一種環保型淀粉紡織漿料及其制備方法與流程

本發明屬于紡織漿料技術領域，涉及一種環保型淀粉紡織漿料及其制備方法。

背景技術：

如今，紡織工業正向著“綠色、環保”的方向發展，綠色漿料、綠色纖維逐漸被開發應用到生產當中。經紗上漿可提高紗線的耐磨性，減少毛羽，提高紗線的可織性。丙烯酸漿料，與淀粉類漿料、聚乙烯醇(PV A)漿料并列為紡織用三大漿料，其中淀粉是天然多糖類高聚物，漿料成膜性好，與天然纖維親和力強，易于退漿；但淀粉漿料漿紗強力不夠，不耐磨，而且與滌綸纖維親合力不夠；聚乙烯醇漿料漿膜強力大，柔韌性好，漿液流動性好，但聚乙烯醇難以退漿，且對環境污染大；聚丙烯酸漿料是丙烯酸類單體的均聚物、共聚物和共混物的總稱，其粘度較低、流動性好，對合成纖維有良好的粘附性，能與淀粉、PVA漿料很好地混用，適用于各類纖維的經紗上漿，但是聚丙烯酸漿料價格高昂，推高印染企業。聚丙烯酸類漿料和淀粉類漿料因生物降解性能良好，被公認為是環保型漿料，而作為主漿料的PVA，因其生物降解性較差，嚴重危害生態環境，因此被認為是環境污染漿料。目前，PVA已經被發達國家所禁用，我國也面臨著尋找PVA替代產品的難題，少用或不用PVA是紡織漿料的發展方向，中國棉紡織行業協會自1997年起，就開始倡導不用、少用PVA的上漿工藝。因此，無PVA添加新型環保漿料的研發亟待加強，對于我國紡織產業的良性發展具有重要的戰略意義。

納米技術近年來的異軍突起，在涂料、醫學、建筑等領域都發揮了巨大的作用，但應用于紡織漿料上的研究還不是很多，但它為紡織用漿料未來的發展帶來新的希望。無機納米粒子如納米TiO₂、納米SiO₂等具有具有比表面積大、界面性能好等優點，分散性、懸浮性、粘結性、增稠性和觸變性能優異，采用在淀粉或漿液丙烯酸中加入納米級無機漿料添加劑是替代PVA的一種可行方法，符合相關產業政策和行業發展方向。在淀粉或丙烯酸漿料中添加適量無機納米粒子所制得的新型聚合物/無機納米復合漿料可望極大地提高漿紗的拉伸強力、韌性、耐磨性以及分紗滑爽性，從而明顯改善紗線的綜合織造性能，對紡織業的發展具有極其重要的意義，從而產生良好的經濟效益和社會效益。

技術實現要素：

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種環保型淀粉紡織漿料及其制備方法，所述淀粉紡織漿料對環境友好，環保無污染。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

一方面，本發明提供一種環保型淀粉紡織漿料，其特征在于，所述紡織漿料按重量份計主要由以下原料制備得到：

其中所述改性淀粉為納米二氧化硅改性淀粉和糖化酶改性淀粉的混合物，其中，納米二氧化硅改性淀粉：糖化酶改性淀粉的質量比為(20-30):1。

在本發明中，利用糖化酶對淀粉進行酶解，能夠保留淀粉中的抗性淀粉，對非抗性淀粉進行改性，使得改性后的淀粉顆粒出現孔洞，減弱淀粉顆粒結構的內部氫鍵強度，顆粒形態更加圓滑，粒徑有所減小，且分布較為均勻，而納米二氧化硅有助于淀粉在漿料中的分散，一定程度上也提高了漿料的上漿性能，同時加入無機納米離子，能顯著改善淀粉漿膜表面和斷裂截面以及漿紗表面的平滑性和均勻性，不僅如此，三者相互作用，還可以增強紡織漿料的上漿效果，尤其是粘度熱穩定性、粘附力和漿砂斷裂伸長率。本發明選用有機硅消泡劑作為消泡劑，能夠有效地消除上漿過程中產生的泡沫，使漿料更充分的與織物接觸，提高上漿效率，節約漿料。

