（纺织材料与纺织品设计专业论文）新型聚丙烯酸浆料性能及其应用研究.pdf

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a c r y l i ca c i ds i z i n ga g e n ta b s t r a c t ： 一 r e s e a r c ho nt h ep r o p e r t i e sa n d a p p l i c a t i o no f i n n o v a t e d p o l y a c r y l i ca c i ds i z i n ga g e n t a b s t r a c t s i z i n gi s av e r y i m p o r t a n tp r o c e s sd u r i n g t h em a l ( i n go ft e x t i l ep r o d u c t i o na n dt h ew e a v i n g e f f i c i e n c ya n dt h eq u a l i t yo ff a b r i ca r em o s t l yd e c i d e db yt h es i z i n g s t a r c h , p o l y v i n y la l c o h o l ( p v a ) a n dp o l y - a c r y l i cs i z ea r et h em a i ns i z e su s e di nt e x t i l en o wa n dt h em i x e ds i z e so fs t a r c ha n dp v aa r e w i d e l ya p p l i e di nt h es i z i n go fh i g h - d e n s i t yo fc o t t o no rc o t t o n p o l y e s t e rf a b r i c s a l t h o u g hp v as i z eh a s m a n ya d v a n t a g e ss u c ha sh i 曲t e n s i l es t r e n g t ha n dg o o dr e s i s t a n c ep r o p e r t yo ft h es i z ef i l m , i tw i l l c a u s e ds e r i o u sp o l l u t i o nt ot h ee n v f f o n m e n tb yl a r g eu s eo fi tf o ri t ss p e c i a ls t r u c t u r e ( w e l la r r a n g e m e n t o fm o l e c u l a ra n dp o o r l yb i od e g r a d a b i l i t y ) i nr e c e n ty e a r s ，w i t ht h ee n h a n c e m e n to fe n v i r o n m e n t a l p r o t e c t i o np e o p l eb e g a nt op a ya t t e n t i o nt og r e e nt e x t i l e sa n dg r e e ns i z e an u m b e ro fe x p e r t sa th o m e a n da b r o a dh a v eg r a d u a l l yr a i s e dt h ep o i n to fv i e ww i 廿lf e wo rw i t h o u tp v ai nt h ep r o c e s so fs i z i n g b e c a u s eo ft h ea d v a n t a g e so ft h ed i v e r s i f o r mo fm o l e c u l a rs t r u c t u r e ，w a t e r - s o l u b l ea n db i o d e g r a d a b l e p o l y - a c r y l i ca c i ds i z e sa r ep l a ym o r ea n dm o r ei m p o r t a n tp a r tt ot a k ep l a c eo fp v aa n df o r mm i x t u r e s i z ew i 廿1s t a r c h 。