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基于微波场的浆纱用土豆淀粉接枝共聚合成 武海良“沈艳琴0 1 王耀“顾振亚2 ( 西安工程科技学院，西安7 1 0 0 4 8 ) ( 天津工业大学) 摘要：探讨r 基于盘渡场的土豆淀粉一丙烯酸丁醇接枝共蘩物的台成，用红外光谱进行r 表征，并研究r 接枝共聚物的经纱上浆性 能， 美键词：土豆淀粉丙烯酸丁酯接枝共聚物共聚合成镀渡辐射经纱上浆 中圈涪分类号：I s1 0 3 8 4 6 1 文献标识码：A 淀粉、P v A 和丙烯酸类浆料是纺织经纱上浆的 三大主浆料。P v A 具有良好的成膜性，且对疏水性纤 维有较强的粘着力，所以广泛应用于经纱上浆。但由 于P v A 的难以降解性，在上浆完毕清洗浆槽以及织 物印染前退浆后，随着污水排放对环境会造成污染， 所以P v A 已被认为是不洁浆料，浆料工作者一直在 努力寻求一种新的环保浆料来替代P v A 。丙烯酸类 浆料呈低浓高牯状态、浆膜坚而不韧、急弹性变形率 小、吸湿再粘性大，不能单独作为经纱上浆的主浆 料。淀粉来源广泛，被越来越多的用于纺织经纱上 浆。但原淀粉粘度大，形成的浆膜脆硬，对于疏水性 纤维粘附力差。为了改善淀粉的上浆性能，很多研究 者研究将对疏水性纤维具有良好粘附力的聚合物单 体与淀粉进行接枝共聚，使合成的接枝共聚物既具 有淀粉对亲水性纤维有良好粘附力的特点，又具有 高聚物对疏水性纤维具有良好粘附力的特点，从而 在对涤棉纱上浆时取代P v A 。关于接枝淀粉的研究 已经很多了，但这些研究主要集中在化学接枝方法 上。利用化学的方法对淀粉进行接枝，时问长，工艺 过程复杂，不易控制。有鉴于此，有一些研究人员采 用物理方法，如利用高能射线、7 射线等对淀粉 进行辐射，以产生自由基，使含有不饱和键的单体与 淀粉发生接枝共聚反应。 微波基于其高效、节能等特点，已被广泛地应用 本论义由西安市科委科技攻关项目经费资助，项目编号：G G 2 0 D 1 4 l 图见附图。 O1 aOt O口m O1 2 0l t 口 时闻- 1 n 附圈枯胶纤维处理液中s 嘎一色谱图 3 4 线性范围、精密度和检出限 在实验条件下，分析物与峰面积之间有良好的 线性关系，对同一溶液进行7 次平行测定，测得其相 对标准偏差( R s D ) ，结果列于表4 。 衰4 线性范国、精密度和检出限 组分s R D ，( ) 线性范围，( 啊·L 一) 赣出限，( 喵- L 一) 她。 2 4 6 砑i i 面一1 面一 3 5 结果与重量法的比较 重量法作为仲裁法，用其标定过的样品可看作是 标准样品，根据钒佃吣田一9 2 标准。对l O 个样品进 行重量法的标定后，又进行了离子色谱法的测定结 果列于表2 ，经类似于前述的w 检验和T 检验，重量 法与离子色谱法测得结果无系统误差。 4 结论 通过以上试验，建立了用离子色谱法测定粘胶 纤维中残硫量的方法，该方法快速准确，可用于粘胶 纤维的商品检验以及粘胶纤维工厂的在线检验。 参考文献 l 2 杨之札等纤雏素与粘胶纤维J 匕京：纺织工业m 版杜，l 蟠 A 【l 丑】蛳d m - 啷( A m 睛i 咖C b 酬i 嘶1 1 5 5I6 t I I s t ' N W w a 小岫棚D C 2 0 衄剐v 1 7 一l 蛳 c B r l 枷一1 9 9 3 粘胶短纤维 G B ，r I 明5 8 一1 9 9 2 粘腔长丝 s N I 啪5 9 一1 9 9 2 进口粘胶、富强短纤维检验规程 牟世芽等离子色谱北京：科学出版杜，1 9 8 6 王少明等氧瓶分解一离子色谱法铡定脱氨酸标准物质中的琉 第三次华东地区离子色谱协作会讨论文集，1 9 9 9 E 啦砌E ，M 皿J D w 姻 曲：hE 。k a ，吨- l l i c I l a l y 血d h 血叫咖dh I h 衄b A d 珥S d 1 9 7 8 ( 2 】：1 4 9 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark 在工业中。