（服装设计与工程专业论文）涤纶织物冰纹印花防染胶浆的研究.pdf

蜊删f j f y 18 7 9 芝岑g 摘要 蜡染，以其独特的冰纹印花而深受国内外广大消费者的青睐。但由于传统蜡 染方法上的局限性，使得蜡染仅局限于少数天然纤维织物上。本课题研究和开发 了一种冰纹防染试剂，它是以糯米淀粉、马铃薯淀粉为主要原料，以酯化玉米淀 粉为辅料的一种防染胶浆，从而在占化纤织物用量8 0 以上的涤纶织物上首次实 现了冰纹印花。 通过对天然淀粉相关性能的测试和分析，选用了三种认为可行的淀粉原料， 即糯米淀粉、马铃薯淀粉、酯化玉米淀粉，分别对其分子构成、浆液以及浆膜性 能进行了分析和研究，探讨了上述三种淀粉各自作为防染胶浆的优缺点。为了满 足涤纶织物防染胶浆的特殊要求，需要在一定粘度范围内对胶浆调配进行混合使 用。本研究以成纹性能较好的糯米淀粉为基准，加入马铃薯淀粉提高其防染性， 少量的玉米酯化淀粉以提高浆膜防水性及适度剥离性，初步制定出8 种浆液配 方。然后对其相关指标剥离强度、耐屈曲性、断裂强度以及伸长率进行测 试，并对其形成冰纹进行了评价。通过专家小组对冰纹风格的主观评价和模糊层 次法对膜性能的分析，选出最优防染胶浆组成。同时本研究利用优选出的胶浆配 方，通过具体涤纶织物冰纹印花的制作，介绍了该胶浆印花技术的应用和具体工 艺。此外，把淀粉酶和碱对织物上残余胶浆去除效果进行对比和分析，认为淀粉 酶更适合于涤纶织物上防染胶浆的去除，且不导致织物的损伤。 新型防染胶浆不仅实现涤纶纤维织物的冰纹印花，同时具有实施容易，可工 业化使用，成本低，可降解等特点。 关键词：蜡染；冰纹；淀粉；浆膜性质；主观评价；模糊层次分析法 a b s t r a c t b a t i k ，w i t hi t su n i q u ei c e c r a c k e dp r i n t i n g e f f e c ti s p o p u l a rw i t hg e n e r a l c u s t o m e r s h o w e v e r , t h ea p p l i c a t i o no fb a t i kw a sr e s t r i c t e dt os e v e r a lk i n d so f n a t u r a l f i b e r sw h i c hc a l lb ed y e di nl o wt e m p e r a t u r e s i nt h i sp r o j e c t ，an e wr e a g e n ta i m e df o r d e v e l o p i n gi c e c r a c k e dp r i m i n go fp o l y e s t e rf a b r i c ，w a sg i v e nw i t h m a i ni n g r e d i e n to f g l u t i n o u sr i c es t a r c h ，p o t a t os t a r c h ，a n dal i t t l e o fe s t e r - t u r n e dc o ms t a r c ha sa l l a d j u v a n t i tm a k e si tp o s s i b l et or e a l i z ei c e c r a c k e dp r i n t i n gi np o l y e s t e rf a b r i cw h i c h i sa c c o u n t e df o r8 0p e r c e n to fa l ls y n t h e s i z e df i b e r s t h r o u g ht h er e s e a r c ho nc o r r e l a t i v eq u a l i t i e so fn a t u r a ls t a r c h ，t h r e ek i n d so f p o s s i b l es t a r c hw a sc h o s e n ，n a m e l yt h eg l u t i n o u sr i c es t a r c h ，p o t a t os t a r c ha sw e l la s e s t e r - t u r n e dc o r ns t a r c h i no r d e rt om e e tt h es p e c i a ln e e do fp r e v e n t i n g - p r i m i n g r e a