w h i c hw i l lr e d u c et h ep o l l u t i o no fe n v i r o n m e n tb ys i z i n gp r o c e s s t or e d u c et h ep o l l u t i o nt ot h ee n v i r o n m e n tb ys i z i n g , t h i sp a p e rw i l lu s ean e wp o l y - a c r y l i ca c i ds i z e a sr a wm a t e r i a la n ds t u d yt h ec h a r a c t e r i s t i c so fd i f f e r e n ts i z e ，t h ef o r m e df i l mb yd i f f e r e n tc o n t e n t so f m i x e ds i z ea n dt h ep e r f o r m a n c et ot h ew a r pb yt h em i x e ds i z e s a c c o r d i n gt ot h et e s to fb i o l o g i c a l d e g r a d a t i o no fd i f f e r e n tk i n d so fs i z e ，i tw a sf o u n dt h a tt h en e wp o l y a c r y l i ca c i ds i z eh a s9 0 0 d b i o d e g r a d a t i o np r o p e r t i e s a c c o r d i n gt os t u d yo ft h ec h a r a c t e r i s t i c so fm i x e ds i z e ，i tw a sf o u n dt h a t w h e nt h en e wp o l y - a c r y l i ca c i ds i z er e p l a c et h ep v am o r et h a n15 i ns l u r r y , i th a sa g o o dm i s c i b i l i t y p r o p e r t y t h ev i s c o s i t yo f n o v e lp o l y - a c r y l i ca c i dm i x t u r es i z ew a ss m a l l e r t h a ne x p e r i e n c es i z ea n dt h e m i x e ds i z eh a se x c e l l e n tt h e r m a ls t a b i l i t y , v i s c o s i t ys t a b i l i t y w i t ht h em o r ep a r to ft h en e wp o l y - a c r y l i c a c i ds i z et or e p l a c ep v ai nt h em i x e ds i z e ，t h ep e r m e a b i l i t yo ft h es l u r r yw o u l db eb e t t e r a c c o r d i n gt h e r e s e a r c ho ft h em i x e ds i z e sf i l mw i t hn o v e lp o l y - a c r y l i ca c i d ，i tw a sf o u n dt h a tt h es 仃e n g t ha n d e l o n g a t i o no ft h em i x e ds i z ef i l mw a s l e s st h a no fs i z ef i l mo fp v a ，b u tw i t ht h es a m ep r o p o r t i o no ft h e n e wp o l y a c r y l i ca c i ds i z ea n dc o m m o no n e st h ep r o p