第三章浆纱

第三章浆纱

概述： • 一、浆纱目的——提高经纱在织机上的可织性 • 说法一：增强、保伸、耐磨。 • 说法二：耐磨和贴伏毛羽。

上浆的积极作用： • 1. 增强、保伸、耐磨。一部分浆液浸透到纱线中的纤维之间，使其相互粘连，增强抱合力 • 2. 耐磨和贴伏毛羽。另一部分粘附于经纱表面，形成浆膜，以贴伏毛羽。 • 分批整经并轴为织轴。

二、工艺要求 1. 浆料必须具有足够的粘附力，成膜性要好，被覆、浸透成比例； 2. 浆料要具有较好的吸湿性，保证回潮率； 3.浆膜配方各组成应具有相容、物理化学性能应稳定； 4.易退浆，不污染环境； 5.浆轴卷绕成形良好； 6.浆料来源充足； 7.保证工艺所要求的上浆率、回潮率和伸长率。

调浆桶

第一节浆料 • 浆液性能：化学物理性能稳定，对纤维的亲和性和浸透性好，适度的粘度。 • 浆膜性能：对纤维的粘附性；强度、耐磨性、弹性、可弯性；适度的吸湿性，可溶性；防腐性。 • 浆料种类很多，按其作用分二大类： • 粘着剂——具有粘着力的材料，基本材料，称主浆料。 • 助剂——促进粘着剂发挥作用，并提高和改善浆液、浆膜的工艺性能，提高浆纱质量。辅助浆料。

一、粘着剂 • 粘着剂是一种具有粘着力的材料，它是构成浆液的主体材料。浆液的上浆性能主要由它决定。 • 浆纱用的粘着剂分为天然粘着剂、变性粘着剂、合成粘着剂三大类。 • 天然粘着剂：各种淀粉；植物胶、动物胶。 • 变性粘着剂：纤维素衍生物；淀粉衍生物；变性淀粉。 • 合成粘着剂：聚乙烯醇类；聚丙烯酸类。 • 生产厂常用三大浆料：淀粉（变性淀粉）、PVA、丙烯酸类

天然粘着剂 化学粘着剂合成粘着剂植物性动物性纤维素衍生物变性淀粉乙烯类丙烯酸类各种淀粉: 小麦淀粉、玉蜀黍淀粉、米淀粉、甘薯淀粉、马铃薯淀粉、橡子淀粉、木薯淀粉海藻类: 褐藻酸钠植物性胶: 阿拉伯树胶、白芨粉、田仁粉、槐豆粉动物性胶—鱼胶、明胶、骨胶、皮胶甲壳质—蟹壳、虾壳等变性粘着剂羧甲基纤维素(CMC)、甲基纤维素(MC)、乙基纤维素(EC)、羟乙基纤维素(HEC) 转化淀粉——酸化淀粉、氧化淀粉、可溶性淀粉、糊精淀粉衍生物——变联淀粉、淀粉酯、淀粉醚、阳离子淀粉接枝淀粉——淀粉的丙烯腈接枝共聚物，淀粉的水溶性接枝共聚物，淀粉的其它接枝共聚物聚乙烯醇(PVA) 乙烯类共聚物—醋酸乙烯-丁烯酸共聚物、乙烯酸-马来酸共聚物、醋酸乙烯-马来酸共聚物聚丙烯酸、聚丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、丙烯酸酯类共聚物

1.淀粉——三大浆料之一 1）概述 • 淀粉作为经纱上浆的主要浆料已有悠久历史。淀粉对亲水性的天然纤维有较好的粘附性，也有一定的成膜能力，基本上能满足这些纤维的上浆要求； • 淀粉的资源丰富、价格低廉； • 对环境的污染程度较其他化学浆料轻。

