[发明专利]一种通过生物酶制备变性淀粉浆料的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及牛仔纱上浆用变性淀粉纺织浆料的制备，特别涉及一种通过生物酶制备接枝淀粉浆料的生产方法。

背景技术

多数牛仔布是粗支高密织物，织物紧度系数较高，布面要求平整、纹路清晰，为达到这种效果，织造时要采用大张力、强打纬工艺，并多在速度快、张力大的无梭织机上织造。大多数牛仔布均采用气流纱生产，其强力比环锭纱低10-20%；而且牛仔布采用先染色后浆纱的工艺路线，经纱在浆纱前较本色织物受到更大的损伤，需要经过浆纱来弥补，以适应织造环境，因此经纱上浆是牛仔布生产的关键工序之一。通过上浆使经纱表面被覆一层光滑、耐磨、柔韧具有一定强度的浆膜，同时使部分浆料渗入纱线的内部，增加纤维间的粘附力，提高纱线的抗拉强度、摩擦强度和贴伏毛羽，进而达到降低织造断头率、提高生产效率、改善产品质量的目的。

淀粉用于经纱上浆历史悠久，原淀粉对亲水性的天然纤维有较好的粘附性，具有一定的成膜能力，但淀粉浆料上浆后所得浆膜的强度虽高，但断裂伸长率小，弹性模量大，断裂功很小，屈服强度弱，韧性也差，常需要添加各种浆料助剂加以弥补或对淀粉进行变性处理。目前广泛应用于纺织经纱上浆的多为变性淀粉，变性淀粉的发展历经三代产品，第一代为分解淀粉，其以切断淀粉大分子上的苷键，降低聚合度及粘度，增加使用浓度和水分散性为主要目的，产品包括酸解淀粉、氧化淀粉、酶解淀粉等。第二代为淀粉衍生物，在淀粉分子中引入某些化学基团，以提高浆液的水分散性、抗凝胶性、浆膜特性及粘着力为主要目的，如醚化淀粉、酯化淀粉及阳离子淀粉等。接枝淀粉为第三代产品，接枝淀粉通常是采用乙烯基单体通过游离基引发在淀粉大分子主链上形成具有一定聚合度的合成高分子支链，这种产物具有天然淀粉和合成高分子的双重性能，由于接枝支链具有一定聚合度，降低了淀粉大分子链堆砌的规整性，导致分子间堆积松散。另外，接枝支链一般由玻璃化温度较低的柔性单体聚合而成，使得接枝变性淀粉的玻璃化温度降低，柔性增加，因此淀粉接枝变性可以提高浆膜的柔韧性，大大改善淀粉浆料的成膜性。接枝淀粉本身具有两相分离结构，极大地改善了淀粉的力学性能。由于这些潜在的优势，加上良好的生物可降解性，近年来接枝淀粉引起了纺织界的极大关注。接枝淀粉在经纱上浆上不但保有淀粉浆料的优越性能，还拥有其他变性淀粉浆料没有的对疏水性纤维良好的附着性。

淀粉接枝共聚物的制备大多是以自由基聚合的方式进行，研制接枝淀粉的关键是寻找一种有效的引发剂或引发方式，在淀粉分子链上产生活性基。通常活性自由基的方法有化学法、物理法和生物法。物理引发方法是利用放射元素⁶⁰Co的γ－射线照射和电子束照射淀粉产生自由基，引发接枝聚合，即高能辐射引发接枝。物理引发方法因辐射能量高，反应不易控制，会影响淀粉的本体性能；并且辐照引发设备的投资较高，射线对操作者的健康有较大伤害而难以应用。化学法引发产生自由基则是最常用的方法，这其中使用最广泛的化学引发方法是淀粉与高价铈离子反应，但目前高价铈离子价格昂贵、产量有限而使其应用受到限制。化学引发方法同时还存在接枝物与均聚物分离提纯的难题。生物引发主要是通过酶的作用引发聚合反应，与传统的化学引发聚合相比，具有反应条件温和、活性可控、产物选择性好、高效、绿色等优点，对于淀粉基接枝共聚物的进一步发展和应用具有重要意义。

发明内容

本发明针对化学法和物理法生产接枝淀粉过程中存在的缺点，提供了一种利用生物酶生产适合牛仔纱上浆的接枝淀粉的方法，采用脱支酶对原淀粉进行预处理，随后利用辣根过氧化物酶、双氧水与β-二酮组成的混合体系引发淀粉与丙烯酸的接枝共聚生成接枝淀粉浆料。生物酶引发聚合反应可以有效的实现低温条件下引发接枝反应，引发过程温度控制平稳，引发效果好，接枝淀粉产品分离过程简单。

本发明是为解决接枝淀粉制备过程引发剂价格昂贵，引发效率较低，产物接枝效率低及接枝淀粉产物分离困难等缺点，提出采用脱支酶对原淀粉进行预处理，减少原淀粉中的支链结构，调整淀粉大分子的结构，使之形成分子量相对较低的直链淀粉。随后利用辣根过氧化物酶、双氧水与β-二酮组成的混合引发体系引发淀粉与丙烯酸类单体的接枝共聚反应，在淀粉大分子中接入聚丙烯酸类支链的接枝淀粉浆料，该接枝淀粉浆料可以直接替代传统含有PVA的组合浆料用于牛仔纱的上浆。