e r t yo ff o r m e ds i z ef i l mw e r es i m i l a rw h e nt h e r e p l a c e m e n tr a t i ow a sn om o r et h a n2 5 ，w h i c hm e e tt h er e q u i r e m e n to fw a r ps i z i n g t h em i x e ds i z e f i l mw i t hn o v e lp o l y - a c r y l i ca c i dh a ss m a l lm o i s t u r ec h a r a c t e r i s t i c s ，w h i c hc o u l di m p r o v et h ep r o p e r t y o fs i z ef i l mf o r m e db yc o m m o np o l y a c r y l i ca c i da n db eg o o dt ow e a v i n ga n di m p r o v et h ew e a v i n g e f f i c i e n c y t h ew a t e r - s o l u b l ep r o p e r t yo fm i x e ds i z ef i l m sw i t hn e wp o l y - a c r y l i ca c i dw a sb e t t e rt h a n i i i 垒! 塾堕 r e s e a r c ho nt h ep r o p e r t i c sa n da p p l i c a t i o no f i n n o v a t e dp o l y - a c r y l i ca c i ds i z i n ga g e n t t h o s eb yp v am i xa n d o r d i n a r yp o l y a c r y l i ca c i ds i z e w h e nt h em p l a c e m e mr a t i oo ft h en e wa c r y l i c a c i dt op v aw a sm o r et h a n3 5 ，t h et o u g h n e s sp r o p e r t yo ft h em i x e ds i z ef i l mw a so b v i o u s l y d e t e r i o r a t e d w h e nt h er e p l a c e m e mr a t i ow a sl e s st h a n2 5 ，t h ef i l ms t i l lh a sa g o o dt o u g h n e s sp r o p e r t y u s i n gt h en e wp o l y - a c r y l i ca c i ds i z ea n dp r e p a r i n gm i x e ds i z ew i t hp v aa n ds t a r c ha n ds t u d y i n gt h e m o r p h o l o g y ，s t r e n g t ha n de l o n g a t i o na sw e l la sa b r a s i o np e r f o r m a n c eo ft h e s i z e dy a mi tw a sf o u n d t h a tw i t ht h ei n c r e a s i n go f t h ep r o p o r t i o no f t h ep o l y - a c r y l i ca c i dt or e p l a c et h ep v a ，t h eh a i r i n e s so f t h e s i z e dy a mi n c r e a s e w h e nt h em p l a c e m e mo fp o l y - a e r y l i ca c i ds i z et op v aw a sl e s st h a n2 5 ，t h es i z e d w a r py a mm e tt h er e q u i r e m e n t so fw e a v i n ga n dt h ec o a t e da