水溶性聚酯漿料的制備及其在短纖維上漿中的應用

性粉末、pva和丙烯酸（鹽）漿料在漿料技術中的應用非常成熟。它們的優缺點在以前的理論研究和實際應用中討論也很廣泛。PVA漿料的應用推動了織造技術的飛速發展,但環境污染問題已成為主要矛盾。丙烯類漿料的開發和應用,為替代PVA打開了方便之門,但只是取長補短,也不能高比例地替代PVA。因而,人們一直在努力開發一種新的合成高聚物用于紡織上漿,而這樣的高聚物應該更好地適應滌綸短纖維紗的織造,對疏水性纖維具有良好的親和性。從高聚物的“相似相容”出發,水溶性聚酯漿料的開發很自然地引起了國內外專家的注意。從20世紀70年代初,以美國為代表的第一代聚酯漿料(30%左右的水分散性聚酯)就應用于作為滌綸短纖維紗的粘著劑,1988年美國EASTMAN公司就已經商業化應用聚酯漿料,1992年MORTON國際公司在美國紡織化學和染整協會(AATCC)會議上介紹了聚酯漿料用于滌棉紗上漿,可減少干分絞毛羽的數量。法國RHODIA公司的聚酯漿料用于長絲織物的漿絲也很有經驗。國內也有關于聚酯漿料的研究。聚酯漿料易于退漿,且退漿后容易降解,這也是成為研究熱點之一的原因。聚酯漿料比丙烯類漿料的生產條件苛刻,在初步的嘗試和應用中,只能作為助劑使用,不能完全取代PVA。如果沒有規模效益,生產成本難以下降,這也許是聚酯漿料推向市場的主要困難。隨著我國加入WTO,紡織品大量出口,不允許使用PVA上漿的貿易壁壘一直存在。因此,研制開發聚酯漿料對實際應用很有意義。1試樣的溶解與粘度性能試驗樣品主要用制造滌綸的單體(對苯二甲酸和乙二醇)為原料,先在反應罐中,加熱熔融,加壓反應使單體發生酯交換,然后再減壓蒸餾去除水等小分子,縮聚提高分子量。水溶性聚酯漿料的外觀呈透明固體,比較脆,輕敲可成粉末狀。出料時干式或水下切粒可呈規則的固體顆粒。含固量為99.0%以上,pH值為7±0.5。水溶性聚酯漿料的溶解性能測試時,取樣品聚酯25.0g,加入75ml蒸餾水,放于磁力攪拌器上,邊加熱邊攪拌,樣品漿料不斷溶解,90℃左右就可以全部溶解。溶液呈淺白色,其水溶液靜置48h不分層。溶液有輕微芳香味,可能與未反應的單體有關。試樣的粘度性能試驗,取少許樣品聚酯溶解后,檢測在不同濃度條件下漿液的粘度。在室溫20℃條件下,用NDJ-79型粘度計測定其粘度,結果見表1。由表1可知,試樣濃度在10%～15%時,粘度很低,對滌綸的浸潤性較好。較低的漿液粘度為適應“兩高一低”的漿紗工藝路線提供了可能。試樣在低濃度(小于20%)時,粘度隨溫度的變化較小,而在濃度較高(大于20%)時,粘度隨溫度的變化依賴性強。圖1是濃度分別為15%和20%時,粘度隨溫度的變化情況。22.1繪制熱量溫度圖譜取4.5000mg的樣品制成試樣,用METERLERTOLEDO公司的DSC分析儀繪制熱量溫度圖譜。從0℃開始升溫,升溫速度為10℃/min,升溫到140℃,熱量溫度曲線如圖2所示。在38.63℃時發生玻璃化轉變,兩個熔融峰可以推斷為鏈段的伸直鏈與折疊鏈的結晶與熔融。2.2特征吸收峰的繪制取試樣9.1000mg,在PerkinElmer紅外光譜儀上繪制其特征吸收峰的光譜圖見圖3。