g e n t ，i ti sn e c e s s a r y t om i xt h r e ek i n d so ft h e s ep a s t e su n d e rt h ec o n t r o lo fc e r t a i n f l u i d i t y , a n db e h a v i o ro fe a c hs t a r c hw a sf o u n dd i f f e r e n t i nv i e wo fg o o da p p e a r a n c e o fi c e c r a c kp r i n t i n gg l u t i n o u sr i c es t a r c hw a sa c t e da sm a i ni n g r e d i e n t m e a n w h i l e ， p o t a t os t a r c h w a sa d d e di ns o m ep r o p o r t i o nf o rag o o dp r e v e n t i n gp r i n t i n g ， e s t e r - t u r n e dc o r ns t a r c hf o rd e s i r a b l ew a t e r - p r o o fq u a l i t ya sw e l la sm o d e s ts h e d d i n g o ff i l m t h e ne i g h tk i n d so fp a s t ep r e s c r i p t i o nw e r ea r r a n g e d ，a n dp e r t i n e n t c f i t e r o n - - - p e e l i n gs t r e n g t h ，b e a r i n gs t r e n g t ho ft h ec r o o ka n ds p l i ts t r e n g t ha n dt h e e l o n g a t i o nr a t e sw e r et e s t e d ，c o m b i n e dt h et w ow a y so fe v a l u a t i o nt oi m p r e s s i o no f i c ec r a c k e dp r i n t i n g ，e x p e r t ss u b j e c t i v ee v a l u a t i o na n df u z z ya n a l y t i ch i e r a r c h y p r o c e s s ，t h et w ob e s tp r e s c r i p t i o n sa r er e c o m m e n d e d t h e nt h r o u g hf i v e e m b o d i e d e x a m p l e s w i t ht h eb e s t p r e s c r i p t i o n ，t h ep r o c e s s i n g o fu s i n gt h i sn o v e l p r e v e n t i n g p r i n t i n gr e a g e n tw a si n t r o d u c e d b ya n a l y s i st h ee f f e c t o fa m y l a s ea n d a l k a l io nr e m o v et h es t a r c hp a s t e ，a m y l a s ew a sr e c o m m e n d e db e c a u s eo fi t s 鲥辩r d a m a g et of a b r i c t h ea p p l i c a t i o no fs t a r c hd y e i n g p r e v e n t i n gp a s t ew a sn o to n l yc o n t r i b u t e dt o r e a l i z ei c ec r a c k i n gp r i n t i n go nt h ep o l y e s t e rf a b r i c t h eo t h e ra g r e e a b l eq u a l i t i e s ， s u c ha se a s yo p e r a t i o n ，n a t u r a ld e g r a