棉纱的上浆性能研究毕业论文.doc

安徽工程大学机电学院毕业设计（论文）棉纱的上浆性能研究毕业论文目 录引 言4第1章 概 述5 1.1 Coolmax纱的概述51.1.1coolmax的来源51.1.2性能介绍51.2浆料的种类与发展趋势5第2章 浆纱的原理与工艺原则142.1浆纱目的和要求142.2浆液配方与调浆152.3上浆工艺流程及原理202.4提高浆纱产质量的技术措施21第3章 浆纱实验233.1实验的目的、原料及仪器233.2实验内容23第4章 浆纱性能测试264.1毛羽测试264.2耐磨性能测试264.3强力性能测试274.4本章结论28结论与展望29致谢30参考文献31附录32 引 言 Coolmax 纤维是美国杜邦公司开发的一种具有四凹槽截面结构的新型聚酯纤维。独特的异型截面, 使该纤维具有强烈的毛细作用, 能在人体出汗时迅速地将汗水排至织物表面, 而且由于这种纤维的比表面积较大( 比同旦普通圆形截面大19.8%) , 当汗水排至织物表面时, 能快速蒸发 。此外, 由于该种纤维之间的空隙较大, 在将湿气排出的同时, 还能导入空气, 使人感觉干爽和舒适, 成为内衣、夏季织物和运动服的理想原料之一。浆纱工序是Coolmax 织物开发的关键和重点。Coolmax 纤维属于疏水性纤维, 浆液对纤维的粘附性相对较低, 而其独特的截面会增加对浆料的吸附能力, 又要求所用浆料是可降解的。因此, 只有对其浆纱工艺进行认真分析研究, 才能确保浆纱质量。第1章 概 述1.1coolmax的概述 Coolmax是杜邦公司独家研究开发的功能性纤维，不仅截面形状独特-四管状，又是中空纤维，而且纤维的管壁还透气。正是由于这种纤维的独特物理结构，导致了它的吸湿、排汗、透气特性，也就是面料有很好的毛细效应。可随时将皮肤上的汗湿抽离皮肤，传输到面料表面从而迅速蒸发，使皮肤保持干爽和舒适。通过CoolMax功能性纤维面料与其它面料干燥率的比较，发现无论在短时间或较长时间内，CoolMax功能性纤维面料的干燥速率都明显好于其它面料，CoolMax功能性纤维面料的干燥率差不多是棉的2倍。将CoolMax功能性纤维面料应用于牛仔织物上，其强大的透气性和良好的吸湿控制，将使穿着者的皮肤保持干燥，减少体能消耗，使出汗不再成为一个扰人的课题。 1.1.1coolmax纱的来源 CoolMax® 是杜邦公司研制的、专利技术的四管道纤维材料。四管道 纤维及纤维之间形成最大的空间，保证最好的透气性，把皮肤表面散发的湿气快速传导至外层纤维。纯棉与其相比虽可吸汗，但其排汗能力不高，而普通化纤在吸汗的能力上有很差，CoolMax® 纤维在吸汗和排汗方面都很出色。CoolMax® 纤维材料可用于衬衫、裤子、袜子、内衣、帽子、背包。1.1.2coolmax纱性能介绍 人在运动或做其他活动时，人体常常会产生汗水与湿气，天冷时汗水让你感到寒冷不适；汗水和湿气更使人闷热难受。杜邦公司高科技纤维COOLMAX是通过四管道纤维迅速将汗水和湿气导离皮肤表面，并向四面八方分散，让汗水挥发更快，时刻保持皮肤干爽舒适。于是人体流汗，皮肤表面与服装都不留汗。持久舒爽透气，冬暖夏凉，倍感轻松。特点：1.可以把身体产生的热湿气导出，调节身体温度，既产生热 调节效应，使你保持凉爽。 2.快干，干燥速度是纯棉的5倍。 3.耐久，易护理，允许多次洗涤、不缩水、不变形，不霉变。 4.感觉柔软、舒适、透气，不会带来皮肤的不适。1.2浆料的种类和发展趋势 经纱上浆是纺织生产中的一道关键工序. 随着科学技术的发展, 各种新型纤维相继问世,新型高速织机也如雨后春笋. 纺织产品的更新换代, 品种的不断发展和新技术的广泛应用, 促使经纱上浆技术也在日益更新, 不断前进.经纱上浆的三大要素是浆料、浆纱设备和浆纱工艺, 三者相辅相成. 好的浆纱不仅要靠好的浆料和配方, 也要靠先进的浆纱工艺和设备, 而浆料的选择与配合却起着决定性的作用. 随着纺织工业的发展, 合理选择现有浆料, 积极开发新浆料, 研究科学的浆液配方, 既要满足浆纱工艺的要求, 又要节约能源, 减少环境污染, 降低浆纱成本, 这是一项十分重要的技术工作。 1.2.1浆料的分类 经纱上浆所用的浆料主要有淀粉、聚乙烯醇(PVA ) 和丙烯酸类三大类. (一)淀粉 淀粉作为主粘着剂，在浆纱工程中应用已有很久的历史。它具有良好的上浆性能，并且资源丰富，价格低廉，退浆废液易处理，也不易造成环境污染。目前，浆纱生产中广泛使用的淀粉粘着剂一般为天然淀粉和变形淀粉。 1.