1、 本科 毕业 设计 (论文 ) （二零 届） 全额取代 PVA 浆料的变性淀粉上浆技术与工艺研究 所在学院 专业班级 纺织工程 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 摘要 ： 随着国家对环保经济，绿色经济，推动力度的加大，各纺织企业都在寻求经济环保浆料。我国传统的浆料配 方都是采用 PVA 为主，但 PVA 退浆十分困难，不易降解，退浆液对环境污染十分严重，为了响应国家倡导的节能减排的环保要求，适应国际化市场的竞争，并在市场竞争中占得先机，寻找出可全额取代 PVA 浆料的环保浆料，研究出适合我国国情的上浆工艺已亟不可待。 本课题就 PR-Su 变性淀粉全额取代 PVA 浆料进行分析
2、研究，在有 PVA 及无 PVA 情况下分别对中细支纯棉产品、高支纯棉产品、涤棉品种 3 个品种实验对比测试，并分析了各项指标对浆纱效果的影响，提出了适用于不同原料、不同纱号的各项工艺参数的选取范围，实现变性淀粉 PR-Su全额取 代 PVA 上浆实验。 关键词： PVA、变性淀粉、上浆 II Full replace PVA size of moditfied starches sizing technology and technology research Abstract： As the state of environmental economy, green economy, pr
3、omote the efforts of the increase, the textile industry are looking for economic environmental slurry. Chinas traditional sizing are based on the PVA-based, but the PVA desizing very difficult, not easy to degrade, withdraw slurry of environmental pollution is very serious, in order to promote the e
4、nergy saving in line with national environmental requirements, meet the requirements of international market competition , To stay ahead of competition in the market, find out the slurry can be fully replaced by environmentally friendly PVA slurry, developed sizing technology suitable for China shou
5、ld not have to be urgent. Sizing processing of modified starch size mixture replacing PVA was studied. In PVA and no PVA cases in small teams respectively on cotton products, high pure cotton products,polyester/cotton varieties 3 cultivars experiment contrast test, Each processing parameter range wa