n di n f i l t r a t i o np r o p e r t yo ft h es i z e dy a r n w a sg o o d k e yw o r d s ：p o l y - a c r y l i ca c i ds i z e ；p r o p e r t yo fb i o l o g i c a ld e g r a d a t i o n ；s i z e dl i q u i dp r o p e r t y s i z e df i l mp r o p e r t y ；s i z e d - y a mp r o p e r t y ；c o t t o n p o l y e s t e ry a m w r i t t e nb y ：l us u - e s u p e r v i s e db yg up i n g i v 目 第一章绪论1 1 1 引言1 1 2 聚丙烯酸类浆料的研究进展及发展趋势2 1 3 本课题的研究目的及主要研究内容3 第二章新型聚丙烯酸浆料的生物降解性研究。5 2 1 浆料的生物降解机理。5 2 2 浆料生物降解性的影响因素一6 2 3 浆料生物降解性能的测试方法7 2 4 浆料生物降解性的测试结果9 2 5 本章小结1 2 第三章新型聚丙烯酸浆料浆液性能的研究1 3 3 1 混合浆料的配方设计1 3 3 2 混合浆料浆液性能测试1 4 3 3 本章小结2 1 第四章新型聚丙烯酸浆料浆膜性能的研究2 2 4 1 试验原料和设备2 2 4 3 混合浆料浆膜的制备2 3 4 4 混合浆料浆膜的性能测试2 3 4 5 本章小结。：o oooooooooooo oooooooo31 第五章新型聚丙烯酸浆料的应用性能研究3 2 5 1 实验部分3 2 5 2 实验结果与讨论3 6 5 3 本章小结。4 1 第六章结语4 3 6 1 论文工作总结4 3 6 2 论文的主要贡献4 3 6 3 论文存在的问题与展望。4 4 参考文献。4 5 攻读研究生期间发表的论文及著作4 8 致谢4 9 旋 p 新型聚丙烯酸浆料的性能以及应用研究第一章绪论 1 1 引言 第一章绪论 经纱上浆是纺织厂加工织造过程中的一道重要工序，它对后道织造的效率以及织 物成品档次的好坏具有重要的影响。在纺织品质量控制的过程中，浆纱工序控制的要 求非常严格，国外学术界也用“浆纱一分钟，布机一个班”【l 】来说明该道工序的重要程 度。经纱上浆目的主要是提高经纱在织机上的可织性，在生产实际应用中，一般以提 高经纱的强度，耐磨性能和减小伸长三个要素，即以浆纱的增强率和减伸率以及耐磨 率作为浆料质量的量化指标。由于纺织原料的推陈出新，不同特性的纺织原料在纺织 织造的过程中对浆料的需求也不一样。随着人们对绿色生产和绿色环保要求的日益重 视，纺织企业在生产过程中对原料的要求也越来越高，因此对传统浆料进行改性以及 对新型浆料的研究和开发非常重要。 我国一直是传统纺织大国，纺织业的发展有着悠久的历史，纺织织造过程中所使 用的浆料也不断在发展。早在唐代就有记载用整经后过糊的方式提高纱线的织造性 能，这是上浆工艺的最初模型。1 8 世纪末期发生工业革命后提高了纺织业的生产效 率，同时也使经纱上浆成为独立的纺织生产流程之一。2 0 世纪5 0 年代后，随着各种 面料的发展以及织机的改进革新，应用于经纱上浆的浆料也在不断的发展。我国在 5 0 年代以前，由于纺织品产品生产比较单一，原料以棉产品为主，因而在经纱上浆 过程中主要以淀粉浆料为主。随着石油化工的发展，市场上开始出现了涤纶等化学纤 维为原料的纤维产品，由于涤纶纤维和传统的棉纤维性质差异较大，使用淀粉浆料已 经不能满足纺织业的需要，于是人们开始研制合成了p v a 浆料，使用p v a 和淀粉的 混合浆。到了7 0 年代，由于棉花产量及价格原因导致的天然纤维在纺织中所占的比 例下降，出现了高比例的涤棉混纺纱，p v a 加淀粉的混合浆料也难以达到令人满意 的效果，而且p v a 浆料所带来的环境污染问题也日益受到人们的关注，于是出现了 聚丙烯酸类浆料【2 】。目前用于经纱上浆的三大主浆料是：淀粉类、p v a 和聚丙烯酸 类浆料【3 j 。在浆料总用量中，淀粉类浆料约占7 0 ，p v a 约2 0 ，聚丙烯酸类浆料约 第一章绪论新型聚丙烯酸浆料的性能以及应用研究 为1 0 1 4 j 。纺织过程中针对不同的纺织原料需要选用不同的浆料或者混合浆料。 天然淀粉浆料的优点价格低廉、来源广泛，对棉等天然纤维具有较好的粘附性能， 是最先发展起来的传统浆料。