d a t i o no fd y e i n gd r a i n a g ea n ds a t i s f a c t o r yi c e c r a c k e de f f e c ta l s om a k ei tf e a s i b l ef o ri n d u s t r i a lp r o d u c t i o na tl o wc o s t k e yw o r d ：b a t i k ；i c e c r a c k e dp r i n t i n g ；s t a r c h ；q u a l i t yo ff i l m ；s u b j e c t i v ee v a l u a t i o n ； f u z z ya n a l y t i ch i e r a r c h yp r o c e s s 第一章绪论 目录 1 1 1 蜡染概况l 1 1 1 蜡染的染色原理1 1 1 2 蜡染的工艺流程1 1 2 蜡染制作中存在的主要问题2 1 2 1 蜡绘时的温度不易控制2 1 2 2 退蜡困难3 1 2 3 所用面料应用范围窄4 1 3 仿蜡染印花4 1 3 1 灰缬印花5 1 3 2 松香蜡染5 1 3 3 仿蜡纹印花5 第二章淀粉结构及浆膜的形成 7 2 1 淀粉的基本结构7 2 1 1 淀粉的分子结构7 2 1 2 淀粉的链结构及其影响8 2 1 3 淀粉的分类及制取8 2 2 淀粉成膜机理及影响浆膜形成的因素9 2 2 1 成膜机理9 2 2 1 影响浆膜性能的因素l l 第三章淀粉防染胶浆相关性质的研究1 3 3 1 实验1 4 3 1 1 实验材料及器材1 4 3 1 2 玉米酯化淀粉的制备1 4 3 1 3 胶浆的煮制1 4 3 1 4 浆膜的制作1 5 3 1 5 胶浆相关性质测试1 5 3 2 结果及分析。1 7 3 2 1 淀粉干粉性质测试1 7 3 2 2 胶浆性质测试1 9 3 2 3 浆膜性能测试2 l 3 2 4 不同淀粉浆膜的冰纹效果2 4 第四章防染胶浆的调配及其冰纹效果的评价 2 7 4 1 蜡的性能与蜡染冰纹风格2 7 4 2 新型防染胶浆配方的研究。2 8 4 2 1 实验材料及仪器2 8 4 2 2 胶浆的配置2 8 4 2 3 对浆液配方粘度和耐水性的检验2 9 4 2 4 浆膜断裂和脱落性能测试2 9 4 3 测试结果及分析2 9 4 3 1 浆液粘度及耐水性测试2 9 4 3 2 不同胶浆在涤纶织物上所形成的冰纹效果3 0 4 4 新型防染胶浆所成冰纹效果的评估3 l 4 4 1 新型防染胶浆冰纹效果的主观评价3 1 4 4 2 模糊层次法( f a h p ) 对新犁防染胶浆的冰纹风格评价3 2 4 5 冰纹评价的结论分析及规律的发现3 9 4 5 1 主客观评价的对比3 9 4 5 2 淀粉防染胶浆与蜡防染在冰纹风格上的对应关系3 9 第五章涤纶织物冰纹印花的制作4 1 5 1 涤纶织物染色4 l 5 1 1 涤纶纤维的染色性能4 1 5 1 2 涤纶织物冰纹印花对分散染料的选择4 2 5 2 新犁防染胶浆在涤纶织物上冰纹印花t 艺4 2 5 2 1 胶浆的配制一4 2 5 2 2 施加胶浆4 3 5 2 3 冰纹制作4 3 5 2 4 染色z 1 4 5 2 5 固色4 4 5 2 6 后整理4 5 5 3 涤纶冰纹印花织物制作实例4 5 第六章防染胶浆的去除 4 8 6 1 淀粉酶退浆一4 8 6 2 淀粉酶退浆与碱退浆对比实验4 9 6 2 i 实验材料及仪器4 9 6 2 2 实验验过程4 9 6 2 3 考核指标5 0 6 2 4 织物退浆效果定性分析5 l 6 2 5 结果与分析一5 l 第七章结论和展望 7 1 结论5 3 7 2 展望5 3 7 2 1 工业化推广经济上的可行性5 3 7 2 2 亟待解决的问题5 3 重参考文献。5 5 发表论文及获奖情况 致谢 s 7 5 8 第一章绪论 第一章绪论 冰纹印花即为蜡染，也称蜡缬，是一种古老而独特的防染印花技艺。它以其 独特的表现手法冰纹，而深受广大消费者的青睐。随着返朴归真潮流的盛行和 人们对个性化服饰的追求，蜡染产品已将民间艺术融于时代风尚中，蜡染印花织 物已成为极具民族特色和时尚风情的现代化产品，可广泛用于服装、服饰品及家 用纺织面料的各种装饰印花中。蜡纹印花因其特殊的纹理风格和不可复制的个性 化特点，已成为现代印染领域中的一个亮点，因而具有很高的附加价值和广阔的 市场开发前景。 1 1 蜡染概况 1 1 1 蜡染的染色原理 蜡染是一种民间传统的物理防染工艺，其实质是一种“蜡防染”技术，它是 利用蜡特有的拒水性能作为织物染色时的防染材料。