6、s suggested aiming different raw material and different yarn count.Realize modified starch PR-Su full replace PVA sizing experiment. Keywords:PVA、 Modified starch、 Sizing III 目 录 1 绪 论 . 5 1.1 概述 . 5 1.2 变性淀粉的发展现状 . 5 1.2.1 变性淀粉的发展 . 5 1.3课题 研究 的目的和意义 . 8 1.3.1 提高印染成品质量和档次 . 8 1.3.2 降低成本 保护环境 . 9 2
7、PR-Su 淀粉全额 取代 PVA 上浆技术与工艺 . 10 2.1PR-Su变性淀粉及其助剂的基本性能 . 10 2.1.1 理化性能 . 10 2.1.2 主要特性 . 10 2.1.3 助剂简介 . 10 2.2 PR-Su变性淀粉的浆料配方 . 10 2.2.1 中细支纯棉产品上浆的工艺配方 . 11 2.2.2 高支纯棉产品上浆的工艺配方 . 11 2.2.3 涤棉品种上浆的工艺配方 . 11 2.3 上浆工艺的有关工艺参数 . 11 2.3.1 浆槽温度 . 11 2.3.2 浆槽粘度 . 12 2.3.3 压浆辊压力 . 12 2.3.4 浸没辊的测压工艺 . 12 2.3.5
8、湿分绞 . 12 2.3.6 烘筒温度及烘噪 . 12 2.3.7 浆纱回潮率 . 12 2.3.8 浆纱张力的控制 . 12 2.4 PR-Su变性淀粉上浆工艺及织造效果 . 12 2.4.1 中细支纯棉产品上浆的工艺及织造效果 . 13 2.4.2 高支纯棉产品上浆的工艺及织造效果 . 13 2.4.3 涤棉产品上浆的工艺及织造效果 . 13 3 PR-Su 变性淀粉浆纱性能测试分析 . 14 3.1 概述 . 14 3.2 实验仪器 . 14 3.3上浆性能测试分析 . 14 3.3.1 上浆率 . 14 3.3.2 回潮率 . 14 3.3.3 浆纱强力 . 15 3.3.4 浆纱伸长
9、率 . 15 3.3.5 浆膜完整度 . 15 3.3.6 毛羽降低率 . 16 IV 4 结论 . 17 参考文献 . 18 致 谢 . 错误 !未定义书签。 5 1 绪 论 1.1 概述 随着国家对环保经济，绿色经济，推动力度的加大，各纺织企业都在寻求经济环保 浆料。我国传统的浆料配方都是采用 PVA 为主，但 PVA 退浆十分困难，不易降解，退浆液对环境污染十分严重，为了响应国家倡导的节能减排的环保要求，适应国际化市场竞争，并在市场竞争中占得先机，寻找出可全额取代 PVA 浆料的环保浆料，研究出适合我国国情的上浆工艺已亟不可待。 开发高性能的环保浆料十分必要，目前环保浆料国产化程度低，进
10、口浆料价格高，制约了环保浆料的应用。就现有生产水平而言，立足变性淀粉和丙烯酸类浆料，研究高效的添加剂取代 PVA 上浆不失为一种有效途径。 近几年来，原棉和纱线不断涨价，人名币升值、纺织品出口退税 额度进一步降低，由于市场竞争激烈， 坯布 产品的价格不升反降，诸多因素导致国内众多纺织企业面临空前的困难和压力。另外，由于 PVA 对环境的污染问题，并且价格一直在不断攀升，促使各厂家纷纷寻找能够代替PVA 的优良产品，从而期望降低生产成本，提高企业产品的竞争力。在这种大的环境下，通过大量的实验工作，反复筛选，挑选出可全额取代 PVA 的变性淀粉，降低浆纱成本，减少对环境的污染，对企业对国家的经济发