天然淀粉 天然淀粉（以下简称淀粉）有很多种，纺织生产中常用的为小麦淀粉、玉米淀粉、马铃薯淀粉、米淀粉、木薯淀粉等。 （1）淀粉的一般性质 淀粉是葡萄糖的高聚体，水解到二糖阶段为麦芽糖，完全水解后得到葡萄糖。淀粉有直链淀粉和支链淀粉两类。直链淀粉含几百个葡萄糖单元，支链淀粉含几千个葡萄糖单元。在天然淀粉中直链的约占2226，它是可溶性的，其余的则为支链淀粉。当用碘溶液进行检测时，直链淀粉液呈显蓝色，而支链淀粉与碘接触时则变为红棕色。 淀粉是植物体中贮存的养分，存在于种子和块茎中，各类植物中的淀粉含量都较高，大米中含淀粉6286，麦子中含淀粉5775，玉蜀黍中含淀粉6572，马铃薯中则含淀粉1214。淀粉是食物的重要组成部分，咀嚼米饭等时感到有些甜味，这是因为唾液中的淀粉酶将淀粉水解成了二糖-麦芽糖。食物进入胃肠后，还能被胰脏分泌出来的淀粉酶水解，形成的葡萄糖被小肠壁吸收，成为人体组织的营养物。支链淀粉部分水解可产生称为糊精的混合物。糊精主要用作食品添加剂、胶水、浆糊，并用于纸张和纺织品的制造(精整)等。 （2）淀粉浆的粘度 淀粉浆（俗称淀粉糊）是片剂中最常用的粘合剂，常用8%15%的浓度，并以10%淀粉浆最为常用；若物料可压性较差，可再适当提高淀粉浆的浓度到20%，相反，也可适当降低淀粉浆的浓度，如氢氧化铝片即用5%淀粉浆作粘合剂。淀粉浆的制法主要有煮浆和冲浆两种方法，都是利用了淀粉能够糊化的性质。所谓糊化(Gelatinization)是指淀粉受热后形成均匀糊状物的现象(玉米淀粉完全糊化的温度是77)。糊化后，淀粉的粘度急剧增大，从而可以作为片剂的粘合剂使用。具体说来，冲浆是将淀粉混悬于少量(11.5倍)水中，然后根据浓度要求冲入一定量的沸水，不断搅拌糊化而成；煮浆是将淀粉混悬于全部量的水中，在夹层容器中加热并不断搅拌(不宜用直火加热，以免焦化)，直至糊化。因为淀粉价廉易得且粘合性良好，所以凡在使用淀粉浆能够制粒并满足压片要求的情况下，大多数选用淀粉浆这种粘合剂。 淀粉的粘度是描述浆液流动时的内摩擦力的物理量。粘度是浆液重要的性质指标之一，它直接影响了浆液对经纱的被覆和浸透能力。粘度越大，浆液越黏稠，流动性越差。这时，浆液被覆能力加强，浸透能力削弱。上将过程中，粘度应保持稳定，使上浆量和浆液对纱线的浸透与被覆程度维持不变。 （3）淀粉浆的浸透性 未经分解剂分解作用的淀粉粘度很高，浸透性极差，不适宜经纱上浆实用。经分解剂分解作用后，部分支链淀粉分子链裂解，浆液粘度下降，浸透能力得以改善。 （4）淀粉浆的粘附力 淀粉大分子中含有羟基，因此具有较强的极性。根据“相似相容”原理，它含有相同基团或及性较强的纤维材料有高的粘附力，如棉、麻、粘胶纤维等亲水性纤维，相反，对疏水性纤维的粘附力就很差，不能用于纯合纤的经纱上浆。 （5）淀粉浆的成膜性 淀粉浆的浆膜一般比较脆硬，浆膜强度大，但弹性较差，断裂伸长小。玉米淀粉的浆膜机械性能优于小麦淀粉，其强度较大，弹性也稍好，因此玉米淀粉上浆效果比小麦淀粉好。但是，玉米淀粉浆膜手感粗糙，上浆率不宜过高。 天然淀粉的缺点： (1)淀粉大分子链是有环状结构的葡萄糖剩基构成的，大分子的柔顺性差，玻璃化温度高，所成的浆膜脆硬； (2)由于淀粉的分子链较大，流动性较差，在较低浓度时，流动性就开始表现很差，上浆过程中对纱线的渗透能力低。相对而言，淀粉浆料粘度很大，且粘度不稳定，随时间的延长，有较大的波动； (3)淀粉浆料的调浆时间较长，且易凝胶。 2.变性淀粉 天然淀粉虽资源丰富、价格低廉，但其上浆性能不能令人满意，常需用各种辅助浆料加以弥补，或运用物理、化学、生物方法使淀粉变性，或与其他浆料混合使用。 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。 表1-1 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：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 接枝淀粉是一类新型的变性淀粉，它是天然高分子化合物与合成聚合物用化学键彼此联结而成的一种共聚物。 其反应机理为：用化学方法或物理方法首先在淀粉的大分子上产生游离基(自由基)，然后将高分子聚合物接上形成支链，其分子结构可用下列模型表示，如图1-1所示： 图中AGU为葡萄糖剩基，M表示接枝上去的聚合物链节，通常循环次数为10一30。因淀粉分子上接入了大分子支链，如乙烯或丙烯类单体，改善了淀粉的粘接能力 接枝淀粉的反应过程为自由基聚合反应，是通过化学方法或物理方法首先在淀粉的大分子上产生游离基(自由基)，然后接上高分子聚合物的链而形成支链。 