芳烴的C＝C伸展振動吸收峰出現在1500cm33.1制備混合漿的方法采取醋酸酯淀粉、PVA、聚酯漿料分別煮漿后再按比例混合的方法制取聚酯與淀粉、PVA與淀粉的混合漿。參照文獻3.2紗線拉伸性能取試樣約40g左右,配制成1%濃度的漿液3000ml～3500ml,置于4000ml的容器中,加蓋后磁力攪拌,加熱升溫至95℃,保溫30min,倒入恒溫的搪瓷盆中。將粗紗預先繞在試樣架上,把試樣架上的粗紗浸入漿料中,浸漬5min后將紗框提出,剪開框架上的試樣紗,掛起自然晾干。在恒溫恒濕條件下放置24h,然后在織物強力儀上測試粗紗條的斷裂強力。測試條件:溫度18℃,相對濕度75%,XL-1B型強力儀,夾距100mm,拉伸速度100mm/min,子樣數為30根。合成樣品與市場上某公司的聚酯漿料、丙烯酸類漿料、醋酸酯淀粉、PVA-1799作比較。粘附力試驗結果見表2。由表2可知,制備聚酯漿料比市場上某公司的聚酯漿料、丙烯酸類漿料粘附力高,但與PVA-1799的粘附力還相差較多。這是今后努力的方向,即在保證水溶性的條件下,提高其分子量。3.3溫度對漿紗品質的影響調制4000ml濃度為10%的漿液,升溫到95℃,繼續加熱回流并保溫1.0h,倒入預熱過的漿槽中。TSSJ-83型漿紗機,品種為T/C13.1tex,漿槽溫度95℃,車速為5m/min,烘干溫度110℃,漿紗幅寬45mm,總經根數180根,浸壓形式為雙浸雙壓,漿料配方見表3。兩種配方漿液的含固率都為10%。漿紗在室溫條件下平衡3天后檢測漿紗的耐磨性、斷裂伸長等指標,檢測結果見表4。顯然,方案2的漿紗強力和耐磨次數都略有下降,由于分絞阻力下降,其單位長度內3mm毛羽數下降了60%,這對漿紗綜合指標的提高是有利的。3.4縱向結構上漿后織物上漿的發展各取幾根漿紗制成試樣在德國LEICA公司的BLMP光學顯微鏡下觀察漿紗縱向結構,放大倍數100倍。每個方案漿紗樣品拍照數量為50只。通過統計計數,方案2上漿的毛羽數比方案1確實少很多。隨機選取兩漿紗樣照作對比(見圖5),方案2漿紗紗體比較光滑,毛羽數少。44.1加入封端劑后作為水解劑的性能在濕熱條件下,聚酯材料易降解成低分子。作為纖維材料的聚酯為了防止降解,惡化材料機械性能,在聚合結束時常加入封端劑。而作為漿料用的水溶性聚酯,不加任何封端劑,使聚酯漿料在退漿后能夠盡快分解。聚酯的水解是酯化反應的逆反應,一般以酸或堿作水解催化劑:在酸性介質中的水解方程:這是一種自動催化反應。這種性能有利于聚酯漿料退漿廢液的生化降解。4.2幾種樣品的氧傳質分析重鉻酸鉀在強酸性溶液中是強氧化劑,加熱煮沸時能較完全地氧化廢水中的有機物及其他還原物質,過量的重鉻酸鉀,以試亞鐵靈作指示劑,用硫酸亞鐵銨滴定,由消耗的重鉻酸鉀量即可計算出水樣所耗的氧的數量(mg/l)。將水樣用稀釋水適當稀釋,使其中含有足夠的溶解氧,能滿足培養五天微生物需氧量的要求。將經稀釋的水樣分別置于兩個測氧瓶中。一瓶測定其當天的溶解氧,另一瓶水封后于20℃條件下培養5天后測定其溶解氧,二者之差即為生化過程所消耗的氧。幾種樣品對比測定的數據見表5,BOD/COD反映了該物質對環境的影響程度。由表5可知,聚酯漿料的BOD/COD值僅次于醋酸酯淀粉,而比PVA-1799幾乎高一個數量級,說明它對環境的影響要小得多。5生產工