微波化学作为一门研究在化学体系中微 及其它试剂混合不匀，不利于反应的进行u 对于接枝 波场对化学反应的促进和改变作用的学科，已成为 单体为固相的聚合反应，可以在高速搅拌机搅拌下 目前迅速发展的前沿科学之一。1 9 8 6 年，加拿大 混合均匀，在固相下反应。而对于接枝单体为液相 I 丑。m i a n 大学化学教授G e t l y 。领导的课题组报道了 时，建议按下述方法进行。准确量取一定体积去离子 在常规条件下和在微波照射下水解、酯化、氧化和烷 水，充分溶解淀粉即可。然后按依次加入D M s o 、B A 、 基化反应的对比结果，发现在微波照射下反应速度A P s ，充分搅拌均匀后放人微波炉中辐射3 嘶抽。每次 比常规加热反应速度快了2 加倍。这一发现揭示 辐射l n d n 后取出，1 m i n 中后重新放人微波炉中辐 了在有机合成反应中微波的潜在价值，给有机反应 射，如此重复1 5 次。这样做主要是为了避免在微波 的研究注入了新的思想。同年，美国M e c ”大学化学 长时间辐射下，热对淀粉的作用。 家G i m m 领导的课题组也报道了在常规条件下和 1 2 2 反应产物的分离在微波辐射条件下反应 在微波照射下加成反应和莺排反应的结果，发现在 所得的反应物是土豆淀粉一丙烯酸丁酯接枝聚合 相同收率下，微波照射反应时间缩短很多。此外，微物、丙烯酸丁酯均聚物( 聚丙烯酸丁酯) 以及未反应 波技术应用在化学反应、化学分析等领域，具有简化完的土豆淀粉、丙烯酸丁酯的混合物。土豆淀粉及土 操作程序、减少有机溶剂使用量、提高反应速率及显豆淀粉一丙烯酸丁酯接枝聚合物不溶于丙酮，而丙 著降低化学反应废弃物对环境造成危害等优点。研烯酸丁酯均聚物( 聚丙烯酸丁酯) 和丙烯酸丁酯都溶 究探索在微波辐射条件下，经纱上浆用接枝淀粉的于丙酮。根据这一原理，用下述方法对反应产物进行 台成。分离。将反应产物烘干，取定量的烘干粗产物放置 微波辐射条件下，淀粉的接枝反应，有很多影响 于索氏提取器中，以丙酮为溶剂，抽提10 l 以上至恒 因素和评价指标值得研究，现主要研究微波辐射条重，除去丙烯酸丁酯均聚物( 聚丙烯酸丁酯) 和丙烯 件下，形成的土豆淀粉一丙烯酸丁酯接枝共聚物的酸丁酯。 引发体系、辐射条件及其表征。对于接枝效率和接枝 ，结里譬讨论 率等指标将在另文中加以探讨。 2 镉幂司¨叱 1 实验部分 1 1 仪器和试剂 1 1 1 试荆去离子水，丙酮( 分析纯) ，土豆淀 粉( 工业品) ，丙烯酸丁酯( B A ) ，过硫酸铵( A P s 、分析 纯) ，二甲基亚砜( D M s o 、分析纯) 。 1 1 2 主要仪器微波炉：渊z ，工作频率 2 4 删，输出功率O 脚：红外光谱仪：德国 P 脚N 一聊埘E R ；自制小样浆纱机。 1 2 实验方法 1 2 1 土豆淀粉一丙烯酸丁酯接枝共聚物的制备 1 ) 实验准备：称取一定量的土豆淀粉放人烘箱中烘 干，放人干燥器中待用。配置1 0 的一a o H 溶液，将 其加到丙烯酸丁酯中，充分混合均匀后用分液漏斗 分离。重复上述步骤5 次，即T 得到不含阻聚剂的丙 烯酸丁酯。将提纯后的丙烯酸丁酯放人密封瓶中，置 于阴凉通风出保存。2 ) 土豆淀粉一丙烯酸丁酯接枝 共聚物的制备：有资料报道，微波辐射下淀粉于法接 枝在固液非均相下反应，实验证明，对于接枝单体为 液相时，在圊液非均相下进行聚合反应，单体与淀粉 2 1 土豆淀粉丙烯酸丁酯接枝共聚物的表征 采用红外光谱对反应生成的接枝物和土豆淀粉 进行测试。图1 是土豆淀粉的红外光谱图，图2 是反 应后生成的接枝物的红外光谱图。从图1 和图2 比 如呻 3 0 卸1 O1 2 O 图I 土豆淀耪的红外光谱围 ml mM m 圈2 接枝共聚物的红外光谱圈 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark 较中可看出，在1 7 3 l 一1 处出现了明显的一! 一 特征吸收峰。