[摘要]采用60Co-γ射线对原淀粉辐射变性,制备辐射变性淀粉,改进上浆配方,对该变性淀粉浆料在上浆中的应用进行了探讨。结果表明:辐射变性淀粉用于纺织上浆,相对原化学变性淀粉可提高其机织效 率5％~20％,同时使上浆成本下降10％~20％,替代或部分替代PVA浆料成为可能。

　　关键词:淀粉;辐射变性;纺织上浆

　　性淀粉广泛应用于纺织、食品、造纸等行业。我国目前生产变性淀粉方法主要采用化学法,该法尚存在着一些缺点,如淀粉的改性程度控制困难,产品提纯及分散液处理困难,工艺复杂,成本高,品质不易保证等[1,2]。在变性淀粉广泛运用的同时,另一种新型技术———电离辐射加工技术也在高速发展,特别是使用辐射加工技术进行高分子材料的合成与改性,发展更为迅猛。辐射法合成改性高分子材料,具有工艺简单、低能耗、少公害、易自动化、安全可靠等诸多优点[3]。因此,采用60Co-γ射线辐射引发淀粉产生变性,制备变性淀粉,研究其纺织上浆中的应用,为其大规模运用提供理论基础。

　　1应用机理

　　通过γ粒子的高能辐射,将淀粉大分子中的C-C键、C-O键和C-H键打断,使得淀粉大分子断裂,聚合度下降,粘度随之降低。由于高能射线均匀地穿透固态淀粉的最厚部分,在其作用下生成的初始自由基可以均匀地分布在淀粉颗粒的无定型区和结晶区中,即在淀粉颗粒中均匀分布着许多具有反应活性的活性粒子。在有氧条件下,自由基能与氧气迅速结合,生成室温下较稳定的(氢)过氧化物。经高能射线变性的淀粉,因(氢)过氧化物和陷落自由基的存在,溶解时在高温和水溶液中过氧化物分解,重新给出活化的自由基,与溶液中的某些单体和聚合物发生反应[4~6]。

　　根据现有的纺织工艺理论,在胶水含量一定的时候,当化学变性淀粉的特性粘度小于PVA时,浆液性能基本上随淀粉的比例增加而下降的,对于较难浆的品种必须添加较多的PVA才能提高其浆液性能,从而达到较好的上浆效果。而对于高能射线处理的淀粉则有所不同,由于淀粉在溶解时与胶水、PVA等发生了反应,这种反应使原本不是热力学相溶的几种粘着剂联系成一体,从而改善了浆液中几种主浆料之间热力学相溶的问题,使浆料在吸水性、成膜强度、挠曲度、耐磨性和粘附性等技术指标有极大的改善,浆液性能的提高使PVA用量的减少成为可能。通过控制不同的辐照剂量,可以生产出具有不同接枝活性和不同聚合分子量的变性淀粉,以适用于送经速度不同的各类织机及吸水、附着力不同的各类织物。

　　2辐射变性淀粉的质量技术指标

　　在生产实践中,变性淀粉的入厂检测指标主要是粘度及其热稳定性,该指标直接关系到上浆率的大小和上浆的均匀性。质量良好的浆料不但要求适合的粘度范围而且要具有良好的粘度热稳定性,一般情况下应保证浆液的粘度波动率<15%。

　　3浆纱试验

　　3·1浆料配方

　　分别对3个不同品种纱线进行了试浆,新旧浆料配比见表2。

　　3·2浆纱工艺

　　采用的浆纱工艺见表3。

　　4结果与讨论

　　4·1织造效果

　　将不同的浆纱进行织造、新老配方浆纱的织造

　　从表4可看出,采用辐射变性淀粉的新配方浆料,织造效果的各项指标均有所提高。开口清晰度比原配方明显提高,断头减少。织机效率都有提高,相对难浆的品种J18*19·5tex614*299160cm提花,原配方织机效率只有50%,新配方织机效率达到71·2%,提高了21·2%。

　　4·2新老配方成本对照

　　经厂家试用两种织物试样新老配方的成本见表5。

　　由于大量减少了PVA用量,由表5可以看到两个新配方的干浆单价分别比老配方的干浆单价下降了20·2%和18·5%,经济效益相当可观。采用60Co产生的γ射线辐射引发淀粉接枝共聚生产变性淀粉,由于γ射线有很强穿透性,能对淀粉进行深部均匀照射,产生自由基,引发反应,不需添加化学引发剂,从而避免了化学法的诸多缺点。该工艺可常温常压生产变性淀粉,淀粉改性度只与辐射加工剂量有关。辐射加工剂量的控制也只需控制辐照时间即可,所以辐射法生产改性淀粉的工艺参数重复性良好,生产的产品质量稳定。辐射加工同时使淀粉的数均分子量变小,改善了淀粉与胶水等其他上浆剂的热力学相溶性,因此该淀粉浆液可以大幅减少纺织经纱上浆中使用的PVA,不但使上浆效果明显提高,机织效率较原化学变性淀粉提高了5%~20%,而且使上浆成本下降了10%~20%。另外,大幅减少甚至完全替代了纺织经纱上浆中使用的PVA,最大限度减小了环境污染问题,有利于我国纺织品的出口。

　　目前,国内变性淀粉年用量在20万t以上,已经应用到国民经济中各个重要领域,如纺织、造纸、食品工业添加剂等,其中,纺织业约占一半,据初步调查,仅广东省的广州、佛山、韶关、江门四城市纺织厂,变性淀粉年用量就超过万吨,因此,辐射变性淀粉具有广泛的应用前景。

　　5结论

　　辐射改性淀粉作为新型浆料,具有良好的粘附纱线的特性、拉伸强度及韧性,且膜溶解性高,易于脱浆,可与聚乙烯醇(PVA)混用或代替部分价格昂贵的PVA,不但可以大幅度降低纺织品中成本,而且可以进一步减少难以降解的环境污染物PVA的排放。近期欧盟一些国家及美国已相继出台法规禁止含PVA纺织品进口,因而研制能够部分甚至完全替代PVA浆料的新一代变性淀粉产品的生产具有十分重要的意义。

　　参考文献:

　　[1]周中凯.改性淀粉—概述[J].农牧产品开发,1999(1):39-41.

　　[2]姚献平,郑丽萍.淀粉衍生物及其在造纸中的应用技术[M].北京:中国轻工业出版社,2001.

　　[3]赵文彦,潘秀苗.辐照加工技术及其应用[M].北京:兵器工业出版社,2003.

　　[4]哈鸿飞,吴季兰.高分子辐射化学—原理与应用[M].北京:北京大学出版社.2002.

　　[5]严润.水溶性高分子[M].北京:化学工业出版社,1998.

　　[6]张宏梅,陈玲,李琳.微波在淀粉改性中的应用[J].现代化工,2001,21(5):60-62.