但是在实际生产与应用的过程中它具有粘度高、易结皮， 不耐磨、浆膜粗糙、脆硬的缺点，并且淀粉浆液容易变性，所以不便于保存。淀粉浆 料主要应用于亲水性纤维原料，对于疏水纤维粘附力不够，不能够满足大部分化纤面 料和混纺面料的需求。由于淀粉浆料的价格低廉，人们通过对天然淀粉浆料改性以提 高其的上浆效果，拓宽了天然淀粉浆料的应用范围 5 q 3 1 。 p v a 浆料是人们开发的一种化学浆料，它具有成膜性好，强度高、耐磨性好的 优点，发展之初被认为是解决涤棉混纺纱及纯棉高密、高难度品种的理想浆料【1 4 ”】， 但p v a 浆料又有其自身的缺点。p v a 浆料对疏水性纤维的粘附力不高，浆液易气泡、 结皮等，这些缺点也限制了p v a 浆料的使用。此外，p v a 浆料分子结构较为规整， 降解性极差 1 6 - 1 8 】，退浆后对环境造成的污染，严重影响生态环境【1 9 1 。随着绿色生产和 环境保护的理念深入人心，国际上已经开始限制p v a 浆料的使用【2 0 】，虽然科研工作 者开展了p v a 浆料循环使用技术的研究，但是进展有限。 聚丙烯酸类浆料是发展起来的新型浆料，它是丙烯酸类单体均聚物、共聚物或 共混物的总称【2 1 1 。聚丙烯酸类浆料的优点是水溶性好，浆料应用范围广，使用方便， 生物降解性好，理论上通过不同的生产方法可生产出各种性能的聚丙烯酸类浆料，适 应不用纤维浆纱的需要。聚丙烯酸类浆料是浆料研究的热点 2 2 2 9 1 ，对这类浆料进行深 入的研究旨在开发性能优良的绿色可降解浆料。 1 2 聚丙烯酸类浆料的研究进展及发展趋势 聚丙烯酸类浆料是由含有不饱和键的丙烯酸及其衍生物为单体，经聚合或者共聚 而成的高分子化合物。科研工作者根据聚丙烯酸类浆料结构的特点和应用的实际情 况，采用了不同方法对其实际应用性能进行了改进。第一个阶段主要是甲酯浆和酰胺 浆等单组分或者少组分浆料的研究。采用这种方法生产的浆料的缺点是含固率低，吸 湿再粘严重。第二个阶段主要针对浆料含固率和改善吸湿再粘缺点实行多元共聚的方 法进行提高浆料的性能。第三个阶段主要针对运输和储存的方便，将本为液体的聚丙 烯酸类浆料加工成为固体粉末状，提高了其实际使用性能。 新型聚丙烯酸浆料的性能以及应用研究第一章绪论 国外对于聚丙烯酸类浆料的研究较早。美国人m a r i es c h a r t 在1 9 9 2 年发表了相关 专利，他采用了甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯等笪体，通过乳 液聚合制得聚丙烯酸酯浆料，研制出一种适合喷水织机用的新型聚丙烯酸酯浆料【3 0 1 。 德国化工巨头b a s f 公司采用了丙烯酸、丙烯腈、丙烯酰胺等单体研制了聚丙烯酸类 浆料s i z ec b ，该类型浆料对涤棉混纺纱线有比较好的上浆性斛3 l j 。日本在1 9 9 5 年也 发表了相关在专利，他们利用聚醋酸乙烯酯：聚氧乙烯单烯丙基醚：烯丙基磺酸钠等 于8 5 ：1 4 ：1 共聚的共聚物与其它组分混合组成的热溶上浆剂，生产了具有低的熔融 粘度，可用于涤纶纱和棉纱上浆的聚丙烯酸类浆料【3 2 l 。美国人n i c o l ep 提出，用丙烯 酸丁酯甲基丙烯酸苯乙烯共聚物接枝到水溶性聚酯浆料上作为经纱上浆的材料，并 研究了上浆方法【3 3 1 。i b r a h i m 等人以过硫酸铵为引发剂用丙烯酰胺单体分别与完全醇 解的p v a 、部分醇解低粘度和部分醇解中粘度的p v a 反应得到聚合物共混体，研究了 共混体的流变性以及浆料的上浆性能 3 4 1 。在固体形态的聚丙烯酸产品生产方面，英 国联合胶体公司的v i c o l 系列浆料，美国西达浆料以及德国b a s f 公司推出的c e 系列浆 料是有代表性的生产企业【3 5 1 。 国内对聚丙烯酸类浆料的研究相对较晚。在2 0 世纪7 0 年代，我国开始研究甲酯浆、 酰胺浆和2 8 # 浆。至l j 9 0 年代，我国就出现了各种多元共聚的产品，主要有青岛开达公 司生产的k d 3 1 8 浆料，江苏宜兴军达厂生产的s f b 浆料，苏州苏纶纺织厂生产的a d 浆料以及上海齐力公司生产的q l 8 9 浆料【3 6 】。 综上所述，由于聚丙烯酸类浆料具有替代p v a 浆料的潜质，尤其重要的是随着绿 色环保的要求越来越高，绿色可降解的聚丙烯酸类浆料应用将越来越广。国内外对聚 丙烯酸浆料进行了大量的研究，随着技术的不断进步，对聚丙烯酸类浆料的研究和应 用逐步在加强。