2）天然淀粉 —由-葡萄糖缩聚而成的高聚物 a.一般性质：物理性质：白色、微黄色的细腻粉末分子式：（C6H10O5）n 聚合度n：200-6000 结构式：淀粉有直链淀粉和支链淀粉两种。

b.淀粉的结构及性质比较： • 直链淀粉： — 1，4甙键联结；（含量一般为 20-25%左右），n＝250～4000。能溶于水，水溶液不很粘稠。在浆液中起增塑作用，浆液中起质的作用。遇碘变蓝色。 • 支链淀粉：除— 1，4甙键联结外，还有1，6甙键和少量的1，3甙键，显分枝态。n＝600～6000。（含量一般为 70-80%左右）。不溶于水，遇I2变紫色,在热水中膨胀，使浆液变得粘稠，形成粘度的主体。浆液不会凝胶，形成的浆膜脆弱，纱线吸附足够量的浆液，保证浆膜的厚度，在浆液中起量的作用。

直链淀粉 支链淀粉

常用淀粉中直链淀粉的含量： 糯米米小麦马铃薯玉米木薯橡子大麦豆子直链淀粉的含量％ 0 17 24 22 21 17 20 17 100

C.浆液的粘度 • 粘度的定义：浆液流动时的内摩擦力。是浆液的重要性质指标之一，直接影响浆纱的被覆和浸透。 • 粘度与经纱吸浆难易和吸浆量有着密切关系。要求它在浆槽内有一个恒定值即：粘度要稳定，以保证前后的上浆效果恒定。 • 粘度大：浆液粘稠，流动性差，浆纱被覆强，但浸透差； • 粘度小：浆液稀，流动性好，浆纱被覆差，但浸透好。

粘度的表示： • 绝对粘度--单位时间内各单位面积的液体移动单位距离时内部摩擦阻力。单位：泊 • 相对粘度--分散液体的绝对粘度与介质绝对粘度之比。 • 粘度的测量：实验室用粘度计等。生产中采用漏斗，测浆液从漏斗中漏完所需的时间，以需时间的长短来间接反映粘度大小。

淀粉在水中粘度变化比较复杂，随温度、时间而异。淀粉在水中粘度变化比较复杂，随温度、时间而异。

d.淀粉的上浆性质① 糊化： • 一般淀粉含多量支链淀粉，不溶于水。 • 常温下，吸收少量水分子，略有膨胀； • 当温度逐渐升高时，吸收水分数量增大，体积逐渐膨胀； • 继续加温，淀粉粒子开始破裂，直链淀粉从颗粒中流出，并溶于水中，此时为糊化开始温度； • 当温度继续升高至淀粉颗粒充分破裂，支链淀粉分散于水中，淀粉液变成具有粘性的粘稠物，粘度大致稳定下来，此时为完全糊化温度。 • 为稳定上浆质量，控制浆液对纱线的被覆和浸透程度，经纱上浆宜处于完全糊化阶段，即浆液粘度稳定阶段。淀粉液浓度↗，糊化温度↙，易糊化。

②粘度： 粘度稳定，上浆量稳定。开始加温，粘度迅速上升，达最高值时，持续升温，粘度下降→逐步趋于稳定。淀粉的粘度大，但热稳定性不够好。

③浸透性： 淀粉浆未经分解作用，在完全糊化阶段粘度过大，浸透性很差。须经分解剂分解作用Na2SiO3。此后，浆液分解、糊化加快、粘度稳定，且浸透性好。

④粘附性： 粘附纤维的性能，以粘附力大小表示。淀粉浆：对棉纤维、粘胶纤维等具有好的粘附性；合成纤维，如涤沦长丝等粘附差。（相似相容性）

⑤成膜性： 指浆膜的吸湿性、耐磨性、耐曲屈性、抗拉强度及断裂伸长等。淀粉浆比较脆硬，手感粗糙，浆膜强度大、弹性差、断裂伸长小。淀粉浆耐磨及耐曲屈性不如其他浆料，一般需加助剂减磨剂与柔软剂。（滑石粉和油脂）