蜡不溶于冷水，将熔化的蜡 涂绘在织物上，蜡冷却后对其搓揉，或浸染中通过染色搅拌使得蜡膜自然龟裂而 形成无规则的纹理。染色温度一般要在蜡的熔点温度以下，即4 5 以下，蜡才 能起到有效防染的作用。上蜡部位可利用蜡的拒染性而阻止染料染色，而在蜡碎 裂部位染液沿裂缝渗入，从而产生变化无穷、没有规律的冰纹印花效果。冰纹， 是蜡染艺术的灵魂，也是艺术家们发挥创作才能的一种表现手法昭3 。 传统的蜡防染材料是将石蜡和蜂蜡按不同比例混合蜡熔化后，在适当的温度 下用画蜡笔或蜡刷涂于已设计好图案的纯色织物上( 俗称“蜡绘”) ，待蜡冷却后 形成一层蜡膜，然后根据不同花稿和织物质地的情况，经过搓揉、敲打、折叠或 刮刻等机械处理( 俗称摔蜡或碎蜡) ，使蜡膜断裂，然后用靛蓝染料或冰 染料( 即纳托夫染料) 在低温条件下浸染染色。则有裂缝处，染液沿裂痕渗入织 物，进而到达纤维内部，而涂有蜡的部分织物被蜡封闭而与染液隔绝，保持了原 色而达到防染的作用，从而完成了整个蜡染染色过程口1 。 1 1 2 蜡染的工艺流程 目前蜡染产品有相当一部分来自于民间手工操作，通过以下流程可看出，其 工序相当繁多。 自织坯布洗涤一熨烫一手绘图案于布面一熔蜡手绘一搓揉蜡膜使断裂成纹 一封蜡( 织物浸水后干燥，多次反复乃至十次以上) 一靛蓝浸染染色一刮蜡一热 第一章绪论 水多次脱蜡一( 蜡回收) 一皂洗去除浮色一水洗一晾干或烘干一熨烫【4 , 5 1 随着现代工业的发展，部分蜡染生产已开始走向机械化生产。据调查，我国 最大的蜡染生产线上海某品牌生产企业，其生产设备及技术在国内蜡染领域 内较为领先，根据相关报道其蜡染工艺流程如下： 棉坯布煮练、漂白一开幅定型烘干一电脑控制上蜡车按设计图稿绘制熔蜡一 机械摔蜡制纹( 在轧辊机上施力n # t - 力) 一浸染染色一脱蜡( 多次热水、冷水交替 退蜡) 一蜡回收( 降温、过滤) 一皂洗一开幅一热定型干燥。 由此看来，尽管现代工业为蜡染生产提供了部分设备上的机械化，但对于传 统蜡染生产中的基本流程并没有简化。同时，蜡染生产中存在的实质性问题并没 得以解决。 1 2 蜡染制作中存在的主要问题 1 2 1 蜡绘时的温度不易控制 由于蜡纹效果与熔蜡的温度有着直接的关系，蜡绘时蜡液的温度不宜过高或 过低。熔蜡温度过高，蜡液流速较快，在织物表面形成蜡膜较稀薄，起不到防染 作用；熔蜡温度过低，蜡液无法渗透到织物内部，而堆积在织物表面，在搓揉时 容易脱落，同样也起不到防染的作用。最理想的蜡液是轻微冒烟，温度在1 0 0 以上为宜，绘在织物上蜡液略微渗透到织物反面璐。理论上蜡温可以设定为恒温， 但事实上无论是工业生产还是手工制作中，蜡液在输蜡管道传送或在使用过程中 温度会逐渐下降。如图卜1 所示，蜡绘开始时温度偏高，因而导致防染过度而不 产生纹理，蜡在使用过程中温度开始下降，在搓揉时蜡脱落较多而致使防染失败， 图案中的部份轮廓线条表现地并不清晰。绘蜡时熔蜡温度，将直接影响到冰纹印 花效果，决定着蜡染纹理的多少、清晰状况，因而增加了蜡染的难度。 2 第一章绪论 1 2 2 退蜡困难 图1 1 熔蜡温度对冰纹效果的影响 蜡染印花具有浓郁的民族特色和一定的艺术价值，深受国内外广大消费者的 欢迎，近年来我国蜡染出口量猛增，其中非洲市场中、低档次蜡染印花产品6 0 - - - , 7 0 被中国垄断。但蜡染生产中退蜡困难、蜡的回收率不高以及熔蜡易沾等问题， 使得蜡染企业面临着难以摆脱的困境。在蜡染生产中退蜡方式主要有沸水脱蜡 法、熨斗脱蜡法、干洗脱蜡法。退蜡方式的不同，蜡的回收率也不同，因而影响 到蜡染生产的整体成本h 1 。 ( 1 ) 沸水脱蜡法蜡染工业生产多采用沸水加热来退蜡，将染色后的蜡染 织物放在开水中进行沸煮，边煮边翻动织物使蜡熔化，由于熔蜡密度小于水的密 度，蜡浮在水面上。然后换用冷水冷却，熔蜡遇冷凝结，形成蜡片漂浮在水面， 此时可用滤勺取出，蜡因而得以回收，晾干可继续使用。但当织物涂蜡面积较大 时，一般需要多次沸水熔蜡，多次冷水凝结，如此反复直至蜡完全从织物上去除。 其整个过程耗能巨大，尤其对于多色蜡染生产，每次退蜡必须彻底，不能留任何 残留蜡在织物上，否则会影响到后一道工序的冰纹印花m 1 。此外，采用沸水退蜡 时常会有部分熔蜡沾附在其它触及物品上或排水管系统上，同积月累会造成下水 管道的堵塞。目前，国内有3 0 多条蜡染生产线，蜡染用蜡仅部分( 6 0 左右) 被 回收再次利用，其余的因沾污在其它物品上而无法回收，这给蜡染带来了严重的 不便。同时由于管道需要定期疏通，又提高了蜡染企业的运转成本。 ( 2 ) 热熔熨烫脱蜡法将染色后的蜡染织物放在两张吸湿性能良好的纸张 第一章绪论 中间，然后用熨斗或其他热压机其上加热熨烫，直到织物上的蜡膜随着温度的升 高而完全转移到纸张上，如此反复熨烫换纸，直至织物上的蜡完全去除干净。