虽然聚丙烯酸类浆料经过多年的发展，技术已比较成熟，然而国内在 应用层面上对用量以及与其他浆料的配伍还欠缺研究，在浆料的生物降解性方面也研 究甚少。因而研究聚丙烯酸类浆料的性能，对于开发和生产性能优良的绿色环保浆料 具有非常重要的现实意义。 1 3 本课题的研究目的及主要研究内容 为了减少p v a 浆料在经纱上浆过程中给环境造成的污染，本课题以新型聚丙烯酸 第一章绪论新型聚丙烯酸浆料的性能以及应用研究 浆料为原料，研究其与p v a 、淀粉混合浆料的相关性能并与常规聚丙烯酸浆料相比较， 为逐步替代p v a 浆料提供参考。主要研究内容如下：一 ( 1 ) 对新型聚丙烯酸浆料的生物降解性测试分析，并与淀粉浆料，p v a 浆料以及 普通的聚丙烯酸浆料进行比较。 ( 2 ) 对新型聚丙烯酸类浆料替代p v a 所形成的浆液的热稳定性、渗透性、混溶性 和粘附性进行研究，并与普通的聚丙烯酸浆料进行比较。 ( 3 ) 研究新型聚丙烯酸类浆料替代p v a 所形成的浆膜的强度、吸湿性、耐折性等 物理性能并对其影响因素进行初步探讨。 ( 4 ) 应用新型聚丙烯酸浆料进行涤棉混纺纱浆纱试验，对浆纱的表面形态、纱线 强力、毛羽、耐磨性等物理性能进行探讨，并对纱线的浸润和被覆进行了研究分析。 4 新型聚丙烯酸浆料的性能以及应用研究 第二章新型聚丙烯酸浆料的生物降解性能研究 第二章新型聚丙烯酸浆料的生物降解性研究 当今评价浆料废水生物降解性的指标是以b o d 和c o d 的比值来衡量。 b o d ( b i o l o g i c a lo x y g e nd e m a n d ) 称为生化需氧量，测定值以b o d 5 表示。b o d 反应了 水中可被微生物降解的有机物总量。c o d ( c h e m i c a lo x y g e nd e m a n d ) 称为化学需氧 量，我国规定c o d 检测标准采用重铬酸钾为氧化剂，因此以c o d c ，值来表示。 b o d 5 c o d c ，值反映了总污染物中可被微生物降解的量，其值越大，表明浆料的生物 降解性越好，对环境污染越小。一般认为b o d 5 c o d c ，大于0 4 5 时可生化性较好，大 于0 3 0 时表示废水可生化，小于0 3 0 表示废水可生化性较差，而小于0 2 5 时废水则较 难生化处理。 2 1 浆料的生物降解机理 聚合物的生物降解，是指聚合物在一定条件下、一定时间内能被生物降解成低分 子或小分子的过程。微生物具有降解自然有机化合物的代谢机制，从而来达到地球上 有机碳的平衡。而自然界中具有新颖结构的合成化合物，往往对微生物的降解表现出 很强的抗逆性。原因可能是这些化合物进入自然界的时间比较短，单一的微生物还未 进化出此类难降解化合物的代谢机制。聚合物生物降解的本质还是化学反应，即在微 生物活性的作用下，酶进入聚合物大分子的活性位置，并渗透到聚合物的作用点，使 大分子发生水解反应，大分子骨架作用断裂成小的链断，最终被降解为稳定的小分子 产物，完成整个生物降解过程。p v a 浆料在普通的环境中一般认为是不易降解的，而 在人工培养出的高活性生物细菌作用下则被证明可以降解p 7 3 9 】，一些研究人员对其生 物降解机理进行了探讨【4 0 m 】。p v a 的生物降解机理是基于一般高分子生物降解机理提 出来的：首先在氧化酶的作用下，p v a 分子长链上的羟基被随机氧化，然后水解酶 缩醛酶作用于两个羰基一个羧基和其相邻的羟甲基之间，使碳一碳主链断裂，其生物 降解过程如图2 1 所示。 第二章新型聚丙烯酸浆料的生物降解性能研究新型聚丙烯酸浆料的性能以及应用研究 占h占h 占h占h 氧化酶i 或脱氢酶 - c 玉h c h 霄啦尊墼弋气：阴磊c 肾 i c h 2 。午h h c 旷h 铲h 秀h c h 广 + 气c h 产 l 水解酶 - - c h 2 9 h c h 2 c c h 3 + h o o c c f l 2 c h c i - 1 2 - - i o h0o h 新型聚丙烯酸浆料的性能以及应用研究第二章新型聚丙烯酸浆料的生物降解性能研究 材料的表面特征。材料的表面特征也会影响材料的生物降解性。通常，有粗糙 表面的材料，比具有光滑表面的材料更易生物降解。 2 3 浆料生物降解性能的测试方法 c o d c ，的具体测试步骤如下： ( 1 ) 取l o m l 重铬酸钾标准溶液于5 0 0 m l 的锥形瓶中，加水稀释至l l o m l 左右， 缓慢加入3 0 m l 浓硫酸，混匀。