less than of size film of PVA，but with the same proportion of thenew polyacrylic acid size and common ones the prop
13、erty of formed size film were similar when thereplacement ratio Was no more than 25，which meet the requirement of warp sizingThe mixed sizefilm with novel poly-acrylic acid has small moisture characteristics，which could improve the propertyof size film formed by common polyacrylic acid and be good t
14、o weaving and improve the weavingefficiencyThe water-soluble property of mixed size films with new poly-acrylic acid Was better thanIII垒!塾堕 Research On the Propertics and Application ofInnovated Poly-acrylic Acid Sizing Agentthose by PVA mix and ordinary polyacrylic acid sizeWhen the mplacemem ratio
15、 of the new acrylicacid to PVA Was more than 35，the toughness property of the mixed size film was obviouslydeterioratedWhen the replacemem ratio was less than 25，the film still has a good toughness propertyUsing the new poly-acrylic acid size and preparing mixed size with PVA and starch and studying
16、 themorphology，strength and elongation as well as abrasion performance of the sized yam it WaS foundthat with the increasing ofthe proportion ofthe poly-acrylic acid to replace the PVA，the hairiness ofthesized yam increaseWhen the mplacemem of poly-aerylic acid size to PVA Was less than 25，the sized
17、warp yam met the requirements of weaving and the coated and infiltration property of the sized yarnWas goodKey words：poly-acrylic acid size；property of biological degradation；sized liquid propertysized film property；sized-yam property；cottonpolyester yamWritten by：LU Su-eSupervised by GU PingIV目第一章绪
18、论111引言112聚丙烯酸类浆料的研究进展及发展趋势213本课题的研究目的及主要研究内容3第二章新型聚丙烯酸浆料的生物降解性研究。521浆料的生物降解机理。522浆料生物降解性的影响因素一623浆料生物降解性能的测试方法724浆料生物降解性的测试结果925本章小结12第三章新型聚丙烯酸浆料浆液性能的研究1331混合浆料的配方设计1332混合浆料浆液性能测试1433本章小结21第四章新型聚丙烯酸浆料浆膜性能的研究2241试验原料和设备2243混合浆料浆膜的制备2344混合浆料浆膜的性能测试2345本章小结。：o oo oo ooooo oo ooo oo oooo 3 1第五章新型聚丙烯酸浆料的
19、应用性能研究3251实验部分3252实验结果与讨论3653本章小结。41第六章结语4361论文工作总结4362论文的主要贡献4363论文存在的问题与展望。44参考文献。45攻读研究生期间发表的论文及著作48致谢49旋 p新型聚丙烯酸浆料的性能以及应用研究 第一章绪论11引言第一章 绪论经纱上浆是纺织厂加工织造过程中的一道重要工序，它对后道织造的效率以及织物成品档次的好坏具有重要的影响。在纺织品质量控制的过程中，浆纱工序控制的要求非常严格，国外学术界也用“浆纱一分钟，布机一个班”【l】来说明该道工序的重要程度。经纱上浆目的主要是提高经纱在织机上的可织性，在生产实际应用中，一般以提高经纱的强度，耐
20、磨性能和减小伸长三个要素，即以浆纱的增强率和减伸率以及耐磨率作为浆料质量的量化指标。由于纺织原料的推陈出新，不同特性的纺织原料在纺织织造的过程中对浆料的需求也不一样。随着人们对绿色生产和绿色环保要求的日益重视，纺织企业在生产过程中对原料的要求也越来越高，因此对传统浆料进行改性以及对新型浆料的研究和开发非常重要。我国一直是传统纺织大国，纺织业的发展有着悠久的历史，纺织织造过程中所使用的浆料也不断在发展。早在唐代就有记载用整经后过糊的方式提高纱线的织造性能，这是上浆工艺的最初模型。18世纪末期发生工业革命后提高了纺织业的生产效率，同时也使经纱上浆成为独立的纺织生产流程之一。20世纪50年代后，随着
