由淀粉获得经济有效的纺织品

P. K. Manvi， A. Buczko， K. Moser， G. Seide， T. Gries

亚琛工业大学 纺织技术研究所(德国)



由淀粉获得经济有效的纺织品

P. K. Manvi， A. Buczko， K. Moser， G. Seide， T. Gries

亚琛工业大学 纺织技术研究所(德国)

通过再生资源制得的材料的经济有效性、应用广泛性及生物可降解性是纺织市场考虑的关键因素。淀粉基产品满足上述这些要求，因此在服装、土工材料及卫生用纺织品等方面具有极大的应用潜力。然而，天然淀粉的热塑性不佳，不能通过熔融纺丝的方法加工成纤维。通过化学改性和将淀粉与其他生物高聚物共混是改变淀粉性能的一种创新方法，可促进淀粉的熔融加工，如使用连续加工设备实现熔融纺丝获得纤维产品。Star-Tex项目针对改性淀粉的应用，以开发应用于服装、土工材料及医疗卫生等领域的纺织产品。

淀粉； 熔融纺丝； 改性； 共混

1 先进技术的瓶颈

天然淀粉包含与氢键紧密交联的直链淀粉分子和支链淀粉分子。天然淀粉的交联结构抑制淀粉的熔融，因此影响热塑性。通过对淀粉粒状结构进行物理改性(如热压力法)，可使天然淀粉具有热塑性。然而，采用这种物理方法处理淀粉后，虽然可使聚合物的加工性能有所提高，但仍不能满足纺织行业对力学性能的高值化应用要求。通过物理改性得到的淀粉具有很好的亲水性，但正因为吸水性，其尺寸稳定性和力学性能显著下降。克服这些缺点的一种可能的方法是将其与小分子增塑添加剂熔融混合，或者对淀粉进行改性，用其他官能团如有机酸或其衍生物替代淀粉的羟基团。通过酯化反应，将侧链合并入淀粉，不仅可减少淀粉因内部塑化引起的结晶度减小，使热塑性提高，而且还可以提升淀粉的疏水性及其与生物聚合物的相容性。这项最先进的技术尚未得到有力证实，目前还仅限于在实验室内完成。

2 促进淀粉熔融加工的新方法

Star-Tex项目旨在开发天然淀粉的化学改性工艺，并在技术范畴研究淀粉/生物聚合物的共混工序，以确保淀粉加工工艺可采用适用于热塑性材料的技术。改性后的淀粉生物聚合物可通过熔融纺丝的方法加工成“无限长”的长丝。可用于套头衫(服装)、婴儿尿布(卫生用纺织品)和非织造土工材料等终端用途。

3 合作与专业知识

Star-Tex项目团体由如下不同技术领域的专业合作伙伴组成(图1)。

图1 Star-Tex项目联合体构成

——德国化学工艺研究所：专注于聚合物工程、复合及添加剂。擅长反应挤出及聚合物化学的分析和加工。

——德国Tecnaro公司：专注于聚合物共混与复合。擅长多聚物的挤出加工和产品开发。

——德国亚琛工业大学纺织技术研究所(ITA)：专注于复合、从实验规模至工业规模的熔融纺丝、长丝加工，以及纺织结构产品的生产。

——德国WarmX公司：专注于针织物的生产，以及终端产品(如套头衫)的加工。擅长在服装中添加加热元件，生产发热型服装。

王曰转 译 颜 雪 校

Cost effective textiles from starch

PavanKumarManvi，AloksandraBuczko，KevinMoser，GunnarSeide，ThomasGries

Institu für Textilechnik(ITA), RWTH Aachen University， Aachen/Germany

Cost effective，broad availability and biodegradability of materials produced from renewable resources are the key factors demanded by the textile market. Starch-based products fulfill the listed requirements and therefore show great potential to be used for the applications such as apparel， geotextiles and hygiene textiles. However， the native starches do not show sufficient thermoplastic behavior to be processed through melt spinning into fibers. The chemical modification and blending of starch with other biopolymers is a novel approach to modify the starch properties in order to facilitate melt processing of obtained products using e.g. continuous reaction process equipment. The project “Star-Tex” is aimed at the application of starch modification and will develop textile products， which can be used in apparel， geotextile and the hygiene sector of the textile industry.

starch； melt spinning； modification； blending