冷却后，加入3 滴试亚铁灵指示液，用硫酸亚铁铵溶 液滴定，溶液的颜色由黄色经蓝绿色至红褐色为滴定终点，记下滴定用硫酸亚铁铵溶 液体积为v ，计算出硫酸亚铁铵标准溶液的浓度( m o l l ) 为： c ：0 2 5 x 1 0 ( 2 1 ) 乙= 一 i z l ， v 。 ( 2 ) 把需测试的浆料按不同稀释倍数稀释至2 0 m l ； ( 3 ) 把2 0 r a l 水样置于2 5 0 m l 磨口的回流瓶中，准确加入l o m l 重铬酸钾标准溶液 及数粒小玻璃珠。慢慢加入3 0 m l 硫酸硫酸银溶液，轻轻摇动锥形瓶使溶液混匀，连 接磨口回流冷凝管，加热回流两小时。冷却后，用9 0 m l 蒸馏水冲洗冷凝管壁，再度 冷却后，加3 滴试亚铁灵指示液，用硫酸亚铁铵溶液滴定，溶液的颜色由黄色经蓝绿 色至红褐色为滴定终点，记下滴定体积为v l ； ( 4 ) 用2 0 m l 蒸馏水做空白实验，步骤同( 3 ) ，记下滴定体积为v o ； c o d c r 按以下公式计算： c o d c , ；( v o - v i ) x 瓦c f x s x l0 0 0 稀释倍数( 2 - 2 ) b o d 5 的测试采用德国的o x i t o pc o n t r o l 仪器。 测试原理：样品瓶中加入一定体积的样品后，微生物分解有机物要消耗封闭的瓶 子上方的氧气，呼吸产生的二氧化碳被氢氧化钠吸收，因此瓶子上方气压的减少与消 耗的氧气量有关，由感测头感测出压力变化，并存贮下来，然后传送到控制器中，控 制器把它换成b o d 值。 测试方法：将待测浆料稀释到所需的量程范围，取一定体积的稀释后浆料加入棕 色溶解氧瓶中，再加入2 滴0 5 9 l 烯丙基硫脲溶液，放进搅拌子，接种微生物。然 后插上橡胶套，用镊子往橡胶套中加入2 3 颗氢氧化钠药丸，把感测头旋入瓶子。最 7 第二章新型聚丙烯酸浆料的生物降解性能研究新型聚丙烯酸浆料的性能以及应用研究 后把溶解氧瓶放在搅拌底座上，再一起放入培养箱中，温度为2 0 ，时间为5 天。 实验所使用的主要化学试剂及原料：如表2 1 所示。 表2 1 实验所用的主要化学试剂及原料 试剂及原料名称规格 出产厂名 硫酸银分析纯上海润捷化学试剂有限公司 纯重铬酸钾分析纯 国药集团化学试剂有限公司 硫酸亚铁分析纯 国药集团化学试剂有限公司 1 ，l o 一菲咯林分析纯国药集团化学试剂有限公司 硫酸亚铁铵分析纯 国药集团化学试剂有限公司 邻苯二甲酸氢钾分析纯国药集团化学试剂有限公司 磷酸二氢钾 分析纯国药集团化学试剂有限公司 磷酸氢二钾分析纯国药集团化学试剂有限公司 磷酸氢二钠 分析纯国药集团化学试剂有限公司 氯化铵分析纯 国药集团化学试剂有限公司 氯化铁分析纯国药集团化学试剂有限公司 氯化钙 分析纯国药集团化学试剂有限公司 硫酸镁分析纯国药集团化学试剂有限公司 硫酸锰 分析纯国药集团化学试剂有限公司 浓硫酸分析纯 无锡市展望化工试剂有限公司 葡萄糖钠盐分析纯国药集团化学试剂有限公司 谷氨酸钠盐分析纯 国药集团化学试剂有限公司 氢氧化钠药丸优级纯无锡市展望化工试剂有限公司 烯丙基硫脲分析纯 国药集团化学试剂有限公司 普通聚丙烯酸浆料( 6 种)工业用 上海齐力助剂有限公司提供 新型聚丙烯酸浆料工业用上海齐力助剂有限公司提供 醋酸酯淀粉工业用东华大学实验室提供 酸解淀粉工业用东华大学实验室提供 p v a l 7 8 8 工业用北京东方石油化工有限公司 p v a l 7 9 9 工业用 北京东方石油化工有限公司 8 新型聚丙烯酸浆料的性能以及应用研究 第二章新型聚丙烯酸浆料的生物降解性能研究 实验所使用的主要设备和仪器： j h - 4 a 型磁力搅拌器， s p x 一2 5 0 b - z 型生化培养箱， o x i t o pc o n t r o lb o d i 煲i j 试仪， 滴定支架，加热铁架台等。 2 4 浆料生物降解性的测试结果 新型聚丙烯酸浆料与其它浆料试样的生物降解性能测试结果见表2 - 2 ，表2 - 3 和表 2 - 4 。其中1 号实验样品为醋酸酯淀粉，2 号为酸解淀粉，3 号为p v a l 7 8 8 ，4 号为p v a l 7 9 9 ， 5 号至t j l 0 号为普通聚丙烯酸浆料，1 1 号为新型聚丙烯酸浆料。 实验用浆料b o d 5 c o d c r 的对比如图2 1 所示；新型聚丙烯酸的主要单体及其 结构式如表2 - 5 所示。 一 表2 - 2 实验用浆料的c o d c 潮4 试结果 9 第二章新型聚丙烯酸浆料的生物降解性能研究新型聚丙烯酸浆料的性能以及应用研究 表2 - 4 实验用浆料的b o d s c o d e 。结果 样品序号 b o o 。