氨基甲酸毛纱性能运用

本文作者： 单位：巢湖学院化学化工与生命科学学院

随着毛纺织品日益轻薄化，在纺织品的加工中，逐渐采用单纱代替股线进行织造。但由于单纱强度低，表面毛羽多，耐磨性差，严重影响毛织物的织造，为了提高羊毛单纱的织造性能和织机效率，目前常采用上蜡、上冷浆剂和棉式上浆等方式处理经纱［1］。研究文献和工厂生产实践表明，提高织造效率，减少织造断头和疵点的有效途径是对毛纱进行上浆，而上蜡和上冷浆剂对开发高档精纺毛织物并不太适用，只能作为辅助手段［2—3］淀粉浆液在温度降低后，由于直链淀粉分子的交联缠绕和结晶重排，会产生凝胶现象［4］。为了避免淀粉的老化特性对浆纱质量的影响，淀粉浆液通常都保持较高的温度进行上浆。而羊毛纤维特有的缩绒性，又要求毛纱上浆时浆槽温度不能过高［5］。这必然严重阻碍了淀粉类浆料在毛纱上浆中的应用。磷酸－氨基甲酸酯化淀粉可用混合磷酸盐、尿素和淀粉通过干热反应制备，与单一变性的磷酸酯淀粉和氨基甲酸酯淀粉相比较，其表现出更优越的物理化学性能，如显著增大淀粉分子的亲水性和水分散性，进而提高淀粉浆液的抗凝沉性［6］;同时这种变性淀粉还表现出一些特有的物化性能，如生物降解性、超强吸水性和强离子吸附能力等［7］。但这种变性淀粉是否能适应毛纱低温上浆的要求，国内则未见文献报道。为此，本文合成了磷酸－氨基甲酸酯淀粉，研究了此种淀粉在毛纱上浆中的应用，期待为该变性淀粉浆料的开发和应用提供一定的参考和依据。

1实验

1.1原料与试剂淀粉为玉米原淀粉，是山东诸城兴贸玉米开发有限公司的工业品，黏度60mPa?s，热浆黏度波动率21%;纯羊毛粗纱386tex，捻系数5，毛纤维长度80.4mm，品质支数64支;纯羊毛细纱25tex(单纱)，毛纤维参数同上。二者皆由张家港市远大纺织有限公司提供。

1.2磷酸－氨基甲酸酯化变性淀粉的制备按文献［8］所述的方法制取酸解淀粉，黏度值为17.5mPa?s(质量分数为6%，95℃，糊化1h后用NDJ－79型旋转黏度计测定)。将等量的磷酸二氢钠和磷酸氢二钠溶解于水中，加入一定量的尿素，用5%的稀磷酸调节磷酸盐溶液的pH值为5.5～6．0，搅拌下加入酸解淀粉，室温条件下搅拌1h后抽滤，滤饼在45℃条件下预烘至含水量10%左右，研碎后在150℃条件下反应2h，用乙醇－水溶液(乙醇/蒸馏水=50/50，体积比)将产物充分洗涤、过滤，最后将产物于45℃条件下烘干，研碎并通过100目/25.4mm分样筛［1，8］。

1.3取代度的测定结合磷的测定参见文献［8］，氮含量的测定采用凯氏定氮法［9］。

1.4透明度的测定准确称取1.00g样品(干基)，用蒸馏水配成1%的淀粉乳，调节pH值至7，在沸水浴中加热搅拌15min，并保持原有体积，冷却至室温。用分光光度计于660nm处测定糊的透光率作为透明度，每个样品测定3次，取平均值，以蒸馏水作为空白［10］。

1.5浆液性能测试黏度:按文献［1］的方法，用NDJ－79型旋转式黏度计测定淀粉浆料的黏度及其热稳定性。黏附力:按文献［8］的方法，用YG065型电子织物强力仪测试晾干后轻浆粗纱条的断裂强力。测试条件:拉伸速度50mm/min，试样夹头距离100mm，有效试样的样本容量为30。1.6上浆及浆纱性能测试上浆:将各种淀粉配成含固率为10%的水分散液，搅拌下加热至95℃，并在该温度下保温搅拌1h后使用。利用JSSJ－83小型浆纱机对25tex纯羊毛经纱进行对比浆纱试验。浆纱条件:浆槽温度95±3、80±3和(60±3)℃，烘筒温度100℃，浆纱速度5m/min，纱密190根/6cm，前压浆棍压浆力6.9N/cm，后压浆棍压浆力10.8N/cm。浆纱性能测试:以HD021N型单纱强力仪测试浆纱增强率、减伸率。实验条件:初始张力12.5cN，夹距500mm，拉伸速度500mm/min，样本容量50，通过统计分析剔除异常值后取平均值。用Y731型纤维抱合力仪测定浆纱耐磨性能。转速120r/min，纱线张力19.6cN/根，样本容量为30。毛羽指数:用YG173型毛羽测试仪进行测试，并计算出毛羽降低率。采用硫酸退浆法测定，实验操作及计算参见文献［1］。