接枝支链的形成，在反应的过程中经历链引发、链增长和链终止三个阶段，其反应历程如下所示： (二)聚乙烯醇（PVA）聚乙烯醇，有机化合物，白色片状、絮状或粉末状固体，无味。溶于水，不溶于汽油、煤油、植物油、苯、甲苯、二氯乙烷、四氯化碳、丙酮、醋酸乙酯、甲醇、乙二醇等。微溶于二甲基亚砜。聚乙烯醇是重要的化工原料，用于制造聚乙烯醇缩醛、耐汽油管道和维尼纶合成纤维、织物处理剂、乳化剂、纸张涂层、粘合剂等。1. 性质：白色片状、絮状或粉末状固体，无味。 聚乙烯醇1792简称PVA 1792,白色颗粒或粉末状。易溶于水，溶解温度7580。其他性能基本与PVA1788相同。用作乳液聚合的乳化稳定剂。用于制造水溶性胶粘剂。贮存于阴凉、干燥的库房内，防火、防潮，聚乙烯醇1799又称浆纱树脂(Sizing resin)，简称PVA1799。白色或微黄色粉末或絮状物固体。玻璃化温度85，皂化值312mgKOH/g。溶于9095的热水，几乎不溶于冷水。浓度大于l0%的水溶液，在室温下就会凝胶成冻，高温下会变稀恢复流动性。为使粘度稳定，可于溶液中加入适量的硫氰酸钠，硫氰酸钙、苯酚、丁醇等粘度稳定剂。PVA1799溶液对佣砂引起凝胶比PVA17-88更敏感，溶液质量的01%的硼砂就会使5%PVA1799水溶液凝胶化，而引起同样浓度PVA 1788水溶液凝胶化的硼砂量则需1%。对于相同浓度、相同醇解度的聚乙烯醇水溶液，硼砂比硼酸更易发生凝胶。PVA1799比PVA1788对苯类、氯代烃、酯、酮、醚、烃等溶剂的耐受能力更强。加热至100以上逐渐变色,150以上时很快变色,200以上时将分解。聚乙烯醇加热时变色的性质可以通过加入05%3%的硼酸而得到抑制。耐光性好，不受光照的影响。具有长链多元醇的酯化、醚化、缩醛化等化学反应性。通明火会燃烧，有特殊气味。无毒，对人体皮肤无刺激性。 2.PVA的上浆性能 溶解性：PVA溶于水，水温越高则溶解度越大，但几乎不溶于有机溶剂。PVA溶解性随醇解度和聚合度而变化。部分醇解和低聚合度的PVA溶解极快，而完全醇解和高聚合度PVA则溶解较慢。一般规律，对PVA溶解性的影响，醇解度大于聚合度。PVA溶解过程是分阶段进行的，即：亲和润湿一溶胀一无限溶胀一溶解。 成膜性：PVA易成膜，其膜的机械性能优良，膜的拉伸强度随聚合度、醇解度升高而增强。 粘接性：PVA与亲水性的纤维素有很好的粘接力。一般情况，聚合度、醇解度越高，粘接强度越强。 热稳定性：PVA粉末加热到100左右时，外观逐渐发生变化。部分醇解的PVA在190左右开始熔化,200时发生分解。完全醇解的PVA在230左右才开始熔化,240时分解。热裂解实验表明：聚合度越低，重量减少越快；醇解度越高，分解时间越短。 混溶性：聚乙烯醇具有良好的混溶性，在与其他浆料混用时，能良好均匀地混合，混合液比较稳定，不易发生分层脱混现象。但与等量的天然淀粉混合时很易分层，使用时应十分注意。 (三）丙烯酸类浆料 1.丙烯酸类浆料概况 聚丙烯酸类浆料（Polyacrylate Sizing Agent)在国内纺织行业使用，至今还不到三十年；由于它对各种纤维的优良粘附力，已使它成为国内外纺织上浆工作者注意的焦点之一。国内已有不少地区和工厂在生产和使用丙烯酸类浆料，一些工业发达国家的浆料商向我国市场推销的主要商品也是这类浆料。1995年世界丙烯酸酯的生产能力约为264.92万吨/年，美国、德国和日本为最大的生产国，三国的总生产能力占世界总生能力的63.07。在世界众多的丙烯酸及酯的生产厂商中，BASF公司以64.6万吨/年(不包括新建装置)位居榜首，占世界总生产能力的24.38。我国丙烯酸及其酯类产品的生产起步较晚（20世纪60年代），生产能力、产量都较小。1984年北京东方化工厂引进日本技术，建成年产4.5万吨丙烯酸装置，从此我国丙烯酸酯工业有了长足发展。目前国内主要生产厂家有北京东方化工厂、吉化公司、上海高桥石化公司等，生产工艺均采用丙烯二步氧化法。目前我国丙烯酸年产能力为15万吨，丙烯酸酯年产能力为15万吨。但按国内市场需要仍有4万吨的缺口，需进口来弥补。据预测，到2005年我国对丙烯酸及其酯类产品需求量为38万吨，其中化纤用需求量为4.5万吨，纺织用4万吨，皮革用3万吨，涂料用7.5万吨，胶粘剂用9万吨，其它为10万吨，依目前装置开工率难以满足国内需求。由于聚乙烯醇（PVA）的上浆性能上的缺陷和环境保护问题看，研究与开发丙烯酸类浆料也是势在必行。从环境保护的角度考虑，丙烯酸酯浆料是今后发展的重要方向之一。