21、各种面料的发展以及织机的改进革新，应用于经纱上浆的浆料也在不断的发展。我国在50年代以前，由于纺织品产品生产比较单一，原料以棉产品为主，因而在经纱上浆过程中主要以淀粉浆料为主。随着石油化工的发展，市场上开始出现了涤纶等化学纤维为原料的纤维产品，由于涤纶纤维和传统的棉纤维性质差异较大，使用淀粉浆料已经不能满足纺织业的需要，于是人们开始研制合成了PVA浆料，使用PVA和淀粉的混合浆。到了70年代，由于棉花产量及价格原因导致的天然纤维在纺织中所占的比例下降，出现了高比例的涤棉混纺纱，PVA加淀粉的混合浆料也难以达到令人满意的效果，而且PVA浆料所带来的环境污染问题也日益受到人们的关注，于是出现了聚丙
22、烯酸类浆料【2】。目前用于经纱上浆的三大主浆料是：淀粉类、PVA和聚丙烯酸类浆料【3J。在浆料总用量中，淀粉类浆料约占70，PVA约20，聚丙烯酸类浆料约第一章绪论 新型聚丙烯酸浆料的性能以及应用研究为1014J。纺织过程中针对不同的纺织原料需要选用不同的浆料或者混合浆料。天然淀粉浆料的优点价格低廉、来源广泛，对棉等天然纤维具有较好的粘附性能，是最先发展起来的传统浆料。但是在实际生产与应用的过程中它具有粘度高、易结皮，不耐磨、浆膜粗糙、脆硬的缺点，并且淀粉浆液容易变性，所以不便于保存。淀粉浆料主要应用于亲水性纤维原料，对于疏水纤维粘附力不够，不能够满足大部分化纤面料和混纺面料的需求。由于淀粉浆
23、料的价格低廉，人们通过对天然淀粉浆料改性以提高其的上浆效果，拓宽了天然淀粉浆料的应用范围5q31。PVA浆料是人们开发的一种化学浆料，它具有成膜性好，强度高、耐磨性好的优点，发展之初被认为是解决涤棉混纺纱及纯棉高密、高难度品种的理想浆料【14”】，但PVA浆料又有其自身的缺点。PVA浆料对疏水性纤维的粘附力不高，浆液易气泡、结皮等，这些缺点也限制了PVA浆料的使用。此外，PVA浆料分子结构较为规整，降解性极差16-18】，退浆后对环境造成的污染，严重影响生态环境【191。随着绿色生产和环境保护的理念深入人心，国际上已经开始限制PVA浆料的使用【20】，虽然科研工作者开展了PVA浆料循环使用技术
24、的研究，但是进展有限。聚丙烯酸类浆料是发展起来的新型浆料，它是丙烯酸类单体均聚物、共聚物或共混物的总称【211。聚丙烯酸类浆料的优点是水溶性好，浆料应用范围广，使用方便，生物降解性好，理论上通过不同的生产方法可生产出各种性能的聚丙烯酸类浆料，适应不用纤维浆纱的需要。聚丙烯酸类浆料是浆料研究的热点22291，对这类浆料进行深入的研究旨在开发性能优良的绿色可降解浆料。12聚丙烯酸类浆料的研究进展及发展趋势聚丙烯酸类浆料是由含有不饱和键的丙烯酸及其衍生物为单体，经聚合或者共聚而成的高分子化合物。科研工作者根据聚丙烯酸类浆料结构的特点和应用的实际情况，采用了不同方法对其实际应用性能进行了改进。第一个阶
25、段主要是甲酯浆和酰胺浆等单组分或者少组分浆料的研究。采用这种方法生产的浆料的缺点是含固率低，吸湿再粘严重。第二个阶段主要针对浆料含固率和改善吸湿再粘缺点实行多元共聚的方法进行提高浆料的性能。第三个阶段主要针对运输和储存的方便，将本为液体的聚丙烯酸类浆料加工成为固体粉末状，提高了其实际使用性能。新型聚丙烯酸浆料的性能以及应用研究 第一章绪论国外对于聚丙烯酸类浆料的研究较早。美国人Marie SChart在1992年发表了相关专利，他采用了甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯等笪体，通过乳液聚合制得聚丙烯酸酯浆料，研制出一种适合喷水织机用的新型聚丙烯酸酯浆料【301。德国化工巨头BASF
26、公司采用了丙烯酸、丙烯腈、丙烯酰胺等单体研制了聚丙烯酸类浆料Size CB，该类型浆料对涤棉混纺纱线有比较好的上浆性斛3lJ。日本在1995年也发表了相关在专利，他们利用聚醋酸乙烯酯：聚氧乙烯单烯丙基醚：烯丙基磺酸钠等于85：14：1共聚的共聚物与其它组分混合组成的热溶上浆剂，生产了具有低的熔融粘度，可用于涤纶纱和棉纱上浆的聚丙烯酸类浆料【32l。美国人Nicole P提出，用丙烯酸丁酯甲基丙烯酸苯乙烯共聚物接枝到水溶性聚酯浆料上作为经纱上浆的材料，并研究了上浆方法【331。Ibrahim等人以过硫酸铵为引发剂用丙烯酰胺单体分别与完全醇解的PVA、部分醇解低粘度和部分醇解中粘度的PVA反应得到
27、聚合物共混体，研究了共混体的流变性以及浆料的上浆性能341。在固体形态的聚丙烯酸产品生产方面，英国联合胶体公司的Vicol系列浆料，美国西达浆料以及德国BASF公司推出的CE系列浆料是有代表性的生产企业【351。国内对聚丙烯酸类浆料的研究相对较晚。在20世纪70年代，我国开始研究甲酯浆、酰胺浆和28#浆。至lJ90年代，我国就出现了各种多元共聚的产品，主要有青岛开达公司生产的KD318浆料，江苏宜兴军达厂生产的SFB浆料，苏州苏纶纺织厂生产的AD浆料以及上海齐力公司生产的QL89浆料【36】。综上所述，由于聚丙烯酸类浆料具有替代PVA浆料的潜质，尤其重要的是随着绿色环保的要求越来越高，绿色可降解的聚丙烯酸类浆料应用将越来越广。国内外对聚丙烯酸浆料进行了大量的研究，随着技术的不断进步，对聚丙烯酸类浆料的研究和应用逐步在加强。虽然聚丙烯酸类浆料经过多年的发展，技术已比较成熟，然而国内在应用层面上对用量以及与其他浆料的配伍还欠缺研究，在浆料的生物降解性方面也研究甚少。因而研究聚丙烯酸类浆料的性能，对于开发和生产性能优良的绿色环保浆料具有非常重要的现实意义。13本课题的研究目的及主要研究内容为了减少PVA浆料在经纱上浆过程中给环境造成的污染，本课题以新型聚丙烯酸