此 法虽省水节能，但退蜡效果普遍不彻底，因而仅适用于单色蜡防染印花。由于蜡 不能回收，同时又耗费掉大量纸张，因而工业上不常采用。 ( 3 ) 干洗法当某些织物不宜采用沸煮法或热熔熨烫法时，可把织物浸到 某些有机溶剂中除蜡，例如用四氯化碳或汽油等。使用这种方法可以将蜡去处得 很干净，但四氯化碳刺激性较强，对工作人员的伤害较大，而且成本较高。 总之，蜡绘时温度的不易控制、退蜡时的巨大浪费以及严重沾污等现象的存 在，长期以来一直困扰着蜡染生产企业。同时，随着人们对于蜡染产品的热衷有 增无减，解决蜡染制作中的这些问题亟待解决。 1 2 3 所用面料应用范围窄 尽管蜡染在丝织物、毛织物上已有初步的发展，但市面上蜡染产品仍以棉织 物为主。相对于化学合成纤维来说，棉织物自身存在着许多难以克服的缺陷，如 易起皱、身骨软等，使得蜡染服饰只能处于中低档产品。同时市场白色纯棉坯布 幅宽一般较窄( 多在9 0 1 4 0 c m ) ，这又限制了蜡染印花在各种装饰面料上的应 用，如目前一些家庭装饰用布、产业装饰用布，都需要织物幅面宽、悬垂性能好、 耐日晒等等，普通纯棉织物有时很难满足市场发展的这些需求。此外，棉织物容 易受潮发霉，特别是对于一些多雨地区，许多民间蜡染艺术珍品在收藏中失去了 原有价值。因而开发化纤织物上的冰纹印花对于蜡染艺术的进一步推广有着至关 重要的意义。 1 3 仿蜡染印花 自古迄今，人们对于蜡染印花的始终保持着极高的热忱。过去在石蜡还没有 充分发展起来的情况下，蜡染主要以蜂蜡为主。但中原地区蜂蜡来源稀少，蜡的 采集实属艰难。唐人顾况有采蜡一章专咏此事，“采蜡，怨奢也。荒岩之间， 有以纩蒙其身，腰藤造险，及有群蜂肆毒。哀呼不应，则上舍藤而下沟壑h 。 由此可知古人早已经开始寻找蜡的代用品。而且，在同样的印花生产量上，真蜡 染印花付出的劳动成本远高于其它印花方式的劳动成本。这表明在过去生产力极 度低下的情况下，蜡染印花不可能成为印染行业的生产主流，由于不能实现批量 生产，也就不能满足不断日益扩大的市场需求，因而也就不能成为社会性平民常 用服装面料的主要生产方式引。为了使蜡染能够得到进一步的拓展，多少年以来 人们一直坚持不懈地在摸索和探求蜡的替代品。 4 第一章绪论 1 3 1 灰缬印花 过去，古人为了寻找蜡的替代品，经过无数代人不断的摸索和尝试，终于发 现量人而面广、又为日常生活所用的淀粉浆糊具有一定的防染性能。将其涂在织 物上干燥后其浆膜具有防染作用，但由于淀粉浆膜在温水中少量溶解，其防染效 果远不及真蜡防染，因而用这种淀粉浆糊防染上色时，需要小心搅拌以防浆膜脱 落，更不能将其像蜡染那样，随意的碎膜产生冰纹，因而这种浆糊只起到防 染作用，而不产生冰纹印花纹理。后来，人们又发现在这种淀粉浆糊中加入石灰， 其所成糊料比原糊浆液性能稳定。但石灰的加入使得浆料程碱性，在唐代蚕丝面 料盛行的情况下，由于蚕丝蛋白纤维不耐碱，在丝绸灰缬印花中防染部位常出现 纤维的脆化，由于织物强度受损使得这一工艺的推广及应用受到限制3 。灰缬虽 失去了蜡染原有的冰纹独特风格，却朝着另一个方向缓慢地发展，演化为今天的 蓝印花布( 由于一般多采用靛蓝染色而得名) 。目前这种蓝印花布在市场上偶可 见到，但其图案印花受到浆液性能的影响，布面上常出现渗浆、图案不清或浆液 沾污等痕迹。 1 3 2 松香蜡染 现代印染科技围绕蜡染现存的问题，也有了许多新的突破。以前作为手工蜡 染防染材料的辅料松香在改性后，具有粘度大、易碎裂、防染性能好，解决 了蜡染脱蜡困难这一问题，现已广泛用于蜡染工业化生产。松香是一种天然树脂， 原料来自于可再生的松林资源松树中的松脂。松香是具有多种成分的混合 物，其中树酸脂含量占8 5 6 - - - - 8 8 7 ，常温下为透明而硬脆的黄色固体，软化 点在7 5 左右，结晶后熔点可达1 3 0 。松香可溶于多种有机溶剂，但不溶于 水。松香取代蜡作为防染试剂，其工艺操作与蜡防染基本一样，虽然使得退蜡难 度有所下降，但又为生产企业带来了新的问题。松香防染对环境的污染较大，染 色废液浓黑而有气泡，同时会散发出呛人的气味，使得环保问题逐渐锐化。由于 单一的松香蜡防染并不非常理想，它仍需要与少量的石蜡配合，用于工业中的批 量生产。由于松香只是蜡的半替代品，其适用对象也是天然棉纤维织物，因而在 面料应用上并没有太大的创新和进步n 0 1 2 。 1 3 3 仿蜡纹印花 随现代工业的发展，仿蜡染技术逐步得到发展和成熟。目前市面上常见的部 分冰纹印花布多是工业上仿蜡染印花产品。它是通过数码扫描把一些上乘的真蜡 染冰纹图案输入电脑，再以普通的印花方式印制在织物上n 3 一制。