欧洲不少纺织厂经纱上浆的浆料配方模式已是：变性淀粉+丙烯酸类浆料+少量柔软剂。2. 上浆性能 1)粘附性与成膜性 - 对疏水性纤维具有优异的粘附性，成膜性好。浆膜具有弹性，伸长大，强度较低。 2）水溶性和混溶性 - 水溶性主要取决于取代基团的极性及数量。与淀粉、CMC、PH-PVA的混溶性好，与FH-PVA的混溶性 差，易发生分层现象。 3）吸湿性与再粘性 - 吸湿性较其它浆料强，单独使用时再粘现象严重。 4）粘度 - 稳定 。 3.常用的丙烯酸类浆料介绍 1）聚丙烯酸甲酯（又称“甲酯浆”） 它由丙烯酸甲酯（85%）、丙烯酸（8%）、丙烯月青（7%）共聚而成。 聚丙烯酸甲酯的上浆性能： a）对疏水性合成纤维具有良好的粘附性（一般用于涤棉纱上浆中）。 b）浆膜强度低、伸长大，柔而不坚。再粘现象严重。 2）聚丙烯酰胺 聚丙烯酰胺由丙烯酰胺单体聚合而成。它可分为完全水解型和部分水解型。 聚丙烯酰胺的上浆性能：聚丙烯酰胺的成膜性很好，浆膜的机械强度略高于PVA，但柔软性，弹性，伸长和耐磨都较PVA差。聚丙烯酰胺浆料适用于亲水性的天然纤维上浆，有良好的粘附性；但对合成纤维的粘附性不足。单独使用或以主体浆料使用于经纱上浆，刚出烘房时的浆纱手感硬挺；放置时间略长后，手感变软。这主要是由于聚丙烯酰胺吸湿性强，对周围空气的湿度相当敏感，吸湿后出现发软及再粘现象。因此，织造车间的相对湿度应控制得低一些；在北方地区应用，这问题不突出。聚丙烯酰胺与其他浆料的混溶性较好，一般常与淀粉或PVA混合使用。用于细号高密纯天然纤维面料（全棉织物，人棉布，以及轻薄型羊毛织物等）中的经纱上浆；也可用于涤/棉混纺纱上浆。聚丙烯酰胺水溶性好，退浆容易，生化降解快。 它对亲水性纤维的粘附性好，但因有吸湿大、再粘严重的缺陷，通常都是与变性淀粉浆料混合使用。它的价格也比其他丙烯酸类浆料低。预计，聚丙烯酰胺浆料的生产和应用在我国将会获得更大发展。 3）聚丙烯酸及其盐类 聚丙烯酸：a）溶于水，对聚酰胺纤维具有良好的粘附性。 b）浆液的酸性强，必须使用耐酸性调浆和上浆设备。 c）很少单独使用，常用作共聚浆料的组分，以提高浆料的水溶性。 聚丙烯酸钠：a）水溶性好，但浆膜柔而不坚，再粘性严重。可用于棉纱上浆，但不单独使用。 b）与淀粉混用时使淀粉易于糊化，且能提高浆纱耐屈曲性能。1.2.2浆料的发展趋势 淀粉是传统的经纱上浆材料, 它对亲水性的天然纤维有较好的粘附性, 在织造中基本满足了工艺上的要求, 但浆膜脆硬. 50 年代后期, 由于各种新型纤维的出现及各种新型织机的发展, 原淀粉已不能适应经纱上浆的工艺要求, 继而出现了化学浆料(CMC 及变性淀粉) 和合成浆料. 1.变性淀粉 为克服原淀粉水溶性差、粘度大、浆膜脆硬及对合成纤维缺乏粘附性等缺点, 通过化学、物理或其它方法使原淀粉在性能上发生显著的变化, 这类产品统称为变性淀粉. 变性淀粉的发展十分迅速, 种类也很多, 但从化学结构上的变化来看, 可归纳为如下三代: 第一代变性淀粉转化淀粉 变性方式: 通过物理方法(加热) 或化学方法(用酸或氧化剂) 使淀粉大分子降解. 变性目的: 降低聚合度及粘度; 提高水分散性和粘度稳定性; 增加使用浓度. 主要品种: 酸解淀粉、糊精及氧化淀粉. 第二代变性淀粉淀粉衍生物 变性方式: 通过物理或化学方法在天然淀粉的大分子上引入低分子化学基团. 变性目的: 扩大使用价值, 提高对合成纤维的粘附性, 增加浆膜的柔韧性; 降低粘度;提高水分散性和粘度稳定性.主要品种: 交联淀粉、酯化淀粉、醚化淀粉及阳离子淀粉. 第三代变性淀粉接枝淀粉 变性方式: 通过化学或高能射线辐照的方法, 活化淀粉大分子, 使具有一定聚合度的高分子化合物, 成为一个“支链状”接到淀粉大分子 变性目的: 使其具有淀粉和合成浆料的双重特性, 对合成纤维的粘附性较好, 浆膜柔韧, 用于疏水性纤维上浆, 可部分或全部取代合成浆料. 主要品种: 各种接枝淀粉 国内酸解淀粉和氧化淀粉已广泛用于纯棉织物并作为经纱上浆的主浆料, 在涤棉织物经纱上浆中, 一般可取代30% 的PVA. 转化淀粉的用量约占变性淀粉总用量的70% 以上; 酯化淀粉主要产品有醋酸酯淀粉和磷酸酯淀粉, 目前生产中磷酸酯淀粉用的较多, 一般用于涤棉织物经纱上浆, 可取代PVA 达50% 以上. 醚化淀粉主要有羧甲基淀粉钠(CM S) , 羟乙基淀粉和羟丙基淀粉等. CM S 属低浓高粘浆料, 具有良好的乳化性和化学稳定性, 不易受微生物侵蚀,但浆膜耐磨性差, 纱线易起毛, 所以在浆纱中一般替代CMC 作为乳化剂和增稠剂. 羟乙基淀粉和羟丙基淀粉主要与PVA 混合用于纯棉、涤棉品种, 一般用量不超过PVA 用量的50%. 实践证明, 醚化淀粉对疏水性纤维的粘附性改善不大, 上浆性能不及酸解、氧化及酯化淀粉, 且上浆成本较高; 接枝淀粉是近年来开发的新产品, 并且是变性淀粉开发的重点. 目前, 已有多种接枝淀粉开发生产, 产品应用于纺织生产实践取得了良好的效果. 接枝淀粉用于涤棉纱上浆时尚需与少量合成浆料混用, 使用比例可达70%. 随着接枝技术的不断完善, 使用比例还可进一步提高, 以至于达到100% , 即不需与合成浆料混用. 2.聚乙烯醇(PVA) 新型合成纤维出现后, 由于结构、性能的差异, 传统淀粉已无法满足其上浆的工艺要求, 于是新型的合成浆料应运而生, 首先出现的是PVA。纺织浆料从淀粉、CMC 到PVA 实现了经纱上浆的第一次飞跃。 由于PVA 对合成纤维也有较好的粘附性, 浆膜强韧, 耐磨性好, 而一度被认为是理想的浆料。70 年代初期, 国际市场上PVA 的价格曾与变性淀粉价格相近, 在世界范围内迅速发展成为三大浆料之一, 广泛用于各类纤维织物的经纱上浆。 随着纺织产品品种的增加、质量的提高和新技术的广泛应用, PVA 的缺点逐步暴露出来。 由于在我国用于经纱上浆的PVA 仍以纤维级为主, 其聚合度、醇解度都很高, 调浆时需经高温烧煮较长的时间, 造成能源和设备的巨大浪费, 并且对疏水性纤维粘附力不足. 另外, 因其内聚力大大超过其粘附力, 上浆过程中不仅浆液表面易结皮, 造成浆斑, 影响上浆质量, 并且干分绞困难, 还不易退浆。 PVA 的致命缺陷是对环境的污染, 其生物需氧量很低, 而化学需氧量却很高, 退浆废水造成较大的环境污染。 由于PVA 的上述缺陷, 使得它的应用受到阻碍, 但在我国目前没有更好、更有效的浆料完全取代PVA 的情况下, PVA 仍被普遍使用, 只是使用比例在逐渐降低。 据实践经验, 适当降低PVA 的聚合度和醇解度, 可以改善其水溶性, 提高其粘附力, 且降低内聚力,保证浆膜完整. 一般聚合度为1 000 1 400, 醇解度在90% 94% 为宜。 在人类环保意识愈来愈强的今天,国际上已有国家开始禁止使用PVA 浆料。总有一天PVA 浆料会被新的浆料所取代。 3.丙烯酸类浆料 丙烯酸类浆料作为三大浆料之一, 在我国70 年代已开始使用. 近十几年来发展得非常迅速, 已从二元、三元共聚发展为多元共聚。 第一代丙烯酸类浆料主要产品有聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酰胺及28# 浆料, 其外观为粘稠液体, 含固量在8% 14%。它们的最大特点是对疏水性纤维具有良好的粘附性, 并且浆膜柔韧,弹性好, 水溶性及退浆性能好; 但浆膜软, 吸湿性、再粘性较高, 流动性差, 使用不便, 使其应用受到一定限制, 只能用作辅助浆料, 应予淘汰, 但现在大部分工厂在上浆时仍继续使用. 第二代丙烯酸类浆料主要产品有KD2318、AD 浆料、SFB 及4118 浆料等。 90 年代以来, 新一代的丙烯酸类浆料不断被开发、研制并应用于生产实践, 其粘度较低, 含固量在25% 左右,粘附性、吸湿再粘性都得到改善, 可全部取代丙烯酸甲酯、丙烯酸酰胺及28# 浆料和其它辅助浆料, 亦可部分取代PVA.第三代产品为粉末状固体丙烯酸类浆料. 近年来, 国外有不少产品进入我国市场, 如美国生产的西达浆料、英国联合胶体公司生产的V ico l 系列浆料, 其外观为白色粉末, 含固量在90% 以上, 性能较第二代产品有所改善, 调浆使用较方便, 为组合浆料的生产奠定了基础. 国内也致力于这方面的研究, 并取得了一定成绩, 但产品还处在试验性使用阶段, 没有批量生产和广泛使用.丙烯酸类浆料虽然发展迅速, 但还不能满足浆纱不断提出的要求. 例如: 在含涤高的涤棉、涤粘纱上浆中, PVA 用量仍很高, 还没有出现能高比例替代PVA 的品种. 加速丙烯酸类浆料的开发应用会给浆纱技术发展以及少用和不用PVA 创造条件. 丙烯酸类浆料作为合成浆料有取代PVA 而在浆料领域与淀粉浆料共唱主角之势. 4.组合浆料 组合浆料又称即用浆料或一次性浆料. 它是80 年代国外浆料开发的新兴领域, 应用范围是棉及合纤混纺短纤维纱线. 组合浆料以多组分的浆料构成单一形态的产品供应市场, 它极大地简化了上浆配方和调浆操作, 有利于稳定浆纱质量. 国外对组合浆料的研究已进入品种系列化、质量稳定化、应用广泛化的阶段. 而我国有史以来均采用“中药式”的多组分, 使用称量、分步调浆, 这给调浆操作带来困难, 增加了浆液质量不稳定的因素. 采用组合浆料, 在调浆工艺中, 具有用量准确、使用简便等特点, 消除了人为因素造成的浆液质量波动, 对今后浆料配方规范化、科学化起着重要作用. 我国组合浆料的开发研制尚处于落后状况, 其产品性能较差. 国内和国外有的产品就是参照传统的浆纱配方, 用常规PVA 或改性PVA 和变性淀粉制成的混合体来作为组合浆料. 这种组合浆料只是简化了纺织厂配浆, 不可能使现有浆料性能发生大的变化. 当今世界对环保工作越来越重视, 这种组合浆料不可能成为发展方向. 今后应在配浆上浆标准化、规范化基础上, 将传统组合浆料改变为更科学的结构. 国外个别组合浆料采用以丙烯酸类共聚树脂为主粘着剂配以变性淀粉的全固态组合浆料, 去除了PVA 的组分; 国内已有这类组合浆料, 去除了80% 以上的PVA 而性能完全达到以PVA 为主的传统上浆织造水平. 第2章 浆纱的原理与工艺原则2.1浆纱目的和要求 1.目的：为了赋予经纱抵御外部复杂机械力作用的能力，提高经纱的可织性，保证织造过程顺利进行。因此，除股线、单纤长丝、加捻长丝、变形丝、网络度较高的网络丝外，几乎所有短纤纱和长丝均需经上浆加工。 浆纱一贯被视为织造生产中最关键的一道加工工程。生产中有“浆纱一分钟，织机一个班”的提法，浆纱工作的细小疏忽，会给织造生产带来严重的不良后果。 经纱在上浆过程中，浆液在经纱表面被覆和向经纱内部浸透。经烘燥，在经纱表面形成柔软、坚韧、富有弹性的均匀浆膜，使纱身光滑、毛羽贴伏；在纱线内部，加强了纤维之间的粘结抱和能力，改善了纱线的物理机械性能。合理的浆液被覆和浸透，能使经纱织造性能得到提高。上浆工作所起的积极作用主要反映以下几个方面。 （1）耐磨性改善。经纱表面坚韧的浆膜使其耐磨性能得到提高。浆膜的被覆要力求连续完整，这样，浆膜才能起到良好的保护作用。生产中，上浆过程形成的轻浆疵点就是经纱表面缺乏坚韧的浆膜保护，在织机的后梁、经停片、综丝眼，特别是钢筘的剧烈作用下，纱线起毛、断头，织造无法进行。 坚韧的浆膜要以良好的浆液浸透作为其扎实的基础，否则就像“无本之木”，在外界机械作用下纷纷脱落，起不到应有的保护作用。同时，浆膜的拉伸性能应与纱线的拉伸性能相似。这样，当复杂外力作用到浆纱上时，纱线将承担外应力的大部分作用，浆膜仅承担小部分，使浆膜不至破坏，毛羽贴服和纱身光滑则尤为重要。 （2）纱线毛羽贴伏表面光滑。由于浆膜的粘结作用，使纱线表面的纤维游离端紧贴纱身，纱线表面光滑。在织制高密织物时，可以减少邻纱之间的纠缠和经纱断头，对于毛纱、麻纱、化纤纱及混纺纱、无捻长丝而言，毛羽贴伏和纱身光滑则尤为重要。 （3）纤维集数性改善，纱线断裂强度提高。由于浆液浸透在纱线内部，加强了纤维之间的粘结抱和能力，改善了纱线的物理结构性能，使经纱断裂强度提高，特别是织机上容易断裂的纱线薄弱点得到了增强，这无疑对降低织机经向断头有较大意义。在合纤长丝上浆中，改善纤维集束性还有利于减少毛丝的产生. （4）有良好的弹性可弯性记断裂伸长。经纱经过上浆后弹性、可弯性及断裂伸长有所下降。但是，上浆过程中对纱线的张力和伸长进行了严格控制，选用的浆膜材料又具有较高弹性。另外，控制适当的上浆率和浆液对纱线的浸透程度，使纱线内部部分区域的纤维仍保持相对滑移的能力，因此，上浆后浆纱良好的弹性、可弯性和断裂伸长可得到保证。 （5）具有合适的回潮率。合理的浆液配方使纱线具有合适的回潮率和吸湿性。浆纱的吸湿性不可过强，过度的吸湿会引起在粘现象。烘干后的浆纱在织轴上由于过度吸湿发生相互粘连，影响织机开口，同时浆膜强度下降，耐磨性能下降，耐磨性能低。 （6）获得增重效果。部分织物的胚布市销出售，往往要求一定的重量和丰满厚实的手感。这就要求有时可以通过上浆过程来达到。在不影上浆性能前提下，浆液中加入增重剂，如淀粉、滑石粉或一些树脂材料，可以起到一定效果。 （7）获得部分织物后整理的效果。在浆液中加入一些整理剂，如热固性助剂或树脂，经烘房加热后，使他们不容，织制的织物就获得挺度、手感、光泽、悬垂性等持久的服用性能。 2.要求： （1）浆纱具有良好的可织性。 （2）浆纱所选用的黏着剂和助剂不仅来源充足，成本低廉，调浆方便，易于退浆，退浆废液易于净化，不污染环境。 （3）织轴卷绕质量良好，表面圆整，排纱整齐。 （4）在保证优质生产前提下，提高浆纱生产效率.浆纱速度和浆纱工艺过程的操作和质量控制自动化程度。2.2浆液配方与调浆 随着上浆要求的不断提高，经纱上浆通常使用由几种粘着剂组成的混合浆料或共聚浆料。因此，在纺织厂的浆液调制及浆料加工厂的浆料生产中，都需要对浆液（包括浆料）配方进行设计。浆液配方的设计工作也就是正确选择浆料组分、合理制定浆料配比的工作。 一、浆料组分的选择 浆料组分的选择包括粘着剂和助剂的选择，选择时应当遵循以下原则。 1根据纱线的纤维材料选择浆料 为避免织造时浆膜脱落，所选用的粘着剂大分子应对纤维具有良好的粘附性和亲和力。从粘附双方的相容性来看，双方应具有相同的基团或相似的极性。根据这一原则确定粘着后， 在棉、麻、粘胶纱上浆时，显然可以采用淀粉、完全醇解PVA、CMC等粘着剂，因为它们的大分子中都有羟基，从而相互之间具有良好的相容性和亲和力。以淀粉作为主粘着剂使用时，浆液中要加入适量的分解剂（对天然淀粉）、柔软剂和防腐剂，当气候干燥和上浆率高时，还可以加入少量吸湿剂。麻纱的表面毛羽耸立，使用以被覆上浆为特点的交联淀粉或CMC、PVA、淀粉组成的混合浆料，可以获得较好的上浆效果。 表2-1几种纤维和粘着剂的化学结构特点对照表 浆料名称 结构特点 纤维名称 结构特点 淀粉 羟基 棉纤维 羟基 氧化淀粉 羟基，羧基 粘胶纤维 羟基 褐藻酸钠 羟基，羧基 醋酯纤维 羟基，酯基 CMC 羟基， 羧甲基 涤纶 酯基 完全醇解PVA 羟基 锦纶 酰胺基 部分醇解PVA 羟基，酯基 维纶 羟基 聚丙烯酸酯 酯基，羧基 腈纶 腈基，酯基 聚丙烯酰胺 酰胺基 羊毛 酰胺基 动物胶 酰胺基 蚕丝 酰胺基 涤棉纱的上浆浆料一般为混合浆料。混合浆料中包含了分别对亲水性纤维（棉）和疏水性纤维（涤纶）具有良好亲和力的完全醇解PVA、CMC和聚丙烯酸甲酯。采用单一粘着剂部分醇解PVA理论上同样可行，因为部分醇解PVA中既有亲水性的羟基，又有疏水性的酯基，对涤棉纱具有较强的粘附性们，但是在实际使用中考虑到价格因素，很少单一使用。 以天然淀粉或变性淀粉代替混合浆中部分PVA浆料，用于涤棉纱上浆，不仅能降低上浆成本， 而且还可改善浆膜分纱性能。对烘燥后的浆纱进行后上蜡，蜡液中加入润滑剂和抗静电剂，以提高浆膜的平滑性和抗静电性能，使涤棉纱纱身光滑、毛羽贴伏。 羊毛、蚕丝、锦纶丝分子中都含有酰胺基，因此以带有酰胺基的动物胶和聚丙烯酰胺作为粘着剂就比较适宜。使用动物胶时，要针对动物胶浆膜的特点，在浆料配方中加入柔软剂和防腐剂。聚丙烯酰胺的吸湿性大，不宜单独使用，可作为粘着剂中一个组分使用。 为避免织造时浆膜脱落，所选用的粘着剂大分子应对纤维具有良好的粘附性和亲和力。从粘附双方的相容性来看，双方应具有相同的基团或相似的极性。 2.根据纱线的线密度和品质选择浆料。 细特纱具有表面光洁和强力低的特点，上浆的重点是浸透增强并兼顾被覆。因此，纱线上浆率比较高，粘着剂可以考虑选用上浆性能比较优秀的合成浆料和变性淀粉，浆料配方中加入适量的浸透剂，以增加浆液流动能力，改善浆液浸透成度。 粗特纱的强力高，表面毛羽多，上浆是以被覆为主，兼顾浸透，上浆率一般设计的较低。浆料的选择应尽量使纱线毛羽贴伏，表面光滑，纯棉纱一般以淀粉为主。 对于捻度较大的纱线，由于其吸浆能力差，浆料配方中亦可加入适量的浸透剂，以增加浆液流动能力，改善经纱的浆液浸透程度。 股线一般不需要上浆。有时，因工艺流程需要，股线在浆纱机上进行并轴的同时，可以让股线上些轻浆或过水。 3.根据织物组织、用途、加工条件选择浆料 制织高密织物的经纱，由于单位长度上受到的机械作用次数多，因此经纱的上浆率要高些，耐磨性、抗弯曲性要好些。在织机车速高、经纱上机张力大也应当如此。 当车间相对湿度较低时，应加入适量吸湿剂，以免浆膜因脆硬而失去弹性。 部分需要特殊后整理加工的织物，在不影响浆液性能的前提下，其经纱上浆所用的浆料配方中可直接加入整理助剂。 为增强市销坯布手感厚实、色泽悦目的效果，在浆料配方中可加入适量的增重剂和增白剂。 应当注意，浆料的各种组分之间不应相互影响，更不能发生化学反应。否则，上浆时它们不可能发挥各自的上浆特性。 二.浆料配比的确定 确定浆料配比的工作主要是优选各种粘着剂成分相对溶剂的用量比例。纺织工艺优化工作中常用的二次通用旋转实验设计法，是一种比较理想的实验设计方法。它把工艺参数各种粘着剂对溶剂的比例作为浆纱工艺过程的输入变量x；把工艺优化目标浆纱的各项质量指标作为输出变量y。通过实验和回归统计，建立比较精确的x和y之间的统计关系y=x。利用这些关系，可以方便地找到各种粘着剂相对溶剂的最优配比 三.浆液配方实例（浆液配方实例见表2-2） 1.纯棉、涤棉纱的浆液配方实例 纯棉纱一般采用淀粉浆，上浆成本低，上浆效果较好，对环境污染也少。细特高密品种（如纯棉府绸、纯棉防羽绒布等）上浆时，为提高经纱可织性，也经常采用以淀粉为主的混合浆或纯化学浆，化学浆的上浆率比淀粉浆低一些。对于上浆率较高的淀粉浆配方，要适当增加柔软剂的用量，防止浆膜脆硬。 涤棉纱上浆可以使用以PVA为主的化学浆或纯PVA浆。近年来，由于淀粉变性技术发展很快，各种性能优良的变性淀粉不断开发，并部分取代合成浆料PVA、PMA、聚丙烯酰胺及CMC，用于涤棉品种上浆。混合浆扬长避短，使经纱上浆质量有一定程度的提高。 2.长丝的浆液配方实例 粘胶长丝和铜氨长丝可以用动物胶和CMC上浆。动物胶为主粘着剂时，浆液配方中加入适量吸湿剂和防腐剂。醋酯、涤纶、锦纶长丝都是疏水性纤维，静电严重，长丝容易松散、扭结，因此上浆时要加强纤维之间的抱合。这些纤维一般以聚丙烯酸酯类共聚浆料上浆，有时也可加入一些低聚合度的部分醇解PVA（如PVA-205）。合纤长丝的含油率要控制在1%左右，含油过多会严重影响上浆效果。 表2-2 浆液配方实例序号品种：经特纬特经密纬密（tex）（根/10cm）配方上浆率（%）1府绸J15J15523.5283PVA37.5Kg,淀粉50Kg,聚丙烯酰胺20Kg10112防羽绒布J9.7J9.75551551PVA1799 25Kg,PVA205 25Kg，变性淀粉37.5Kg，助剂6 Kg11123T65/C35细平布14.514.5393.5362PVA37.5Kg，交联木薯淀粉37.5Kg，PMA20Kg,助剂6 Kg，2-萘酚碱液0.15 Kg124T65/C35府绸1313433299改性PVA37.5Kg，磷酸酯淀粉50Kg,PMA25 Kg，助剂8 Kg，2-萘酚碱液0.15 Kg10125粘胶长丝纺类水100%，骨胶6%，CMC0.4%，甘油0.5%，皂化矿物油0.5%-0.75%，浸透剂0.3%，苯甲酸钠0.1%-0.3%456醋酯长丝平纹织物水100%，PVA-205 2.5%，聚丙烯酸酯3%，乳化油0.5%，抗静电剂0.2%357苎麻（平布）27.827.8213244总浆液量100%，E43.0%，变性淀粉1.8%，普通淀粉1.8%，乳化油0.2%9108苎麻（平布）（8.32）（8.32）343264淀粉12kg，CMC9Kg，乳化牛油5Kg，柔软剂101 1Kg，甘油等，调浆到600L34 3.麻和绢的浆液配方实例 麻纱上浆的要求是浆坚韧完整，纱身毛羽贴伏，使经纱织机上开口清晰，顺利织造。麻纱以贴伏表面毛羽的被覆上浆为主。PVA具有优良的浆膜机械性能。因此被用作主粘着剂。在浆液配方中加入适量的PMA或变性淀粉，则有利于提高PVA浆膜的分纱性能。使浆膜完整、光滑。为提高麻浆纱的柔韧和平滑性能，可以适量用油脂或其它柔较剂，如采用浆纱后上蜡工艺，则效果更为显著。 四浆液的质量指标、检验及控制 各种浆料的调制方法不同，它们的质量指标也有所差异。浆液的质量指标主要有浆液总固体率、淀粉的生浆浓度、浆液粘度、浆液酸碱度、浆液温度、淀粉浆的分解度、浆液粘着力和浆膜力学机械性能等。 1.浆液总固体率（又称含固率） 浆液质量检验中，一般以总固体率来衡量各种粘着剂和助剂的干燥重量相对浆液重量的百分比。浆液的总固体率直接决定了浆液的粘度，影响经纱的上浆量。 测定浆液总固体率的方法有烘干法和糖度计（折光仪）检测法。 2.浆液粘度 浆液粘度是浆液质量指标中一项十分重要的指标，粘度大小影响上浆率和浆液对纱线的浸透与被覆程度。在整个上浆过程中浆液的粘度要稳定，它对稳定上浆质量起着关键的作用。 影响浆液粘度的主要因素有浆液流动时间、浆液的温度、粘着剂分子量及粘着剂分子结构。 3.浆液酸碱度 浆液酸碱度（pH值）是浆液中氢离子浓度（负对数）的指标。氢离子浓度大，浆液呈酸性；反之，则呈碱性。浆液酸碱度对浆液粘度、粘着力以及上浆的经纱都有较大的影响。棉纱的浆液一般为中性或微碱性，毛纱则适宜于微酸性或中性浆液，人造丝宜用中性浆，合成纤维不应使用碱性较强的浆液。 浆液酸碱度可以用精密pH试纸及pH计来测定，用pH试纸测定时，将pH试纸插入浆液大约3-5mm，很快取出与标准色谱比较，即可看出结果。pH计因测定时手续较繁，纺织工厂一般不用。 4.浆液温度 浆液温度是调浆和上浆时应当严格控制的工艺参数。特别是上浆过程中浆液温度会影响浆液的流动性能，使浆液粘度改变，浆液温度升高，分子热运动加剧，浆液粘度下降，渗透性增加；温度降低，则易出现表面上浆。对于纤维表面附有油脂、蜡质、胶质、油剂等拒水物质的纱线而言，浆液温度会影响这些纱线的吸浆性能和对浆液的亲和能力。例如棉纱用淀粉浆一般上浆温度在95以上，