淀粉浆优点： 淀粉是天然高分子聚合物，资源丰富、价格低廉、对环境无污染。由于其大分子中含有较多羟基，所以对纤维素纤维具有良好亲和作用。淀粉浆缺点：粘度大、不耐热、热稳定性差、对合成纤维粘着性差、成膜性相对比较差一些。

e.淀粉上浆应注意的问题 • 支链淀粉不溶于水，糊化后粘度稳定，一般采用高温上浆（95-98度）； • 淀粉聚合度高，分子量大，影响浸透性。所以，淀粉浆需添加分解剂，使部分支链淀粉裂解，降低粘度，提高浸透性； • 淀粉浆膜比较脆硬，浆膜强度大，弹性较差。因此，淀粉浆需加入适量柔软剂、吸湿剂，以增强浆膜弹性，改善成膜性； • 淀粉大分子中含有大量羟基，且具有较强的极性。根据“相似相容”原理，它对含有相同基团或极性较强的纤维材料有较高的粘附力，如棉、麻、粘胶等亲水性纤维。对疏水性纤维粘附力很差，所以，淀粉浆不能用于纯合纤的经纱上浆； • 淀粉浆易霉变，需加防腐剂。

3) 变性淀粉 – • 通过物理、化学或其它方式使天然淀粉的性能发生显著变化而形成的产品。各种变性淀粉的变性方式及变性目的

主要变性淀粉: a.酸解淀粉 • 变性机理：淀粉大分子中的甙键对酸很不稳定，遇酸后迅速发生水解反应，使甙键断裂， • 上浆性能：淀粉的聚合度下降，粘度也降低，浆液的流动性好，浸透性增加。

b. 氧化淀粉变性机理：—CH2OH → —CHO → —COOH淀粉中的甙键被强氧化剂氧化断裂，并使其羟基氧化成醛基和羧基。上浆性能：氧化后，淀粉大分子裂解，聚合度下降，粘度也降低，浆液的流动性好，浸透性增加；同时，由于羧基的存在，提高了浆液对亲水性纤维的粘附性。

c. 酯化淀粉 • 变性机理：淀粉大分子中的羟基与无机酸或有机酸都能发生酯化反应，形成酯化物。一般来说，可用任何已知的酯化反应的方法来实现，所得产物为淀粉酯衍生物。 • 上浆性能：淀粉酯的酯化程度以取代度表示。取代度表示淀粉的每个葡萄糖基环上羟基的氢被取代的平均数。由于每个葡萄糖剩基上有三个羟基，因此取代度的平均值在0-3之间。由于酯化淀粉的大分子中带有疏水性酯基，对疏水性合纤的粘附性、亲和力加强。

d. 醚化淀粉 • 变性机理：淀粉大分子中的羟基被各种试剂（醇、卤代烃等）醚化，所得产品叫淀粉醚衍生物。 • 上浆性能：取代度:醚化淀粉的醚化程度也用取代度表示。淀粉醚的亲水性和水溶性改善程度与取代基性能及取代度有关。淀粉醚浆液粘度稳定，浆膜较柔韧，对纤维素纤维有良好的粘附性。低温下浆液无凝胶倾向。具有良好的混容性。

e. 交联淀粉 • 变性机理：淀粉大分子间通过酯化、醚化等化学反应，形成与化学键连接的交联状大分子，即成为交联淀粉。 • 上浆性能：交联淀粉的聚合度增大，粘度增加，粘度的热稳定性好，一般用于以被覆为主的经纱上浆。也可用做混合浆料，与低粘度的合成浆料混合。

f. 接枝淀粉 是由合成低聚物接枝到淀粉大分子上形成。它可根据经纱上浆要求进行接枝改性设计，是一种有前途的变性淀粉。变性淀粉的种类很多，与天然淀粉相比，变性淀粉在水溶性、粘度稳定性、对合成纤维的粘附性、成膜性、低温上浆适应性等方面都有不同程度的改善。在经纱上浆中，变性淀粉的使用品种越来越多，使用比例、使用量也越来越大。