虽然其工艺操作 5 第一章绪论 简单，也可适用于不同的面料，而且能产生蜡染一样纹理，但整体印花效果不佳， 由于纹理线条边缘有时模糊不清使得整个图案细看不精湛。真蜡防染花布的一个 鲜明特征是正反颜色相差不大，而这种蜡纹仿制印花织物反面颜色明显比正面颜 色浅且泛白。同时蜡染印花很讲究叠色效果，可根据具体图案纹样在叠色处加刻 花筒另配一色，或利用染料本身的叠色效果而部分呈现深色，因而颜色层次感鲜 明。而仿蜡染印花由于蜡纹花筒较浅而难以做到这点，使得图案视觉感粗燥、刻 板，远不及真蜡染效果生动n 3 一 。由此可以看出仿蜡染印花技术并没有活灵活现 地体现出蜡染冰纹所具有的独特风格。据调查，目前仿蜡染印花制品销售状况并 不乐观，因而市场前景极其有限。 小结： 以上事实说明，蜡染冰纹印花生产无论在实际生产中，还是在面料使用上， 都存在着某些方面的不足，而各种仿蜡染印花技术均有待完善。因而不能满足目 前市场日益增长的需求。开发一种新的防染试剂、拓展蜡染印花所用面料的范围 显得尤为重要。 6 第_ 二章淀粉结构及浆膜的形成 第二章淀粉结构及浆膜的形成 鉴于传统蜡染存在着种种问题，本课题开发一种新型的冰纹防染试剂，它是 以糯米淀粉、马铃薯淀粉为主要原料，酯化玉米淀粉为辅料的一种环保型淀粉胶 浆。本课题所用防染胶浆，有别于传统灰缬印花的淀粉防染糊料，它不仅能产生 丰富多样的冰纹纹理，而且可用在占化纤织物用量8 0 的涤纶聚酯纤维上。其工 艺操作简单，只需要将胶浆均匀地涂覆在织物正面，待胶浆干燥后对膜进行机械 搓揉使其断裂成纹，采用分散染料热溶法上染颜色，通过高温压烫使染料分子升 华固色，然后选用淀粉酶去除浆膜即可。由于冰纹印花效果的好坏和浆膜的性能 有着直接的关系，因而本研究攻克的要点在于胶浆的调配。而对于防染胶浆的开 发和研制，是建立在对淀粉有关性能研究的基础上。 2 1 淀粉的基本结构 2 1 1 淀粉的分子结构 淀粉存在于高等植物的质体内，是植物光合作用而形成的一种高分子化合 物，一般以颗粒状存在，肉眼观其为白色粉末。淀粉的分子结构可以用通式 ( c 6 h 。0 5 ) n 表示，图2 - 1 为其分子结构示意图。 c 1 1 2 0 1 ! 图2 - 1 淀粉分子结构示意图 其中1 1 是聚合度( d p ) ，为不定数，随着淀粉种类的不同而不同，一般为8 0 0 - - 3 0 0 0 。淀粉的相对密度为1 4 1 5 左右，水分含量为1 0 - - - , 2 0 。淀粉属于高分 子碳水化合物，由单一类型的葡萄糖单元组成的多糖类物质，是右旋葡萄糖高分 子聚合物。淀粉在水中由不溶的颗粒变成胶状粘稠物的这一加热过程称之为糊化 n 引。在淀粉颗粒中有结晶区和无定形区，不同的淀粉其结晶度是不同的，因而水 溶液自由渗入颗粒内部的速度也不同，导致其糊化温度也就不同。由于淀粉颗粒 7 第二章淀粉结构及浆膜的形成 不溶或微溶于冷水，把水倒入淀粉中，搅拌后形成乳白色不透明的悬浮液，若对 悬浮液进行加热，则淀粉颗粒会吸水溶胀。随着温度的上升，吸收的水分会增多， 淀粉的体积会随之逐渐膨大。只有当达到淀粉糊化温度后，高度溶胀的淀粉颗粒 间才开始互相接触，浆液逐渐变成半透明状。 2 1 2 淀粉的链结构及其影响 大多数淀粉是由两部分组成：直链淀粉和支链淀粉。直链淀粉( a m y l o s e ) 可溶于热水，不含磷质，不容易生成糊，由“1 ，4 葡萄糖甙键连接的线型聚合 物组成，其聚合度约为1 0 0 - 6 0 0 0 。支链淀粉( a m y l o p e c t i n ) 是由右旋葡萄糖生成的 分支巨大分子，相对易溶解，其中含有一种磷酸酯，可生成糊，其主链以d ( 1 ， 4 糖甙键链接，支链以0 ( 1 ，6 糖甙键连接，平均聚合度为1 0 0 0 - - - 3 1 0 6 ，在淀粉 中约占7 5 左右。此外，还存在一个数量很少的中间级分，由低度支化的支链 淀粉和带有少量a 1 ，6 糖舂键的短支链的直链淀粉组成。淀粉之所以能够成为 一种良好的胶黏剂，就是因为其具备了可生成糊的支链淀粉，而直链淀粉的存在 又能促进其发生胶凝作用。 表2 1 直链淀粉和支链淀粉的比较 项目直链淀粉支链淀粉 分子结构直链分子支链分子 有一个还原末端基和个非还原有一个还原末端基和许多非还原末端 末段基 末端基基 碘着色反映深监色紫红色 吸碘量 1 9 2 0 酶法变性( 生物改性) 用各种酶处理淀粉，主要有仅一、7 一、p 一环 状糊精及直链淀粉等。 变性淀粉的性质一方面取决于原淀粉性质，这包括原淀粉的来源、物理形态、 直链与支链的比例、各成分含量、聚合度以及天然取代基等。另一方面取决于取 代的情况，这包括取代度、取代的类型、取代基的性质等等。