[发明专利]一种非离子型接枝淀粉浆料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种非离子型接枝淀粉浆料及其制备方法，属于纺织经纱上浆所使用的浆料制备技术领域。通过本发明方法所制备的接枝淀粉浆料，能够保持淀粉的颗粒状态和非离子特性，解决了传统接枝淀粉浆料对调浆用水中高价正离子敏感的缺陷，避免了由于不同浆料组分之间正负电荷作用而引起的混合浆液分层、絮凝和沉淀等问题，便于产品的生产、储存、运输和使用。

背景技术

接枝淀粉浆料是通过在淀粉大分子上形成初级自由基，然后引发可聚单体与之进行接枝共聚合，使某些可聚单体以一定的聚合度键接到淀粉分子链上，在淀粉分子链上形成接枝支链而制成的。接枝支链具有很强“内增塑”作用，它的空间位阻效应破坏了淀粉分子链排列的有序性，抑制了淀粉分子链间氢键的重新缔合，使淀粉分子堆积松散，有效地降低了淀粉的脆硬弊病，提高了淀粉浆膜的韧性。其次，淀粉韧性的改善，有效地降低了淀粉胶接层与纤维界面上的内应力和应力集中问题，提高了它对纤维的粘合强度。第三，接枝支链对浆液中淀粉分子链的有序排列具有长程干扰作用，缓解或抑制了淀粉浆液的老化和凝胶现象。第四，淀粉主链与接枝支链之间的化学键接，避免了混合浆液的分层问题，提高了混合浆液的稳定性。第五，接枝淀粉浆料具有增容剂的作用，提高了不同浆料组分间的混溶性，降低了经纱表面浆膜中不同浆料组分间的相分离程度，改善了浆膜力学特性，使之能够更好地抵御外部机械作用对浆纱的磨损，提高了浆纱的耐磨性。最后，接枝淀粉浆料易于被微生物降解，对生态环境的负面影响小，可以采用生物酶退浆。所以，接枝共聚合对于改善淀粉浆料的传统缺陷、提高使用效果、改善浆纱质量、降低上浆成本、提高生产效率和匹布的质量都具有重要意义。为此，接枝淀粉浆料已被广泛用于经纱上浆生产之中。

接枝共聚合已经成为对淀粉进行改性、提高淀粉上浆质量的一种重要方法。Brockway等（US 3061472；US 3095391）发现，淀粉与丙烯酸酯的接枝共聚物可用于疏水性纤维经纱的上浆，且能够提高浆纱质量。随后，Kightlinger（US 4301017）公开了一种将丙烯酸酯与糊化后的乙酰化淀粉或氰乙基化淀粉进行接枝共聚合的方法，提高浆纱的耐磨性能。Floyd等（US 5116927）发现，接枝共聚合能够提高淀粉膜的拉伸强度。马彦铭（200610066984.9）通过接枝共聚合制备了一种可降解的接枝淀粉浆料，据称可以取代聚乙烯醇纺织浆料用于经纱上浆。祝志峰等（200610039531.7）发现了一种提高浆膜力学性能的淀粉-g-PVA接枝淀粉浆料的制备方法。最近，邱绪良和巫拱生公开了以超声微波法合成丙烯酸甲酯接枝淀粉浆料的方法（CN102051015A；CN102050922A；CN102050924A）。

经纱上浆要求淀粉浆料必须具备可调浆性和可退浆性，并要求浆液能够对纤维进行润湿和铺展，所以接枝淀粉浆料的接枝支链须具备一定的亲水性。当前所生产的接枝淀粉浆料，其接枝支链大多都是由亲水性与疏水性两类结构单元构成的，其制备方法通常是以丙烯酸酯为主要接枝单体，再辅以一定量的亲水性接枝单体，通过接枝共聚合使这两类单体以一定的聚合度键接到淀粉的大分子上。2011年，邱绪良和巫拱生公开了干法制备两元接枝淀粉浆料的方法（CN102050925A；CN102051014A），也属于这类接枝淀粉浆料。

接枝支链中的亲水性结构单元，通常都是阴离子型的。这种具有阴离子特性的接枝支链，改变了淀粉浆料的非离子属性，至少使接枝淀粉浆料产生以下两个方面的缺陷：（1）阴离子型接枝淀粉浆料接枝支链中的阴离子基团，对水中的高价正离子敏感，这种缺陷造成浆纱生产对调浆用水的纯度要求较高，如果调浆用水的硬度过高，就会引起浆液分层、絮凝、甚至沉淀；（2）接枝支链中的阴离子基团，在调浆过程中还会与阳离子型浆料组分相互作用，也会造成浆液分层、絮凝、甚至沉淀。由此可见，这些缺陷会导致浆液质量下降，严重影响了上浆生产和浆纱质量。如果能够在淀粉分子主链上引入非离子型的接枝支链，就能够保持淀粉的非离子属性，在利用接枝变性之优势的同时，避免上述缺陷和问题。此外，由于非离子型接枝支链没有离子离解，提高了接枝淀粉浆料的耐盐性，降低了浆液的起泡性，避免了因为盐析作用和浆液起泡所产生的一系列问题。为此，迫切需要开发一种非离子型接枝淀粉浆料的制备技术，以提高接枝淀粉浆料的上浆质量。

发明内容