资料：我国变性淀粉实际使用量

当前，国际上纺织浆料中用得最多的仍然是变性淀粉浆料。美国为了节省劳动成本，他们主要是用不同规格的变性淀粉与聚乙烯醇混合的“组合浆料”形式。而欧洲仍然是使用以马铃薯淀粉为原料的变性淀粉与丙烯酸类浆料的混合浆。欧美主要国家所用的变性淀粉浆料中，酸解淀粉仍占80%以上。当前，国际上纺织浆料中用得最多的仍然是变性淀粉浆料。美国为了节省劳动成本，他们主要是用不同规格的变性淀粉与聚乙烯醇混合的“组合浆料”形式。而欧洲仍然是使用以马铃薯淀粉为原料的变性淀粉与丙烯酸类浆料的混合浆。欧美主要国家所用的变性淀粉浆料中，酸解淀粉仍占80%以上。

2.动物胶 动物胶属硬朊类蛋白质，是由各种氨基酸缩聚而成的天然高聚物，主要用于毛纱、粘胶丝、醋酸长丝等浆纱生产。 1）上浆性能： a. 水溶性：低温不溶于水，70度以上分子裂解能成为水溶液。

b. 浸透性： 浆液浓度的影响 -- 低浓时（1-2%），浆液粘度与浓度成正比。浓度增大后，粘度增加的速度很快，浆液的浸透性较差，需加入助剂以改善浸透性能。浆液温度的影响 -- 低温时，粘度较大，浸透性能差；浆液温度在65-80度之间时，粘度比较稳定；温度在90度以上时粘度下降。因此，适宜的上浆温度范围是65-80度。 c. 粘附性：对纤维素纤维和蛋白质纤维具有良好的粘附性。 d. 成膜性：浆膜硬、脆，配方中应加入柔软剂。 e. 霉变性：易霉变，配方中应加入防腐剂。 30~40度不宜久存，20度以下80度以上细菌繁殖慢。

3.纤维素衍生物 1) 纤维素与淀粉相似。利用葡萄糖基环中羟基的特性，可使纤维素发生酯化或醚化反应，以改变其物理化学性能。 2) 浆纱常用的纤维素衍生物浆料有羧甲基纤维素（CMC）钠盐。CMC是由碱纤维素用一氯醋酸经醚化反应制得。工业上常用的是其钠盐。

项目性能项目性能外观白色粉状或短纤维状粘度(2%，25℃) 400~600cP 取代度 0.7～0.8 PH值(1%，25℃) 6.5~7.5 有效成分(%) ≥90 比重 1.59 含氯化物(%) ≤7 薄膜断裂强度(kg/mm2) 3~5 含乙醇酸钠(%) ≤3 薄膜断裂伸长率(%) 10~20 上浆用CMC的规格与性能

3) CMC的上浆性能： 水溶性：取决于取代度。当DS>0.4时，CMC才具有水溶性。DS越高，水溶性越好。一般DS为0.7-0.8。粘度：用于经纱上浆的CMC粘度在400 - 600 cp 温度对粘度的影响：浓度对粘度的影响：酸碱度对粘度的影响：pH < 3，出现沉淀; pH = 5-9时，粘度稳定; pH >10，粘度略有降低。

粘附性： CMC分子中极性基团的引入对纤维素纤维具有良好的亲和力及粘附性。一般用于纯棉细特纱、涤棉纱的上浆。成膜性：浆膜光滑、柔韧，强度较高。浆膜易吸湿、发软、发粘，一般不作为主粘着剂。混溶性：能与各种淀粉、合成浆料及助剂进行均匀混合，是一种十分优秀的混溶剂。 CMC作为浆料的不足是: • 粘度变化较大，且不易控制； • 吸湿性较强，浆膜易发软发粘； • 对合成纤维的粘附性较差； • 含盐量高的粗制品对机件有腐蚀性。

4.聚乙烯醇（PVA）浆料——三大浆料之一 1）构成：由聚醋酸乙烯在甲醇中通过醇解而得。 • PVA的主要质量指标： • 聚合度（DP）:500--2000 • 醇解度（DH）:指制造PVA时聚醋酸乙烯中的醋酸根被羟基所取代的程度。当DH=98±1%，该PVA称为完全醇解PVA（FH-PVA）；当DH=88±1%，该PVA称为部分醇解PVA（PH-PVA）。

国产的PVA产品都以四位数来表示产品规格。PVA-1799，PVA-1788，PVA-0588表示。前两位数字的100倍即是这PVA的聚合度；后两位数字除以100即是醇解度。国产的PVA产品都以四位数来表示产品规格。PVA-1799，PVA-1788，PVA-0588表示。前两位数字的100倍即是这PVA的聚合度；后两位数字除以100即是醇解度。 • 台湾长春石油公司PVA产品规格。如：BP-14为部分醇解级，聚合度1400；BF-17为完全醇解级，聚合度1700； BF-17（W）为次完全醇解级，聚合度1700，醇解度92%。前两位字母代表醇解级，后两位数字的100倍为聚合度。W代表醇解度为92%的PVA。 • 国外较复杂，不同厂家代号不同，我国常用的日本可乐丽公司用三位数表示。1代表完全醇解级，2代表部分醇解级，6代表中间醇解级，第2、3数字的100倍为聚合度。如PVA-117，PVA-217，PVA-613。如PVA-205MB，MB代表少泡沫型；PVA-217SB,SB代表超少泡沫型。

2）PVA的一般性质： PVA为无味、无臭或淡黄色颗粒，成品也有粉末状、片状或絮状。 3) PVA的上浆性能： a. 水溶性---取决于其聚合度和醇解度。 • 聚合度的影响：一般聚合度n愈高溶解性愈差。当n=500时，在室温下即可溶解，当n=1700时，温度达80度以上才能溶解。 • 醇解度的影响：较为复杂。FH-PVA由于氢键的作用，水溶性很差，65-75度少量膨胀，沸水中且高速搅拌，1-2小时溶解。而PH-PVA因为有醋酸根的存在，则在40-50度温水中即能溶解。 PVA溶解度与醇解度关系

b. 水溶液的粘度 • 粘度-温度：在定浓条件下，粘度和温度的关系接近于反比； • 粘度-聚合度：一般聚合度愈高粘度亦愈高； • 粘度-醇解度：当DH=87%时，PVA溶液的粘度最小； • 粘度-时间：FH-PVA的粘度随时间的延长而增加，溶液呈凝胶状；PH-PVA溶液的粘度相对于时间的变化较稳定。

c. 粘附性——PVA对各种纤维的粘附性都比天然浆料为好。 FH-PVA对亲水性纤维具有良好的粘附性及亲和力，PH-PVA则略差； PH-PVA对疏水性纤维具有较好的粘附性，而FH-PVA较差。 d. 成膜性——PVA薄膜具有断裂强度高、断裂伸长大、弹性好、耐磨性好的特点。 • PVA聚合度越高，浆膜强度越高； • 当RH≥65%时浆膜柔韧； • PVA静止时有结皮现象； • PVA浆膜内聚力大于浆膜与经纱之间的粘附力，分纱时易破坏浆膜的完整性。

e.混溶性 混溶性是指两种组分的溶液能互相均匀地混和，即使静置一定时间后也不致分层的性能。 PVA与合成浆料等混溶性好，与淀粉混溶性差，易分层。 f.其它性能是理想的被覆材料，FH-PVA易起泡、结皮，浆膜的分纱性差，常混入CMC等改善。

5.丙烯酸类浆料——三大浆料之一 它们既有共性，又有个性，其个性取决于侧基。可分成三类：酸盐类、酰胺类和酯类。

第一代：聚丙烯酸甲酯 、聚丙烯酰胺及28#等。含固量8-14%。对疏水性纤维有良好的粘附性，浆膜柔韧，弹性好，水溶性、退浆性好；浆膜软，易再粘。 • 第二代：KD-318、AD浆等。含固量25%左右。，较第一代性能改善。 • 第三代：Vicol系列浆料。白色粉末状，含固量90%以上，较第二代性能改善，调浆方便。

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