原淀粉可用酸或酶 进行分解，会逐渐成为可溶性淀粉、糊精、葡萄糖和麦芽糖等物质。 2 2 淀粉成膜机理及影响浆膜形成的因素 2 2 1 成膜机理 将一定浓度的淀粉胶浆施加到织物或其它物体上，随着浆液中水分的不断蒸 发，在分子间力的作用下使得淀粉分子或颗粒不断的靠近，相互作用力较大的分 子聚集在一起形成新的颗粒，颗粒之间也逐步相互靠近。待水分蒸发到一定程度 9 第二章淀粉结构及浆膜的形成 在颗粒分布区域内形成不规则的空洞，由于空洞产生压力差及颗粒间弯曲面的附 加压强和分二f 间力的作用，淀粉颗粒间相互接触发生形变，最后彼此接触黏附在 一起，从而形成淀粉浆膜瞳。 物质的成膜能力实质上是该物质的内聚能力，也称为自粘性。任何一种物质 要有较高的自粘性必须具备两条件：其一是物质本身应具有较高的内聚强度；其 二是物质的两个表面接触时，能发生结合作用。在一切物质中，唯有高分子化合 物才同时具有上述两个条件。但是，要使两个高分子化合物充分结合，单纯接触 是不够的，至少要求在接触区域内的分子间能够完全地或部分地相互扩散或纠 缠，这种纠缠只能靠高分子化合物个别分子链节的移动来完成。可以设想，处于 物质表面的分子链的头部与尾部，由于热运动完全有可能扩散、渗透到另一物质 的表面中去，从而使两个高分子化合物结合起来。一般说来，这种结合较牢固， 它是胶浆自粘性的外在表现。 自粘性和其它恒温条件下自然发生的过程一样，都遵循公式( 2 - 1 ) 中的热 力学方程式。因此从热力学观点出发，自粘性也可看作一种扩散过程。 af=ah tas 公式( 2 1 ) 式中：f 一自由能 h 一内能 t 一绝对温度 s 一熵 如上所述，自粘性的最大值，并不是发生在两个物体表面刚丌始的接触，而 物质之间的结合力随着时间的增长可增大数倍。由于高分子化合物一空气界面的 消失而立即引起内能的减小，对自粘性的影响不大。高分子化合物自粘性主要是 链状分子及其链节的热运动，伎接触区逐步恢复了原有结构，并增大了熵值的结 果。 在含有成膜物质的淀粉浆液中，成膜物质都是在不同程度上以球形或类似球 形的粒子分散在水中的。这种分散体烘干成膜的过程可分为三阶段，即水分蒸发、 颗粒变形和高分子化合物分子的相互渗透和相互扩散。在胶浆成膜的第一阶段 中，水分不断蒸发使溶解在溶液中的物质浓度显著增大，分散体系中的粒子开始 接近和接触，形成浓度极大的分散体层，层中颗粒按照一定程序排列。成膜的第 二阶段是成膜物质颗粒开始变形，水继续从粒子间的空隙蒸发，球形高分子粒子 由于各种力的作用而相互接触，接触程度越来越紧密，将粒子挤压成多面体。水 分蒸发过程中，粒子间发生如图2 2 的变化，由此可以看出淀粉粒子间的距离随 着水分的蒸发而逐渐变小。 l o 成膜的第三阶段是聚合物分子的相互渗透与相互扩散。此时，水分基本被蒸 发掉，高分子粒子间紧密接触变形。同时，高分子化合物分子间相互渗透并扩散， 彼此纠缠在一起而粘合起来，最终形成大片的、坚牢的薄膜。 2 2 1 影响浆膜性能的因素 首先，随着浆液中水分的不断蒸发，淀粉分子间力使得淀粉分子或颗粒不断 的靠近。这些分子间结合力主要是：化学键、氢键与范德华力。织物施浆过程中， 不希望发生化学键的结合，主要是氢键及分子间力。氢键的键能比分子间力大， 但比化学键小得多。因此，在浆液分子中如具有可形成氢键的基团，有利于提高 粘附强度。对高聚物来说，显然更需要强调分子间力，因为分子间力具有普遍性 与加和性。当分子间力越大，产生的浆膜连续性越好，膜强度较高。相反，形成 的膜连续性差、膜性能脆弱而易断裂。影响淀粉分子间力的大小主要有以下几个 因素啪1 。 1 淀粉的分子量浆膜强度与淀粉的分子量密切相关。随着聚合度的增加， 浆膜强度增大，淀粉分子量只有高于一定数值时才能使浆膜具有一定的强度。但 这种状况并不是无限度的增加，最后浆膜强度都有一个极限值。当超过了这个极 限值之后，浆膜强度就不再随聚合度的增加而增大了。 2 ) 淀粉大分子之间的柔顺性高分子化合物的分子形状，会影响大分子链 的柔顺性和热运动，因而会影响到大分子链的扩散和缠结，所以也会影响到浆膜 性能。 3 ) 分子极性与高聚合物的结晶能力在常温下，只有非极性和弱极性的非 晶体高聚合物才具有优良的成膜性能。这是因为极性高聚合物的分子间力阻碍着 淀粉链节的热运动，使其成膜性不良；而晶态高聚合物中的链节均按一定的次序 排列，不允许链节的各部位发生剧烈的运动，故不具有成膜性能。 4 )内应力在成膜过程中，随着水分的不断蒸发浆液体积会逐渐收缩，最 第- 二章淀粉结构及浆膜的形成 终浆液将失去流动性，在织物表面形成浆膜。如果浆膜此时与织物是彼此分离的， 那么当浆膜中所剩余的水分继续蒸发时，浆膜就能够自由收缩，并不会在浆膜与 织物之1 1 日j 的界面上产生内应力。