c o d 伢 l 2 3 4 5 6 0 8 4 8 5 0 5 1 9 2 0 0 0 6 5 0 0 0 4 5 0 3 3 9 9 0 2 1 7 7 新型聚丙烯酸浆料的性能以及应用研究第二章新型聚丙烯酸浆料的生物降解性能研究 由微生物降解的量的指标可知，当b o d 5 c o d c ，的值大于0 4 5 时，可生化性较 好，大于0 3 0 时表示废水可生化，小于0 3 0 表示废水可生化性较差，而小于o 2 5 时 废水则较难生化处理。由表2 2 、2 3 、2 - 4 及图2 1 可知i1 号样品( 醋酸酯淀粉) 的 b o d 值要比3 号样品( p v a l 7 8 8 ) 、4 号样品( p v a l 7 9 9 ) 大很多，而c o d c ，值要远 远地小于它们，其b o d 5 c o d c ，比值大于0 4 5 而接近于l ，说明其可生化性很好，即 生物降解性好：2 号样品( 酸解淀粉) 的b o d 5 c o d c ，大于0 4 5 ，表明可生化降解； 而3 号样品( p v a l 7 8 8 ) 和4 号样品( p v a l 7 9 9 ) 的b o d 值很小，c o d c r 值很大， b o d 5 c o d c r 要远远的小于o 2 5 ，可生化性极差极差，在自然界中很难生物降解。这 是由于淀粉浆料的单体主要为葡萄糖单元，分子结构中具有较多的亲水性单元；而 p v a 浆料分子结构完整，在普通环境下降解性能差。 由表2 - 4 及图2 1 又可知：5 号1 0 号样品，有些浆料b o d 5 c o d c r 的值大于o 3 ， 可生化降解，而有些浆料b o d 5 c o d c ，要远远小于o 2 5 ，可生化性很差。1 l 号样品 ( 新型聚丙烯酸) 的b o d 5 c o d c ，的值为0 4 6 9 8 ，表明新型聚丙烯浆料的生物降解性 极好，这是由于丙烯酸、丙烯酸乙酯等都具有较好的吸水性。由于单体共聚时，其竞 聚率不同可得到不同的共聚物i 交替共聚物、无规共聚物、嵌段共聚物和接枝共聚物 四种，因而新型丙烯酸类浆料具有良好的生物降解性。此外在聚丙烯酸聚合和过程中， 各种单体的共聚物性质不仅对浆料的生物可降解性能有较大的影响，对浆料的其他性 能也有较大的影响。新型聚丙烯酸浆料与普通丙烯酸浆料相比还具有以下的性能： ( 1 ) 水溶性好、易退浆。这就要求在共聚单体组分中水溶性链节组分必须在一 定的量以上，这个量随组分中其他单体组分的水溶性而定。 第二章新型聚丙烯酸浆料的生物降解性能研究新型聚丙烯酸浆料的性能以及应用研究 ( 2 ) 由于新型聚丙烯酸浆料中具有酯基取代基的单元，而丙烯酸类、丙烯酰胺 等单体的加入，可以增加形成氢键的羧基、酰胺基、因而聚丙烯酸浆料的粘附性能好。 ( 3 ) 吸湿再粘小。甲基丙烯酸甲酯单体的加入调节浆料的玻璃化温度，改善聚 丙烯酸类浆料通常存在的再粘现象。 ( 4 ) 丙烯酸乙酯可使浆料具有良好的成膜性和对聚酯纤维有良好的粘附性能。 2 5 本章小结 ( 1 ) 醋酸酯淀粉的可生化性很好；酸解淀粉的b o d 5 c o d c r 可生化降解；而 p v a l 7 8 8 和p v a l 7 9 9 可生化性极差，在自然界中很难生物降解。 ( 2 ) 聚丙烯酸类浆料根据种类和组分的不同，生物降解性能存在较大差异。有些 种类聚丙烯酸类浆料可生化降解，而有些种类聚丙烯酸类浆料，可生化性能很差。 ( 3 ) 新型聚丙烯酸浆料的可生物降解性能，界于醋酸酯淀粉和酸解淀粉之间，有 的生物降解性，对环境污染少。 4 ) 新型聚丙酸酸单体的选择不仅影响了其生物可降解性能，对浆料的退浆性、 型、粘附性等性能也有较大的影响。 综上所述，综合比较几种浆料的生物可降解性能可知，淀粉类浆料可生化性很好， 境污染很小，p v a 类浆料可生化较差，对环境污染严重，而聚丙烯酸类浆料根 分及种类的不同，可生化性差异很大，总体水平处在淀粉和p v a 两者之间，普 烯酸类浆料的生物可降解性能一般，而新型聚丙烯酸浆料具有良好的生物降解性 1 2 新型聚丙烯酸浆料的性能以及应用研究第三章新型聚丙烯酸浆料浆液性能的研究 第三章新型聚丙烯酸浆料浆液性能的研究 浆料的浆液性能对浆料的最终使用具有重要的影响，由于单一的浆料很难达到满 意的上浆效果，为满足生产需要，必须与其它浆料进行混合使用。因此本章在第二章 测试分析的基础上，将新型聚丙烯酸浆料以不同比例取代p v a 配制成混合浆料，对 混合浆料的浆液性能进行了测试，主要测试了浆液的混溶性、粘度与热稳定性、渗透