由于使用的样品是被丙酮完全除去丙 烯酸r 酯均聚物( 聚丙烯酸丁酯) 和丙烯酸丁酯后的 产物，可以说明该特征峰是土豆淀粉与丙烯酸丁酯 在微波辐射下产生的接枝共聚物。 2 2 微波辐射法与化学引发剂法的比较 采用化学方法生产接枝淀粉时，使用的 I 发剂 种类很多。以K h O H D 。氧化还原体系作为引发 剂，将丙烯酸丁酯在玉米淀粉上接枝共聚的工艺流 程为：将一定量淀粉、水、乙醇、丙烯酸丁酯、高锰酸 钾和反应介质加入共聚反应三口烧瓶中，在N ：保护 下充分搅拌均匀。一定时间后，在所需反应温度下滴 人预定量的草酸，继续搅拌并通氮气至预定反应时 间，加入一定量的浓度为1 5 的o H 溶液，调整接 枝淀粉乳p H 为6 7 。减压抽滤、干燥后得接枝共聚 物o 】。可见，在微波辐射条件下，接枝过程要简单的 多，而且容易控制。 2 3 土豆淀粉一丙烯酸丁醋接枝共聚物的经纱上 浆性能 纱线的粘附力采用粗纱法“1 在Y G 0 6 5 N 型电子织 物强力测试仪上分别测试土甄淀粉和土豆淀粉一丙 烯酸丁酯接枝共聚物对涤棉粗纱的粘附力和伸长， 结果如表1 。 2 32 土豆淀粉一丙烯酸丁酯接枝共聚物的经纱 上浆性能将合成的接枝共聚物配置成1 0 含固量 的浆液，在实验室小样浆纱机上对涤棉1 3 t “纱线进 行经纱上浆，结果如下：1 ) 浆纱增强率、减伸率见表 2 ，浆纱增强率和减伸率计算方法见参考文献【4 。从 表2 中数据可计算出浆纱增强率为3 1 7 8 ，减伸率 为2 4 ，5 9 。2 ) 浆纱的耐磨性能见表3 。从表3 可看 出，浆纱的耐磨性能有很大程度的提高。3 ) 浆纱的毛 羽降低率见表4 。由表4 可计算出浆纱的毛羽降低率 为7 1 9 。 上述浆纱实验表明，在微波辐射条件下合成的 土豆淀粉一丙烯酸丁酯接枝聚合物具有较好的上浆 性能。 3 结论 1 在微波辐射F ，土豆淀粉与丙烯酸丁酯的接 墨! 圭星堡塑塑圭塞型二耍壁墼工塑堡堕苎窭塑型塑塑塑丝堕整堕立塑塑苎 实验收效 项日 平均值 1 23 4 56 7 891 0 丽丽五压蕊丽广j 广i i i 1 鬲i 、r 百i 了 粘附山( 接枝聚合物) ( c N ) 9 4 1 0 4 1 0 29 69 59 39 31 0 79 59 l9 7o 伸长( 土豆淀粉) ( )639 8989 9971 00 1 0 1 1 03 1 1 0 ¨198 堡苎! 堡堡堡笪竺! ! 兰!堡! ! ! ：! ! ! ：! ! ! ：! ! ! ：! ! ! ：! ! ! ：! ! ! ：兰! ! ：! ! ! ：! ! ! ：! 墨! 鏊竺擅塑至塑蔓丝曼 项目 1：34 警警789 。平均值 强- 打t 萎荔警荔鬈罴：鬟装誊鬈淼并： 一， 黪篓罢兰：；篓萎篓竺竺黧 塞! 鏊堑笪堕堕丝墼 项日 l234 擎警789l 。平均值 耐磨扶教 ；嚣：笔：芸竺芝：笔# 葛 注顶验仪磊丙i 两面冠否历玩一 壅兰墨竺盟垂翌煎堡 项日 ，2 ，。挚警7 。9 。平均值 原纱799 39O 9 2 9l97775 9 6 37 8 82 浆纱 l ，9I 9l 32 4282 8 2 729261 62 3 注：实验仪器为Y G l 7 I 毛羽测试仪纱线以l 米为一个长度单位，毛羽长度谴定为3 孟。 枝聚合，时间短，无污染。聚合过程易 于控制。 2 对于接枝单体为液相情况下， 微波辐射的引发体系是完成接枝聚合 的关键。 3 从经纱l 二浆实验看，接枝共聚 物在涤棉纱上浆中具有较好的效果。 对接枝工艺进一步优化，可以继续改 善浆纱性能。 参考文献 l 张宏梅等微波在淀粉改性中的应用现代化 工2 0 0 l ( 5 ) ：6 0 6 2 2 沙耀武等，微波促进的有机反应精细石油化 工，2 0 0 0 ( 6 ) ：2 l 3 张宏伟等删烯酸丁酯接枝淀船浆科的研制及 上浆性能分析吉林工学院学报2 0 0 0 ( 9 ) ： 5 l 5 3 4 中国棉纺织行业协会浆科牛产应用部常用纺 织浆料质最与检测1 4 7 一1 4 8 1 5 5 一1 5 6 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark