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上海西达实业有限 研发部 田培善
摘要：本文对无PVA浆料DF525的性能和应用进行了详细的剖析，DF525浆料浆膜性能优越，在高难织造品种上能够完全取代PVA，减少了再生毛羽，提高了织造效率，达到少用、不用PVA的目的。
关键词： DF浆料 环保浆料 PVA 纺织上浆
一、前言
聚乙烯醇（PVA）具有优良的成膜性，良好的粘附性，一度被认为是“最佳浆料”，自从1940年第一次用于经纱上浆后，很快被纺织工业采用[1]。在高支高密涤棉品种上，PVA的应用几乎成瘾，无PVA就不能浆纱。但由于PVA在水体中的溶解性和生物降解性尚不能达到环境自净化的要求，致使其应用受到越来越严重的限制，欧盟国家早就制定了相关法规，禁止使用PVA上浆[2、3]。在国际技术交流中，西欧国家纺织企业提供的参考配方都不含PVA。国内的专家、学者也在呼吁少用或不用PVA，开发环境友好的浆料品种。每年的全国浆料会议都把少用、不用PVA作为会议的主题，积极倡导新型环保浆料的应用和推广[4]。国外也因为PVA对环境的污染问题，对我国经PVA上浆处理的纺织品实行禁销。我们也经常接到纺织厂家的求助电话，要求供应无PVA的浆料品种，满足客户的特殊需求。另一方面，石油资源日益枯竭，PVA价格一直居高不下。人民币的升值预期，不断摊薄纺织品出口利润，纺织厂对上浆成本的考虑也更精打细算。上海西达实业有限公司根据市场需求和行业发展趋势，经过大量的浆膜试验，在本公司的吴江纺织基地同时进行了大量的上浆试验，调整各组份元素，开发出DF525多功能浆料，完全能够达到不用PVA的上浆要求。
二、CD-DF525多功能浆料的性能
2.1、组成：DF525多功能浆料主要是羧甲基淀粉、聚酯构成，还有一些其它高分子材料。
羧甲基淀粉是一种优质的淀粉衍生物，由原淀粉在乙醇、异丙醇、烧碱等介质条件下与氯乙酸发生作用，用过氧化物作为分子量调节剂，调整粘度。反应方程如下：
2CH2ClCOOH + Na2CO3 = 2CH2ClCOONa + H2O + CO2
NaOH
(C6H10O5)-OH + CH2ClCOONa (C6H10O5)-OCH2COONa
水溶性聚酯是以间苯二甲酸、间苯二甲酸磺酸钠、乙二醇、低聚合度乙二醇等单体或低聚合物通过酯交换反应、缩聚反应，当搅拌功率达到预定值时，聚合反应结束，停止真空条件压氮气、出料、切粒，冷冻研磨而成的细粉[5]，再与羧甲基淀粉共混。
2.2、浆液的溶解性能
2.2.1 DF525浆料外观呈白色或浅黄色粉粒状，无任何明显的白色晶体状（精密筛分观察）。溶解过程建议：在搅拌过程中徐徐倒入浆料，强烈要求在冷水中搅拌30分钟，使浆料充分湿润，再升高温度。用上述方法调制6%的浆液，与同条件下的氧化淀粉浆液作比较。在德国的LEICA公司的BLAMP光学显微镜下观察溶液的状态，放大倍数为200倍。如图1和图2羧甲基淀粉在分子结构上由于引入了具有羧甲基钠盐的强亲水性，以及葡萄糖基环主链的疏水结构，使它具有表面活性剂的化学结构，表现在它有较好的乳化性，与许多亲水性的高分子化合物有很好的混溶性。DF525的溶液更稳定，不易分层老化，颗粒状态边界模糊，说明它与水相是充分接触，而氧化淀粉的颗粒状态还比较明显。
2.2.2 DF525水溶液的光学性能
上述充分溶解的浆液，分别吸取浆液50ml于100ml容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度，置于恒温槽内在25±1℃条件下平衡5~6分钟，在722S分光光度计（上海分析仪器厂），用660nm
图1 DF525浆料溶液 图2 氧化淀粉浆料溶液
波长的透光率来表示浆液水溶液的透明度，与氧化淀粉及PVA混合浆作对比。羧甲基淀粉大分子在水中的溶解越充分，分子伸展程度越大，溶液越均匀，光散射越小，透光率越大。DF525的透光率最好，氧化淀粉与PVA的透光性透光性更差。
表1
2.3 DF525浆料的粘度性能