2结果与讨论

2.1各种淀粉透明度的比较不同淀粉糊在不同温度的透光率测试结果见表1。由表1可以看出，淀粉经复合变性处理后，其透明度较原淀粉和单一酯化变性淀粉有了明显的提高，并且浆液温度的降低和静置时间的延长对透明度没有明显影响。这是由于在淀粉分子链上同时接上亲水性的磷酸基团和酰胺基团，当淀粉糊化后，淀粉分子的水合作用加强，淀粉大分子链向水中高度分散，使得淀粉糊趋向转化为真溶液，从而使淀粉糊的透明度提高，凝沉性降低。

2.2对浆液性能的影响各种淀粉浆料在不同温度条件下的黏度和黏度稳定性如表2所示。可见，与单一变性的酯化淀粉相比较，磷酸－氨基甲酸酯淀粉的黏度有所升高，这显然是由于淀粉经多重酯化变性后，提高了水与淀粉分子间的作用力，从而使黏度增大;同时可以看出，磷酸－氨基甲酸酯淀粉糊的冷黏稳定性提高，凝沉性降低。因此，这种复合变性方式可以提高浆液的抗凝胶性能，并能够获得稳定的上浆率。

2.3对羊毛纤维黏附力的影响图1为变性淀粉在不同温度条件下对羊毛纤维的黏附力。可见，单一的酯化变性均能提高淀粉对羊毛纤维的黏附力，但提高的幅度有限;而淀粉经复合酯化变性后，既能显著提高其对羊毛纤维的黏附性能，又提高了浆液的抗絮凝效果，表现为浆液温度的降低对黏附力没有产生明显影响。前期的研究中发现［1］，淀粉经氨基甲酸酯化变性后，能够提高对羊毛纤维的黏附力，但若想进一步提高对羊毛纤维的黏附力，达到满意的上浆效果，必须要提高其取代度。但需要指出的是，淀粉与尿素在高温反应过程中会产生一定的化学交联，交联程度随取代度的增加而加大，从而使浆液黏度显著提高，显然对上浆不利;再者，反应程度越深就意味着对淀粉结构的破坏越大，分子量降低越多，这也不利于黏附力的增加。如果在氨基甲酸酯淀粉中再引入亲水性的磷酸酯基团，既能进一步提高浆液的水溶性和水分散性，达到提高对羊毛纤维黏附性能的目的，同时又可促进尿素的热分解，在一定程度上避免化学交联副反应的发生［7］。

2.4对浆纱力学性能的影响浆液温度对羊毛浆纱力学性能的影响如表3所示。与原淀粉和氨基甲酸酯淀粉相比较而言，采用复合变性淀粉进行低温上浆，能显著增加浆纱的断裂强度和耐磨次数，减伸率减少。淀粉经磷酸－氨基甲酸酯复合变性后，水分散性和水溶性得到改善，有利于提高淀粉的抗老化性能，提高对羊毛纤维的黏附性能，从而增强浆膜与纱体的结合程度，使之牢固被覆于经纱表面，改善浆纱表面光洁度，降低摩擦损耗，所以浆纱的耐磨性能提高;此外，和酸解淀粉相比较，减伸率有所降低，这是由于原淀粉大分子中引入亲水性的磷酸基和氨基甲酸基，使淀粉极性增强，亲水性能提高。同时，基团的空间位阻大，改善了淀粉分子的水分散性，提高了淀粉材料的韧性。

2.5对浆纱毛羽降低率的影响贴伏毛羽主要是借助于浆料对纤维的黏附性能来实现的，黏附力强则浆纱毛羽少。从表4可以看出，采用磷酸－氨基甲酸酯双变性淀粉上浆，即使浆液温度降低到60～80℃时，仍能显著降低浆纱的毛羽。正如前所述，这是由于这种变性方式能够提高淀粉糊的冷黏稳定性，以及显著增大对羊毛纤维的黏附力所致。

3结论

①淀粉经磷酸和氨基甲酸双酯化变性后，透光率得到明显改善，并且能够提高淀粉糊的冷黏稳定性，从而提高淀粉浆液的抗凝胶性能，保证羊毛纤维在低温条件下上浆时，仍能获得稳定的上浆率。②单一的磷酸酯化和氨基甲酸酯化变性均能提高淀粉对羊毛纤维的黏附性能，但提高的幅度有限。淀粉经双酯化变性后，能够显著提高对羊毛纤维的黏附性能，并且浆液温度的降低对黏附力不会造成明显影响。③采用磷酸－氨基甲酸酯化变性淀粉对羊毛经纱进行低温上浆，能显著改善羊毛浆纱的力学性能，降低浆纱的毛羽，获得满意的上浆结果。