所述改性淀粉例如可以是40重量份、41重量份、42重量份、43重量份、44重量份、45重量份、46重量份、47重量份、48重量份、49重量份、50重量份、51重量份、52重量份、53重量份、54重量份、55重量份、56重量份、57重量份、58重量份、59重量份或60重量份。

所述無機納米粒子例如可以是5重量份、6重量份、7重量份、8重量份、9重量份、10重量份、11重量份、12重量份、13重量份、14重量份或15重量份。

所述有機硅消泡劑例如可以是3重量份、4重量份或5重量份。

所述動物纖維例如可以是3重量份、4重量份或5重量份。

所述蛋白氨基酸例如可以是8重量份、9重量份、10重量份、11重量份或12重量份。

所述聚丙烯酸酯例如可以是3重量份、4重量份或5重量份。

所述無機礦物粉例如可以是3重量份、4重量份、5重量份、6重量份、7重量份或8重量份。

所述酰胺例如可以是5重量份、6重量份、7重量份、8重量份、9重量份、10重量份、11重量份、12重量份、13重量份、14重量份或15重量份。

所述納米二氧化硅改性淀粉：糖化酶改性淀粉的質量比為20:1、21:1、22:1、23:1、24:1、25:1、26:1、27:1、28:1、29:1或30:1。

優選地，所述紡織漿料按重量份計主要由以下原料制備得到：

優選地，所述納米二氧化硅改性淀粉：糖化酶改性淀粉的質量比為(25-28):1，優選為27:1。

優選地，所述納米二氧化硅改性淀粉為將淀粉和納米二氧化硅混合后加入去離子水中，進行水解干燥提純后獲得。

優選地，所述淀粉：納米二氧化硅的質量比為(70-85):1，例如可以是70:1、71:1、72:1、73:1、74:1、75:1、76:1、77:1、78:1、79:1、80:1、81:1、82:1、83:1、84:1或85:1，優選為78:1。

優選地，所述糖化酶改性淀粉通過將糖化酶加入淀粉中進行酶解得到。

優選地，所述淀粉：糖化酶的質量比為(80-90):1，例如可以是80:1、81:1、82:1、83:1、84:1、85:1、86:1、87:1、88:1、89:1或90:1，優選為86:1。

優選地，所述無機納米粒子為納米碳酸鈣和/或納米二氧化鈦。

優選地，所述無機納米粒子的粒徑為10-30nm，例如可以是10nm、11nm、12nm、13nm、14nm、15nm、16nm、17nm、18nm、19nm、20nm、21nm、22nm、23nm、24nm、25nm、26nm、27nm、28nm、29nm或30nm，優選為13-25nm，進一步優選為20nm。

優選地，所述無機礦物粉為凹凸棒石粘土、膨潤土或蒙脫土中的任意一種或至少兩種的混合。

優選地，所述無機礦物粉的粒徑為30-70nm，例如可以是30nm、31nm、32nm、33nm、35nm、36nm、38nm、40nm、42nm、45nm、48nm、50nm、52nm、55nm、58nm、60nm、62nm、65nm、68nm或70nm，優選為45-60nm，進一步優選為53nm。

優選地，所述酰胺為尿素。

第二方面，本發明提供一種如第一方面所述的環保型淀粉紡織漿料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將配方量的改性淀粉和無機納米粒子加入反應釜，攪拌10-30nm；

(2)向步驟(1)的反應物料中加入有機硅消泡劑、動物纖維、蛋白氨基酸、聚丙烯酸酯、無機礦物分和酰胺，混合均勻后，升溫燒煮，常壓燒漿悶20-40min即可得到所述淀粉紡織漿料。