按浓度计算用电子天平称取折算成干基质量的样品于1000ml三颈瓶内，加入蒸馏水或纯度相当的水，使水的质量与称取的淀粉质量之各为900克，慢慢加热并不断搅拌（转速120转/分），用NDJ-79型粘度计测定在不同浓度条件下的保温曲线和降温曲线。
图3浆液粘度特征 图4 浆液的降温曲线
DF525粘度稳定性比较好，调浆保温时间内粘度稳定性都大于85%。羧甲基淀粉比氧化淀粉具有较好的耐煮性，这对稳定上浆质量很有好处。粘度降温曲线也表明DF525具有较好的冷糊稳定性，抗凝胶能力强，比氧化淀粉加钠米助剂的浆液更具抗凝固能力。这对自重或远程输浆有好处，不易阻塞浆管。
2.4 DF525浆料的红外光谱分析
由于DF525多功能浆料具有复杂的组份，呈粉粒状，需要做成浆膜做红外试验的样品。调制6%的浆液，倒在水平玻璃板上，自然晾干，取0.8245克浆膜样品在Perkin Elmer SpectrumTM 100 FT-IR上做FT-IR谱图。由图5可以看出DF525浆料的谱图指纹区比较复杂。在波数1730cm-1处有酯基伸缩振动峰，在波数1600cm-1处有—COO-羧酸盐收缩振动峰。在波数1245 cm-1处有C-O-C（反）伸缩振动峰，这可能是醚化基团-O-CH2的伸缩振动峰。
三、 DF525多功能浆料的浆膜性能
3.1浆膜准备：调制6%的浆液400ml，先冷水搅拌30min。在三颈瓶中搅拌加热到95℃，保温1小时。650×450mm的平板玻璃安放在三角支架上，用水平仪调节好水平，浆液煮好后，冷却到40~50℃，倒在平板玻璃板上，利用其流动性轻轻推平， 36~48小时后自然晾干备用。
3.2浆膜强力、伸长指标： 将浆膜裁成5×200mm长的试样，在室温25℃，相对湿度70%的条件下，试样充分平衡。在XL-1B型强力机上拉伸，测定断裂强力和伸长，夹距100min，
图3浆液粘度特征
拉伸速度100mm/min，子样数30。
3.3浆膜耐磨性指标 将浆膜裁成符合织物耐磨仪平台直径要求的圆盘形，在Y522型织物耐磨议上进行耐磨试验。试验时选用150#砂轮，加压重量为250g，计算浆膜经磨擦150圈后的重量损失，考虑磨擦面积，换算成单位面积上的重量损失。
3.4浆膜水溶性指标 将浆膜裁成20mm宽，100mm长的试样，下端挂一固定重量的重物。浆膜垂直挂起，下端浸入80℃的热水中，当浆膜吸水后变软，在重物作用下拉断浆膜。记录浆膜断裂时间。浆膜浸入水中的深度固定20mm，每种浆膜试验次数为10次，求其平均值。
3.5浆膜性能对比
DF525与市场上的同类代替PVA的浆料或胶粉相比较，DF525具有最佳的断裂伸长，而且浆膜也比较耐磨。DF525也是淀粉衍生物为主的浆料，不含任何难溶的物质，所以浆膜水溶性也是较好的。
表2
四、 DF525对纤维的粘附力比较。
4.1粗纱的准备：取样品浆料约18克左右，配制成1%浓度的浆液1800ml，置于4000ml的容器中，加盖后边搅拌近升温，升温至95℃，保温30分钟，倒入恒温的搪瓷盆中。粗纱预先绕在试样架上，把试样架上的粗纱浸入浆料中，浸渍5分钟后将纱框提出，剪开框架上的试样纱，挂起自然凉干。在恒温恒湿内放置24小时，然后在织物强力仪上测试粗纱条的断裂强力。
4.2测试条件：温度20℃，相对湿度75%，强力仪型号XL—1B，夹距100mm，拉伸速度300mm/min,子样数为30根。粘附力结果如表3，DF525产品对纯棉粗纱的粘附力比较好，取决于其中的羧甲基淀粉对亲水纤维有比较好的亲合力，使纤维之间的界面在浆料粘合剂的作用下，界面结合更牢固，不易撕裂或滑脱。在对涤棉混纺粗纱作用中，DF525产品的表现也比较优秀，因为其中的水溶性聚酯等高聚物对疏水性纤维具有独特的结合力，让纤维界面之间接合更紧密。
表3
五．DF525在实际生产中的应用。
5.1.1 北方某大型纺织企业，生产涤棉品种出口欧洲市场，禁止使用PVA。生产品种规格：T/C 63″ 21S×21S 100×55 1/1。品种难度主要是经向紧度大，毛羽多。通过与纺织企业沟通，我们推荐使用如下配方（见表4），完全不用PVA。表中PE-23是含固量25%的液体聚酯，NP-350是含固量25%的液体丙烯类浆料，都是上海西达实业有限公司提供。完全能符合厂家和市场的要求，浆纱成本也下降了10-15%，织造效率也比较高。纺织产品经ITS（ International Testing Service）检测完全不含PVA，符合国际纺织品生态检验协会Oeko-Tex标准。
表4
5.1.2 在山东某上市股份制纺织企业，生产JC 62″ 50S×50S 134×79 府绸。浆纱机HS40，浆纱机速度40 m/分，喷气织造700rpm.用DF525多功能浆料，完全不用PVA。配方如下：液丙 25；KS-51（蜡片）5；DF525 100；变性淀粉 25（所有材料为实际使用中的公斤比例，不考虑各材料的有效成份）。织造效率92~94%，客户也比较满意。另一品种JC 51.2″ 40S×40S 148×62 府绸。配方如下：液丙 25；KS-51 5；DF525 50；变性淀粉 50。织造效率92%。
5.2浆纱质量指标测试。(以5.1.1浆纱试样试验)
5.2.1浆纱外观 CT1000纱线外观分析仪，运用光学学原理及CCD技术（数字图象传感技术）精密检测纱线外观，采用计算机图像数字处理技术计量出纱线直径，椭圆度不匀率等外观信息，并且测量数据模拟纱线黑板，仿真纱线效果。原、新配方浆纱毛羽贴伏外观对比见图4和图5。
图4 原配方浆纱毛羽贴伏外观 图5 新配方浆纱毛羽贴伏外观
5.2.2浆纱毛羽统计分析 YG172A纱线毛羽测试仪对纱线中毛羽的长短，数量分布进行自动测试和统计分析，测定大于3mm毛羽数（平均），测定速度10m/min，纱线片段长度10米。测定结果表明，在上浆率大致相同的情况下，原配方单位长度内大于3mm的毛羽平均数为2.6，新配方单位长度内大于3mm的毛羽平均数为1.5，毛羽下降率42.0%。
5.2.3浆纱浸透情况分析 取几根浆纱试样，用羊毛包覆，紧紧Y172型哈氏夹入切片仪的夹隙中，以锋利的刀片切去多余的纤维，用火胶棉固定纤维薄片，小心转移到载玻片上。用37XB型数码摄影生物显微镜（上海光学仪器厂）放大400倍观察，计算机输出浆纱截面图（仅供参考），其它工艺条件相同的条件下，两配方的浆纱试样截面图如6和图7。对照比较若干浆纱截面，原配方浆液在纱线内部的浸透不很多，多些部位浆液浸透比较多，上浆率好象偏高，也有点偏表面上浆；新配方浆液在浆纱内部分布比较均匀。
图4 原配方浆纱截面外观 图5 新配方浆纱截面外观
5.2.4浆纱质量指标及退浆试验。
浆纱强力、伸长在YG021B型电子单纱强力仪上试验，每试样测定50次，取其平均值。纱纱耐磨次数（平均）在Y731型卧式耐磨仪上进行，每试样试验50次，计算平均值和耐磨不匀率。退浆试验采用酸退浆法，加入28ml称硫酸（21.9°Be′）,大烧杯中加入蒸馏水1400ml,混合煮沸30~45分钟，稀碘液检验是否退净。毛羽降低率是以浆纱与原纱毛羽（长度3mm以上）平均数相比较。浆纱检测结果如表5：
表5
在上浆率率条件相差不多的条件下，新配方中浆耐纱耐磨平均数好于原配方浆纱；新配方浆纱强力CV值小于原配方浆纱的强力CV值，这对减少经纱断头，提高织造效率很有好处。
六、结论
6．1 DF525浆料具有良好的热粘度稳定性，流变特性完全满足上浆工艺的要求，对涤、棉纤维具有较好的粘附性，浆膜性能卓越。
6．2 DF525不含PVA，实践证明能够完全取代PVA上浆。在某些织物品种上，可以部分取代PVA，降低用浆成本，完善浆纱质量。无PVA上浆后，浆纱分铰清快，织机开品清晰，耐磨性好，毛羽贴伏，明显提高织机效率。
参考文献
[1] 周永元 《纺织浆料学》 中国纺织出版社 P261
[2] 罗 荣等 聚乙烯醇氧化改性对其生物降解的影响《纺织学报》Vol. 27 2006 P. 37-40
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[4] 何小东 郭腊梅 无PVA涤棉用浆料配方的研究 《全国浆料和浆纱技术2002年会论文集》 P59-63
[5] 金 剑等 易溶解共聚酯性能的研究 《纺织科学研究》 2005 No.3 P7-12