11、展具有极其重要的意义。 本课题就 PR-Su 变性淀粉全额取代 PVA 浆料进行分析研究，在有 PVA 及无 PVA 情况下分别对中细支纯棉 产品、高支纯棉产品、涤棉品种 3 个品种实验对比测试，并分析了各项指标对浆纱效果的影响，提出了适用于不同原料、不同纱号的各项工艺参数的选取范围，实现变性淀粉 PR-Su全额取代 PVA 上浆实验。 1.2 变性淀粉的发展现状 1.2.1 变性淀粉的发展 （ 1）变性淀粉的研究 自 1940年 PVA浆料第一次用于经纱上浆之后，很快被全球纺织工业所采用。我国自 20世纪 60年代起开始使用 PVA浆料，当时主要用于涤棉混纺品种的上浆。由于 PVA浆料具有优
12、良的成膜性、粘附性和粘结强力及与其他浆料有相容性较好的特点，一度被认为是解 决涤棉混纺纱及纯棉细号、高密、高难品种最理想的浆料。但是，由于 PVA浆料的价格远远高于淀粉类浆料的价格，加之我国工业化发展现代化进程的不断加快， PVA浆料对环境的破坏、污染问题 5已经引起广泛重视，经过PVA浆的织物在欧洲已经受阻。因此，经纱上浆全额取代 PVA浆料，已成为亟待解决的重大问题 6。 经纱上浆为我国纺织工业的发展曾做出过并仍将会做出新的贡献。以下是对我国浆料应用的简略回顾。 50年代以来我国浆料发展的回顾。 1954年以前天然淀粉的生物发酵法，海藻胶，动物胶； 1954年全国清梳浆会议 化学分 解法
13、2321平布的上浆率由 16降到 8； 1960年 T/C纱上浆使用 PVA+玉米淀粉 +CMC； 60年代“上浆不用粮” 各种代用浆料 (C MC，橡子粉，膨润土等 )； 70年代主6 要使用 PVA，也开始使用丙烯酸类浆料 (甲酯浆，酰胺浆 )； 1981年 1982年四川内江和成都会议 主要关注变性淀粉浆料的开发； 1984年后氧化淀粉开始用于上浆，酸解淀粉， DDF，各种变性淀粉浆料陆续推向市场； 目前为止各种各样的变性淀粉浆料和各种各样的丙烯酸类浆料、变性 PVA等 7。 变性淀粉的出现和发展，距今经历了 3个阶段。 第一代变 性淀粉：酸解淀粉、氧化淀粉和糊精等。主要是用酸或氧化剂或
14、加热方法使淀粉大分子解聚，达到降低粘度、增加流动性能的目的。第二代变性淀粉：主要是醚化淀粉 (CMS、 HPS)、酯化淀粉 (醋酸酯、磷酸酯等 )，交联淀粉和阳离子淀粉等。这是一类淀粉衍生物，是通过在淀粉大分子的羟基上引入一个基团或引入一个低分子物，使淀粉大分子问的相互作用力削弱；有的也改善了与合成纤维的相溶性和浆膜的柔韧性。已成为常用的主体浆料。就扩大使用范围和适应疏水性的合成纤维能力来说，这类变性淀粉中应是以醋酸酯淀粉为最好。第三代变性淀粉：主要是接枝淀粉 ，它是在淀粉大分子链上引入具有一定聚合度的高分子化合物。使淀粉的性能有了显著的改变，不仅保持有好的亲水性，而且通过高分子设计方法，使它
15、对合成纤维有优良的粘附性。从而可在合纤混纺纱中作为主体浆料应用，在 T C纱上浆中，它的使用比例可达 70一 80。甚至可进一步作为单组分浆料在经纱上浆中使用 8。目前，国内市场上稳定、优良的产品还不多。从今后我国纺织产品的发展和我国国情来看，宜密切注意醋酸酯淀粉和接枝淀粉浆料。 醋酸酯淀粉 它是由淀粉与冰醋酸或醋酸乙烯酯生成的酯化淀粉。它的主要特点是胶体的易分散性与促进稳 定性，同时它的适应性也能调节，以供各种纤维的上浆需要。醋酸酯淀粉的化学结构工如下： 醋酸酯淀粉 由化学结构式可知：在淀粉大分子链上引入一醋酸根基团，这是一个疏水性的官能团，显然，这类变性淀粉对疏水性的合成纤维会有良好的粘附
16、力，它可以成功地用于这类纤维及其混纺纱的上浆。作为经纱上浆用的醋酸酯淀粉，其取代度 (DS)在 0 01 0 2之间。醋酸酯淀粉在 T C纱上浆中，可与 PVA混合使用，其使用比例可在 30 50之间，也完全可与丙烯酸类浆料混合使用；醋酸酯淀粉可作为主体浆料使用 (即混合比可大于 50 )，具有 良好的贴伏毛羽的效能，很适宜喷气织机织造的要求。它的优越性犹待进一步认识。 接枝淀粉 这是新一代的变性淀粉浆料。一般的变性淀粉是在淀粉大分子上引入一个基团或一个单体，7 而这类变性淀粉，是在淀粉大分子链中引入一个有一定聚合度的低聚物，因此它的性能有更显著的变化。它的实用意义是使价格低廉、来源较广的天然