相對于現有技術，本發明具有以下有益效果：

(1)本發明選用有機硅消泡劑作為消泡劑，能夠有效地消除上漿過程中產生的泡沫，使漿料更充分的與織物接觸，提高上漿效率，節約漿料；

(2)本發明中納米二氧化硅改性淀粉、糖化酶改性淀粉和無機納米粒子相互促進，協同作用，提高了漿料的上漿性能，尤其粘度熱穩定性達到90％以上，粘附力達到54.3N以上，漿砂斷裂伸長率達到88％以上，漿膜斷裂伸長率達到89％以上，可見三者相互作用共同促進了紡織漿料的性能；

(3)本發明中，選用二氧化硅改性淀粉和糖化酶淀粉為原料制備紡織漿料，使得紡織漿料易降解，對環境友好，不污染環境，有廣泛的應用前景。

具體實施方式

下面通過具體實施方式來進一步說明本發明的技術方案。本領域技術人員應該明了，所述實施例僅僅是幫助理解本發明，不應視為對本發明的具體限制。

實施例1

在本實施例中，所述紡織漿料按重量份計主要由以下原料制備得到：

其中，所述納米二氧化硅改性淀粉：糖化酶改性淀粉的質量比為27:1，所述淀粉：納米二氧化硅的質量比為78:1，所述淀粉：糖化酶的質量比為86:1，所述納米二氧化鈦的粒徑為20nm，所述膨潤土的粒徑為53nm。

制備方法如下：

(1)將配方量的改性淀粉和無機納米粒子加入反應釜，攪拌20nm；

(2)向步驟(1)的反應物料中加入有機硅消泡劑、動物纖維、蛋白氨基酸、聚丙烯酸酯、無機礦物分和酰胺，混合均勻后，升溫燒煮，常壓燒漿悶30min即可得到所述淀粉紡織漿料。

實施例2

在本實施例中，所述紡織漿料按重量份計主要由以下原料制備得到：

其中，所述納米二氧化硅改性淀粉：糖化酶改性淀粉的質量比為20:1，所述淀粉：納米二氧化硅的質量比為70:1，所述淀粉：糖化酶的質量比為80:1，所述納米二氧化鈦的粒徑為10nm，所述膨潤土的粒徑為30nm。

制備方法如下：

(1)將配方量的改性淀粉和無機納米粒子加入反應釜，攪拌10nm；

(2)向步驟(1)的反應物料中加入有機硅消泡劑、動物纖維、蛋白氨基酸、聚丙烯酸酯、無機礦物分和酰胺，混合均勻后，升溫燒煮，常壓燒漿悶40min即可得到所述淀粉紡織漿料。

實施例3

在本實施例中，所述紡織漿料按重量份計主要由以下原料制備得到：

其中，所述納米二氧化硅改性淀粉：糖化酶改性淀粉的質量比為30:1，所述淀粉：納米二氧化硅的質量比為85:1，所述淀粉：糖化酶的質量比為90:1，所述納米二氧化鈦的粒徑為30nm，所述凹凸棒土的粒徑為70nm。

制備方法如下：

(1)將配方量的改性淀粉和無機納米粒子加入反應釜，攪拌30nm；

(2)向步驟(1)的反應物料中加入有機硅消泡劑、動物纖維、蛋白氨基酸、聚丙烯酸酯、無機礦物分和酰胺，混合均勻后，升溫燒煮，常壓燒漿悶20min即可得到所述淀粉紡織漿料。

實施例4

在本實施例中，所述紡織漿料按重量份計主要由以下原料制備得到：

其中，所述納米二氧化硅改性淀粉：糖化酶改性淀粉的質量比為23:1，所述淀粉：納米二氧化硅的質量比為82:1，所述淀粉：糖化酶的質量比為83:1，所述納米二氧化鈦的粒徑為13nm，所述膨潤土的粒徑為42nm。

制備方法如下：

(1)將配方量的改性淀粉和無機納米粒子加入反應釜，攪拌20nm；

(2)向步驟(1)的反應物料中加入有機硅消泡劑、動物纖維、蛋白氨基酸、聚丙烯酸酯、無機礦物分和酰胺，混合均勻后，升溫燒煮，常壓燒漿悶30min即可得到所述淀粉紡織漿料。

