淀粉浆液的黏附力研究

李媛 钱现

摘 要：为研究淀粉在低温时的上浆效果，采用粗纱试验法对玉米淀粉、氧化淀粉、SPR淀粉和A115淀粉浆液在不同温度下（90、70、50℃）的黏附力进行测试。结果表明，4种淀粉对粗纱的黏附力随温度的升高而增大;玉米淀粉的黏附力最大，SPR淀粉和A115淀粉在低温时的黏附力好，适宜低温上浆。上述结论可为低温上浆的可行性提供重要参考。

关键词：淀粉浆料;粗纱试验法;低温上浆;黏附力

中图分类号：TS105.2

文献标志码：A

文章编号：1009-265X（2019）02-0018-03

Abstract：to study the sizing effect of starch at a low temperature， roving experiment method was applied to test adhesive force of corn starch， oxidized starch， SPR starch and A115 starch slurry under different temperatures （90 ℃， 70 ℃ and 50 ℃）. The results showed that， adhesive force of the 4 kinds of starch to roving increased with temperature rise. Corn starch presented the maximum adhesive force. SPR starch and A115 starch showed good adhesive force at the low temperature， and they were suitable for low-temperature sizing. The above conclusion can provide important reference for the feasibility of low-temperature sizing.

Key words：starch slurry; roving experiment method; low-temperature sizing; adhesive force

淀粉是一種来源广泛的可再生的天然高聚物化合物，其特征在于容易被生物降解，环境污染小，价格低等，因而其一向都是浆纱工艺中重要的黏着剂[1]。浆料的选用在浆纱工艺中有着非常重要的作用，一般通过浆料的成膜性及黏附性来评价浆料性能的好坏，判断其能否适用于浆纱。黏附性通常用黏附力的大小来反映。影响黏附力大小的因素有纤维与浆料之间的黏附性能及浆料自身的内聚力，两个聚合物之间的黏附以化学黏附、热力学黏附和机械黏附3种形式存在。而在浆纱中，浆料对纤维的有效黏附以热力学黏附和机械黏附为主，在后整理过程中必须把浆料从织物中除去，因而浆料与纤维之间不能有化学键结合，又称不允许有化学黏附[2]。黏附力作为浆液的质量指标之一，结合了浆膜自身的强度和浆液对纱线以及织物的黏附力两个方面之间的性能，直接反映了经纱上浆后的可织造性能。通常淀粉对棉纤维、麻纤维、黏胶等纤维素纤维有很好的黏附性[3]。

浆液的黏附力测试主要有粗纱法及织物条试验法两种方法[4]。一般采用较多的是粗纱试验法，这是由于粗纱自身的强力很小，在试验时粗纱自身的强力大小可忽略不计，因而可用浆纱后粗纱的断裂强力的大小来反应浆液的黏附力。这种方法相对比较简单，可以适用于纺织企业对浆料性能的简单评价，而且与上浆实践中采用的细纱情况相近，因此得到普遍的应用[5]。但以往的文献中很少将粗纱法应用于研究低温上浆，此次实验通过粗纱试验法对淀粉浆液在不同温度下的黏附力进行测试，同时对4种淀粉浆液在不同温度下的黏附力进行比较，找出适合低温上浆的产品，为低温上浆的研究提供建议，同时也为企业对淀粉浆料的选择及性能的评价提供参考。

1 实 验

1.1 材料与仪器

材料：玉米淀粉（陕西宝鸡眉县淀粉厂），氧化淀粉（山东帛方纺织公司），A115淀粉（常州乐高纺织品有限公司），SPR淀粉（常州乐高纺织品有限公司），涤棉粗纱（T/C，65/35，612 tex，西安纺织集团有限公司），纯棉粗纱（612 tex，西安纺织集团有限公司）。

仪器：HD026PC型电子织物强力仪（南通宏大实验仪器有限公司）;HH-2型恒温水浴锅（常州国华电器有限公司）。

1.2 测试方法

实验采用粗纱试验法评价浆料对纤维的黏附性。具体操作如下：

a） 调制2 000 mL浓度为1%的淀粉浆液，升温至95 ℃再煮1 h;b） 将粗纱轻轻的绕在铝合金框架上，绕纱时用力要小而匀称且不可以有伸长，如图1所示;c） 将浆液分别降温至90、70、50 ℃并保温，把绕有粗纱的框架浸入浆液，测试不同温度下淀粉浆液对粗纱的黏附力，按下秒表计时，5 min后取出绕有纱线的框架将粗纱小心剪下，挂起自然晾干;d）将晾干后的粗纱放在恒温恒湿的标准条件下（相对湿度60%～80%）平衡24 h后测试;e）用电子织物强力仪（测试条件为夹距100 mm，拉伸速度100 mm/min）测试上浆后粗纱的断裂强力，并记录断裂强力，用断裂强力的大小来表示浆液对粗纱的黏附力。测试20个试样，去掉最大值和最小值后取其平均值。