17、淀粉与上浆性能优良的化学浆料结合在一起，互取两者之长，互补彼此之短，从而提高淀粉的使用价值并扩大应用范围，有可能使这类变性淀粉浆料用于疏水性的合成纤维上浆，以期少用或不用化学浆料 9。 尿素淀粉 尿素淀粉有时 也叫酰胺淀粉或氨基甲酸酯淀粉，这是一种较易制取的变性淀粉，是以尿素作为变性的化学试剂。尿素是一种有机碱，是农业上常用的肥料。尿素和尿素淀粉的化学结构式如下。 尿素可使淀粉乳发生膨胀、糊化。甚至可使淀粉在室温时抗糊化。在一定的 DH值和温度下可发生化学反应，即生成尿素淀粉。由化学结构式可见，它是一种亲水性的变性淀粉。主要用于亲水性的天然纤维上浆，但它的吸湿性较大。使用时应注意它的再粘问题。
18、 （ 2）变性淀粉取代 PVA上浆技术的研究 应用高性能变性淀粉取代 PVA上浆的配方、工艺及上浆效果 高级工程师史博生 对 20个不同纺织企业生产的纯棉品种及涤棉混纺品种应用高性能变性淀粉取代 PVA上浆的配方、浆纱工艺、织造效果进行了汇总，并与用 PVA上浆的配方进行了对比。指出：应用高性能变性淀粉取代 PVA上浆，有利于提高浆纱好轴率、提高下机一等品率、降低用浆成本、提高印染质量 1。 天华企业发展 (苏州 )有限公司史博生、郑力研究以 PR-Su浆料完全取代 PVA的上浆工艺。对PR-Su浆料的粘着性、溶解性、浆液粘度、热稳定性、浆膜强度、浆膜耐磨性、降解性等指标进行了测试，并分析了各
19、项指标对浆纱效果的影响，提出了适用于不同原料、不 同纱号的各项工艺参数的选取范围，针对用 PR-Su浆料完全取代 PVA上浆实践中出现的具体问题，提出了有效的解决措施。指出：以 PR Su浆料完全取代 PVA，高压桶设定温度要降低，保温时间要缩短；浆槽温度要降低，以确保浆槽粘度稳定；浆纱回潮率要提高，浆纱各段张力要降低，以弥补大量使用变性淀粉后浆膜断裂伸长偏小的不足 10。 山东省青岛纺联集团一棉有限公司郭顺琪为降低成本，减少环境污粢，对纯棉、粘肢、涤棉混纺品种上浆进行了少用、不用 PVA的浆纱实践。通过优化调浆操作方法，对比各品种不同浆料配方情况下的浆纱效果、织 造效果及用浆成本，认为以变性
20、淀粉、丙烯酸类浆料为主浆料对纯棉、8 粘胶、涤棉混纺品种进行上浆，部分或完全取代 PVA，浆纱质量良好，可降低织机断经次数降低用浆成本 11。 变性淀粉、聚丙烯酸类浆料的浆纱性能研究 河南南阳纺织集团有限公司工程师朱庆生对变性淀粉、聚丙烯酸类浆料的性能研究进行了分析。随着变性淀粉粘度稳定性的提高，粘度的降低以及聚丙烯酸类浆料吸湿再粘缺陷得以改善，为在上浆中少用或不用 PVA，以变性淀粉和聚丙烯酸类浆料为主体，替代 PVA提供了技术保证；再者，高压上浆技术的发展日趋完善，高压上浆使浆液 粘附性和浆液的粘结强力得到极大的改善，有效地提高了上浆效果和织造性能，为少用或不用 PVA提供了更加有利的条件
21、。作者分别设计了含PVA浆料的配方和不含 PVA浆料的配方，并采用常压、高压不同压浆力配置，对上述观点进行了试验和论证 6。 替代 PVA的接枝变性淀粉浆料的研究 东华大学张斌从经纱上浆对浆料的性能要求出发，提出了接枝变性淀粉浆料需解决粘附性和成膜性两个关键问题，然后依据结构和性能的关系，建立了接枝变性淀粉浆料接枝支链的分子结构模型。他用先接枝共聚，后酸化处理的方法，简化了接枝变性淀粉浆料的工艺流程， 制得的接枝变性淀粉浆料，不仅可生化性较好，可以完全生物降解，价格低廉，与目标浆料 (70 PVA+30氧化淀粉 )相比，价格低 49左右，经济效益明显，而且上浆性能优良，在实验室中全部替代了 P