對比例1

該對比例與實施例1的不同之處僅在于，改性淀粉為普通淀粉，除此之外，其余原料與原料用量以及制備方法均與實施例1相同。

對比例2

該對比例于實施例1的不同之處僅在于，改性淀粉為糖化酶改性淀粉，除此之外，其余原料與原料用量以及制備方法均與實施例1相同。

對比例3

該對比例于實施例1的不同之處僅在于，改性淀粉為納米二氧化硅改性淀粉，除此之外，其余原料與原料用量以及制備方法均與實施例1相同。

對比例4

該對比例于實施例1的不同之處僅在于，納米二氧化硅改性淀粉：糖化酶改性淀粉的質量比為5:1，除此之外，其余原料與原料用量以及制備方法均與實施例1相同。

對比例5

該對比例于實施例1的不同之處僅在于，納米二氧化硅改性淀粉：糖化酶改性淀粉的質量比為40:1，除此之外，其余原料與原料用量以及制備方法均與實施例1相同。

對比例6

該對比例于實施例1的不同之處僅在于，所述淀粉：納米二氧化硅的質量比為65:1，除此之外，其余原料與原料用量以及制備方法均與實施例1相同。

對比例7

該對比例于實施例1的不同之處僅在于，所述淀粉：納米二氧化硅的質量比為90:1，除此之外，其余原料與原料用量以及制備方法均與實施例1相同。

對比例8

該對比例于實施例1的不同之處僅在于，所述淀粉：糖化酶的質量比為75:1，除此之外，其余原料與原料用量以及制備方法均與實施例1相同。

對比例9

該對比例于實施例1的不同之處僅在于，所述淀粉：糖化酶的質量比為96:1，除此之外，其余原料與原料用量以及制備方法均與實施例1相同。

對比例10

該對比例于實施例1的不同之處僅在于，所述納米二氧化鈦的粒徑為8nm，除此之外，其余原料與原料用量以及制備方法均與實施例1相同。

對比例11

該對比例于實施例1的不同之處僅在于，所述納米二氧化鈦的粒徑為33nm，除此之外，其余原料與原料用量以及制備方法均與實施例1相同。

對比例12

該對比例于實施例1的不同之處僅在于，所述膨潤土的粒徑為25nm，除此之外，其余原料與原料用量以及制備方法均與實施例1相同。

對比例13

該對比例于實施例1的不同之處僅在于，所述膨潤土的粒徑為75nm，除此之外，其余原料與原料用量以及制備方法均與實施例1相同。

對比例14

該對比例于實施例1的不同之處僅在于，原料中不含無機納米粒子，除此之外，其余原料與原料用量以及制備方法均與實施例1相同。

對比例15

該對比例于實施例1的不同之處僅在于，原料中不含有酰胺，除此之外，其余原料與原料用量以及制備方法均與實施例1相同。

對實施例1-4以及對比例1-15制備得到的紡織漿料進行性能測試，結果如表1所示。

表1

由表1的結果可以看出，本發明制備的紡織漿料具有很好的粘度熱穩定性和粘附力，上漿效果好，漿砂和漿膜的伸長率高。由實施例1與對比例1-11的對比可以看出，改性淀粉及無機納米粒子對于紡織漿料獲得很好的粘度熱穩定性和粘附力具有重要作用，各組分相互配合才能獲得良好的性能，且只有納米二氧化硅改性淀粉、糖化酶改性淀粉與無機納米粒子共同配合，相互促進才達到了本申請的效果。由實施例1與對比例12-15的對比可以看出，礦物粉的粒徑和尿素都對紡織漿料的漿膜性能造成了影響。

申請人聲明，本發明通過上述實施例來說明本發明，但本發明并不局限于上述實施例，即不意味著本發明必須依賴上述實施例才能實施。所屬技術領域的技術人員應該明了，對本發明的任何改進，對本發明產品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發明的保護范圍和公開范圍之內。