然而由于粘合作用，浆膜已经被固接在织物的表 面，不可能自由地进行收缩运动。所以，当水分继续蒸发引起浆膜体积收缩时， 浆膜沿平面各方向的收缩运动，必然会在纤维一浆膜界面上形成收缩内应力。此 外，鉴于浆膜与纤维的弹性模量、热膨胀系数一般是不同的，温度的变化以及织 物受力状况也会在界面上产生内应力。浆膜的内应力对于经纱浆膜的力学性能而 言是有害的，浆膜的内应力越大，浆膜强度和断裂伸长也就越差，但作为防染胶 浆，应力又是冰纹形成中不可缺少的因素。 5 )空气水分淀粉薄膜会与空气中的水分发生湿交换。当空气较干燥时， 薄膜放湿收缩，发硬发脆。当空气湿度较高时，薄膜吸湿膨胀，柔软略有弹性， 当湿度过高时，薄膜发软发粘。本研究中控制浆膜适当的回潮率对于增强膜的柔 韧性、冰纹的肌理以及防止浆膜的大块脱落是十分必要的。 小结： 以上分析表明，影响浆膜性能的因素很多，其中淀粉的分子结构、分子量、 内应力以及分子间力等，对浆膜的性能均有着不同的影响。同时，浆膜的性能将 影响到冰纹产生多少、冰纹的形态和及膜对染料的防染性能，是影响涤纶织物冰 纹印花胶浆防染效果和冰纹风格的重要因素，本课题将研究膜的性能与冰纹形成 的关系。 1 2 的边缘，影响图案轮廓线条的流畅性；当浆液的流动性过强时，上浆不易控制， 浆液易渗出，造成图案边糊参差不齐，因而浆液太浓稠或太稀薄均不利于胶浆的 刮涂操作。胶浆的流动性主要取决于浆液粘度，可通过测定浆液的粘度来确定浆 液的浓度。 2 ) 浆膜要具有适当的脱落性 即冰纹防染胶浆施加到织物正面上，干燥后要求浆膜与织物之间在机械搓揉 中要有适当的脱落。本研究既希望浆膜能脱落以保证有足够的冰纹产生，又不希 望其过分的脱落致使防染失败。浆膜脱落性能反应了胶浆与织物结合时黏附力的 大小，可通过测试胶浆对织物的剥离强度来量化考核。由于要使浆膜受力时既不 会大块脱落，也不会紧附在织物上不产生任何纹理，因而防染胶浆的剥离强度应 保持在一定的范围内。 3 ) 浆膜要有一定的柔韧性 柔韧性是影响冰纹制作和冰纹风格的一个重要因素。当浆膜不够柔韧性，即 过于硬脆，浆膜受力或变形时易碎裂，形成的裂纹粗短、硬直，风格粗犷刚劲而 不够细腻；当浆膜韧性过强时，浆膜不易碎裂，折叠搓揉时很难形成裂纹，或只 能形成细小、柔曲的纹理。浆膜断裂伸长率、伸长强度以及膜的耐屈曲强度均从 不同方面反映着浆膜柔韧性能。 4 ) 浆膜要具有良好的耐水性能 灰缬的出现，表明过去人们已发现淀粉浆膜具有类似于蜡的某些特性，即具 有一定的拒水或耐水性能。由于本研究针对于涤纶织物上的冰纹印花，使用的分 散染料仍需配成染液施加到织物覆浆面上，浆膜在短时间内还会与染液接触，因 而浆膜的耐水性能会影响到冰纹印花的防白效果。可通过对膜的吸水性能来考 核，浆膜吸水率越高，膜吸收染液并渗透染料的能力越强，其防白效果越差。相 反，吸水率越低，染液不易渗过浆膜而到达织物，膜可起到有效防染的作用。浆 第三章淀粉防染胶浆相关性质的研究 膜良好的耐水性能是对防染胶的一个基本要求，因而也是本研究考核的一个重要 指标。 事实上，冰纹形成效果是浆膜的柔韧性、脱落性以及膜的耐水性等因素相互 作用的一个综合结果。本研究在大量实验的基础上，筛选出糯米淀粉、马铃薯淀 粉和酯化玉米淀粉为防染胶浆成分，从上述几个方面来考察其各自作为涤纶织物 防染胶浆的可行性，并通过淀粉的分子结构对其进行了分析和解释。 3 1 实验 3 1 1 实验材料及器材 实验材料：淀粉有马铃薯原淀粉、糯米原淀粉和玉米原淀粉，市场采购。使 用的冰醋酸，醋酸酐均为分析纯。 实验仪器有：n d j 一7 9 型回转粘度计( 上海同济大学制造) 、y g 0 3 4 b q 3 剥离 强度仪( 上海瑞纺制造) 、k y k y 一2 8 0 0 环境扫描电镜( 北京中科制造) 和h d 0 2 6 n 型电子织物强力仪( 南通宏大制造) 。 本课题所用织物为白色涤纶长丝平纹织物，规格为：经纱捻度1 0 7 0 1 0 c m ； 经密3 6 4 根l o c m ；纬纱捻度1 0 2 7 1 0 c m ，纬密3 1 6 根l o c m ，实验前均经过漂洗、 熨烫等前处理。 3 1 2 玉米酯化淀粉的制备 将6 0g 玉米原淀粉加入5 0 0m l 三口瓶内，1 0r a i n 内将1 0m l 浓度1 m o l l 的醋酸酐滴入三口瓶中，再将1 0m l 浓度为l m o l l 的醋酸滴入上述三口瓶，同 时电动搅拌的条件下，于8 0 c 8 4 水浴中加热2h 3h 。反应液倾倒于大量 冷水中并搅拌，有黄色沉淀产生，过滤后用大量去离子水多次洗涤滤出物，至 p h 呈中性，6 0