22、VA用于 l 3tex 65 35涤棉混纺经纱上浆，浆纱强力和伸长率、贴伏毛羽性能均优于目标浆料，耐磨性能也与目标浆料相差无几，克服了接枝变性淀粉浆料耐磨性差的缺点 12。 江苏省盐城纺织职业技术学院瞿才新从保护环境角度出发，通过分析淀粉 (变性淀粉 )、 PVA和丙烯酸类三大类浆料的性质及纯棉纱、涤棉混纺纱的上浆要求，比较了 几种环保浆料的上浆性能指标，介绍了几种环保浆料在纯棉纱和涤棉混纺纱上浆中取代 PVA的应用情况。指出：开发高性能的环保浆料十分必要，目前环保浆料国产化程度低，进口浆料价格高，制约了环保浆料的应用。就现有生产水平而言，立足变性淀粉和丙烯酸类浆料，研究高效的添加剂取代 PV
23、A上浆不失为一种有效途径 13。 1.3 课题 研究 的目的和意义 1.3.1 提高印染成品质量和档次 采用 PVA上浆对最终成品质量有以下影响。 采用 PVA上浆，退浆后坯布毛细效应明显差于无 PVA上浆。用滴水法试验毛细效应，采用 PVA上浆退浆后水滴消 失时间几乎是无 PVA上浆的 2倍。用渗透法测量液面上升高度，同样相差甚多。 PVA 退浆不净影响坯布功能性整理的耐久性。对采用 PVA 上浆的坯布做各种功能性整理，由于退不净，其耐久性差。而无 PVA 上浆的坯布，由于毛细效应提高，使特种整理 (包括防水、防油、防污、防皱 )品级都能从 2 级一 3 级提高到 4 级一 5 级。 (3)
24、采用 PVA 上浆的坯布染色时易形成边部与中央的色差。采用 PVA 上浆的坯布，退浆工艺通9 常需要堆置，由于边部和中部存在温度差异，致使边部和中部退浆不一致，造成边中色差。并且在还原、氧化、皂洗等工序中，坯布上分布 不均匀的残留浆液也会参与反应，同样会影响色光和深度的差异。无 PVA 上浆的坯布则退浆彻底，印染成品的颜色鲜艳度和手感可得到明显提高，同时还能减少染料和助剂的用量。 (4)PVA 上浆坯布退浆不净会影响产品的手感和柔软度，尤其会严重影响到漂白产品的自度。 (5)采用 PVA 上浆的坯布退浆不净对外观质量影响很大，尤其是块状 PVA 浆斑。与采用 PVA上浆的坯布相比，无 PVA
25、上浆的坯布对丝光处理和特种整理的返工率减少 80以上。另外不用 PVA上浆的坯布退浆温度降低，据印染厂反映，其退浆用水量可减少 20左右，为节能减排提供 了新的途径。 1.3.2 降低成本保护环境 PVA浆料具有优良的成膜性、粘附性和粘结强力及与其他浆料有相容性较好的特点，一度被认为是解决涤棉混纺纱及纯棉细号、高密、高难品种最理想的浆料。但是，由于 PVA浆料的价格远远高于淀粉类浆料的价格，加之我国工业化发展现代化进程的不断加快， PVA浆料对环境的破坏、污染问题已经引起广泛重视，经过 PVA浆的织物在欧洲已经受阻。因此，经纱上浆全额取代 PVA浆料，已成为亟待解决的重大问题。 变性淀粉 PR
26、-Su 为多元酯化（醋酸酯为主）淀粉。醋酸酯基团适合于亲水性和疏水性纤维的上浆， 表现为黏着力强、耐磨性好、分纱轻快。同时其原料是转基因马铃薯淀粉，本身含有 0.25%左右的磷酸脂基，磷酸酯是一种增塑剂，以增加高聚物的可塑性和流动性，使浆膜具有柔韧性和透明性。因此它能适应任何纤维上浆并满足织造条件。 近几年来，原棉和纱线价格不断上涨，人民币升值、纺织品出口退税额度进一步降低，由于市场竞争激烈，坯布产品的价格不升反降，诸多因素导致国内众多纺织企业面临空前的困难和压力。另外，由于 PVA 对环境的污染问题，并且价格一直在不断攀升，促使各厂家纷纷寻找能够代替 PVA 的优良产品，从而期望降低生产成本，提 高企业产品的竞争力。在这种大的环境下，通过大量的实验工作，反复筛选，挑选出可全额取代 PVA 的变性淀粉，降低浆纱成本，减少对环境的污染，对企业对国家的经济发展具有极其重要的意义。