做对比实验时，为了避免来源不同的粗纱带来的差异，必须使用同一个卷装上的粗纱。相同的道理，纯棉纱线、涤棉纱线和其他原料的粗纱所测试的黏附力数据没有可比性。

2 结果与分析

淀粉糊化温度：玉米淀粉71 ℃;氧化淀粉68 ℃;SPR淀粉47 ℃;A115淀粉65 ℃。

2.1 4种淀粉对粗纱的黏附力

由表1可知，玉米淀粉对粗纱的黏附力最好，这是由于玉米淀粉的聚合度大，支链淀粉的含量高，其在热水中容易膨胀，使浆液变得黏稠，浆液虽然不易浸透纱线内部，但其对纱线的被覆能力很好，增强耐磨性，其黏附力大多源于浆液对粗纱的被覆能力。在上浆工艺中，应保持浆液黏度稳定，使得上浆量和浆液对纱线的浸透与被覆程度维持不变[6];氧化淀粉对粗纱的黏附力最小。

4种淀粉对涤棉粗纱的黏附力均比对纯棉粗纱的黏附力好，这是因为涤棉粗纱的自身强力就比纯棉粗纱的强力大，因此相同淀粉不同粗纱之间的黏附力不具有可比性，在比较不同淀粉之间的黏附力时，一定要采用同一机器生产的同一卷装上的粗纱，使实验结果具有可比性。

2.2 不同温度下淀粉对粗纱黏附力的影响

玉米淀粉、氧化淀粉和SPR淀粉对粗纱的黏附力随温度的升高而增大。这是由于随着温度的升高，各分子间运动加剧，浆液更容易进入纤维内部，从而获得良好的上浆效果。

A115淀粉对纯棉粗纱的黏附力是70 ℃>90 ℃>50 ℃，测得其粘度变化曲线如图2所示。产生这一结果的原因可能是：A115淀粉是醚化淀粉，糊化温度低（65 ℃），亲水性好，可较好的适用于涤棉纱上浆，其糊化后随着温度的升高，粘度略有下降，使黏附在纱线的浆料变少，从而导致70 ℃浆液对棉纱的黏附力大于90℃时的黏附力[7]。

试验中将粗纱悬挂晾干，由于重力作用，浆料流到粗纱下部，干后粗纱两端强力差异较大，在拉伸时薄弱的环节先断裂，导致断裂强力的大小与夹持位置的有关，加持位置偏向浆料多的部位，其断裂强力较大，反之会稍偏小。为减少人为操作导致数据误差的因素，可将粗纱平铺晾干，避免由于悬挂导致的浆料不匀现象。

目前所采用的测试黏附力的方法都具有一些缺陷，粗纱法测黏附力的试验指标是粗纱自身的强力、纤维与浆料之间的黏附力以及浆料自身的内聚力的综合[8]。在3个影响因素中，虽然粗纱强力较小、但浆料自身的内聚力在断裂强力中会占据大部分的比例，而且很难将这个比例从试验数据中分离开来。因而试验中应尽量保持各条件一致。虽然粗纱法测浆液的黏附性与实际浆纱情况有一定的差异，但它与上浆实践中使用的细纱情况近似，能比较准确的表示出浆液的上浆情况，但不能精确的反映浆料对纤维的黏附性。这是因为在试验过程中浆液对粗纱的上浆率不同而产生的。考虑到上浆率的大小与浆料对粗纱的黏附力有关，采用比黏附力的概念进行试验会更加精确，也会使浆料对粗纱的黏附性能测试更加科学[9]。

2.3 适宜低温上浆的浆料

虽然玉米淀粉在低温时的黏附力好，但是由于很多羟基的缔合作用，其黏度很大，主要是附着在纱线表面，但是对纱线的浸透能力较差，而纱线内部的浆液主要能增强纱线的断裂强度，且低温时容易发生不可逆的凝胶和退减现象，因而不能在低温情况下使用[10]。而变性淀粉和玉米淀粉的性质不同，变性淀粉通过物理化学或生物手段引进羧甲基等亲水性基团，从而改变了天然淀粉的性质，改善了玉米淀粉的性能，淀粉的親水能力变大，极性得到增强，其粘度热稳定性也比玉米淀粉好[11]。低温上浆工艺为60～70 ℃[12]，3种变性淀粉中，SPR淀粉和A115淀粉在低温时的黏附力比氧化淀粉好，适宜低温上浆，在实际浆纱工艺中可以作为参考。但由于SPR淀粉是进口淀粉，虽然其上浆性能好，但成本太高，由于氧化淀粉成本低，目前部分纺织厂已将氧化淀粉投入低温上浆生产工艺。低温上浆的研究不但具有非常重要的实用价值，也是目前浆纱生产工艺中必须要解决的问题。在达到浆纱质量的同时，减少生产成本，节能减耗。

3 结 论

淀粉浆料的黏附性是粗纱自身强力、纤维与浆料的黏附力及浆料自身内聚力的综合。利用不同温度下淀粉浆料对粗纱的黏附力不同来进行低温上浆研究。由实验可知，玉米淀粉对粗纱的黏附力最好，氧化淀粉对粗纱的黏附力最小;SPR淀粉和A115淀粉在低温时对粗纱的黏附力好，适宜低温上浆。此结果可为低温上浆提供建议，也可为企业对淀粉浆料的选择及性能的评价提供参考。粗纱法在试验中有一定的缺陷，建议可以利用比黏附力的概念来对淀粉的低温上浆进行研究。

参考文献：

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