水溶性聚酯浆料的制备及其在短纤维上浆中的应用

水溶性聚酯浆料的制备及其在短纤维上浆中的应用

性粉末、pva和丙烯酸（盐）浆料在浆料技术中的应用非常成熟。它们的优缺点在以前的理论研究和实际应用中讨论也很广泛。PVA浆料的应用推动了织造技术的飞速发展,但环境污染问题已成为主要矛盾。丙烯类浆料的开发和应用,为替代PVA打开了方便之门,但只是取长补短,也不能高比例地替代PVA。因而,人们一直在努力开发一种新的合成高聚物用于纺织上浆,而这样的高聚物应该更好地适应涤纶短纤维纱的织造,对疏水性纤维具有良好的亲和性。从高聚物的“相似相容”出发,水溶性聚酯浆料的开发很自然地引起了国内外专家的注意。从20世纪70年代初,以美国为代表的第一代聚酯浆料(30%左右的水分散性聚酯)就应用于作为涤纶短纤维纱的粘着剂,1988年美国EASTMAN公司就已经商业化应用聚酯浆料,1992年MORTON国际公司在美国纺织化学和染整协会(AATCC)会议上介绍了聚酯浆料用于涤棉纱上浆,可减少干分绞毛羽的数量。法国RHODIA公司的聚酯浆料用于长丝织物的浆丝也很有经验。国内也有关于聚酯浆料的研究。聚酯浆料易于退浆,且退浆后容易降解,这也是成为研究热点之一的原因。聚酯浆料比丙烯类浆料的生产条件苛刻,在初步的尝试和应用中,只能作为助剂使用,不能完全取代PVA。如果没有规模效益,生产成本难以下降,这也许是聚酯浆料推向市场的主要困难。随着我国加入WTO,纺织品大量出口,不允许使用PVA上浆的贸易壁垒一直存在。因此,研制开发聚酯浆料对实际应用很有意义。1试样的溶解与粘度性能试验样品主要用制造涤纶的单体(对苯二甲酸和乙二醇)为原料,先在反应罐中,加热熔融,加压反应使单体发生酯交换,然后再减压蒸馏去除水等小分子,缩聚提高分子量。水溶性聚酯浆料的外观呈透明固体,比较脆,轻敲可成粉末状。出料时干式或水下切粒可呈规则的固体颗粒。含固量为99.0%以上,pH值为7±0.5。水溶性聚酯浆料的溶解性能测试时,取样品聚酯25.0g,加入75ml蒸馏水,放于磁力搅拌器上,边加热边搅拌,样品浆料不断溶解,90℃左右就可以全部溶解。溶液呈浅白色,其水溶液静置48h不分层。溶液有轻微芳香味,可能与未反应的单体有关。试样的粘度性能试验,取少许样品聚酯溶解后,检测在不同浓度条件下浆液的粘度。在室温20℃条件下,用NDJ-79型粘度计测定其粘度,结果见表1。由表1可知,试样浓度在10%～15%时,粘度很低,对涤纶的浸润性较好。较低的浆液粘度为适应“两高一低”的浆纱工艺路线提供了可能。试样在低浓度(小于20%)时,粘度随温度的变化较小,而在浓度较高(大于20%)时,粘度随温度的变化依赖性强。图1是浓度分别为15%和20%时,粘度随温度的变化情况。22.1绘制热量温度图谱取4.5000mg的样品制成试样,用METERLERTOLEDO公司的DSC分析仪绘制热量温度图谱。从0℃开始升温,升温速度为10℃/min,升温到140℃,热量温度曲线如图2所示。在38.63℃时发生玻璃化转变,两个熔融峰可以推断为链段的伸直链与折叠链的结晶与熔融。2.2特征吸收峰的绘制取试样9.1000mg,在PerkinElmer红外光谱仪上绘制其特征吸收峰的光谱图见图3。芳烃的C＝C伸展振动吸收峰出现在1500cm33.1制备混合浆的方法采取醋酸酯淀粉、PVA、聚酯浆料分别煮浆后再按比例混合的方法制取聚酯与淀粉、PVA与淀粉的混合浆。参照文献3.2纱线拉伸性能取试样约40g左右,配制成1%浓度的浆液3000ml～3500ml,置于4000ml的容器中,加盖后磁力搅拌,加热升温至95℃,保温30min,倒入恒温的搪瓷盆中。将粗纱预先绕在试样架上,把试样架上的粗纱浸入浆料中,浸渍5min后将纱框提出,剪开框架上的试样纱,挂起自然晾干。在恒温恒湿条件下放置24h,然后在织物强力仪上测试粗纱条的断裂强力。测试条件:温度18℃,相对湿度75%,XL-1B型强力仪,夹距100mm,拉伸速度100mm/min,子样数为30根。合成样品与市场上某公司的聚酯浆料、丙烯酸类浆料、醋酸酯淀粉、PVA-1799作比较。粘附力试验结果见表2。由表2可知,制备聚酯浆料比市场上某公司的聚酯浆料、丙烯酸类浆料粘附力高,但与PVA-1799的粘附力还相差较多。这是今后努力的方向,即在保证水溶性的条件下,提高其分子量。3.3温度对浆纱品质的影响调制4000ml浓度为10%的浆液,升温到95℃,继续加热回流并保温1.0h,倒入预热过的浆槽中。TSSJ-83型浆纱机,品种为T/C13.1tex,浆槽温度95℃,车速为5m/min,烘干温度110℃,浆纱幅宽45mm,总经根数180根,浸压形式为双浸双压,浆料配方见表3。两种配方浆液的含固率都为10%。浆纱在室温条件下平衡3天后检测浆纱的耐磨性、断裂伸长等指标,检测结果见表4。显然,方案2的浆纱强力和耐磨次数都略有下降,由于分绞阻力下降,其单位长度内3mm毛羽数下降了60%,这对浆纱综合指标的提高是有利的。3.4纵向结构上浆后织物上浆的发展各取几根浆纱制成试样在德国LEICA公司的BLMP光学显微镜下观察浆纱纵向结构,放大倍数100倍。每个方案浆纱样品拍照数量为50只。通过统计计数,方案2上浆的毛羽数比方案1确实少很多。随机选取两浆纱样照作对比(见图5),方案2浆纱纱体比较光滑,毛羽数少。44.1加入封端剂后作为水解剂的性能在湿热条件下,聚酯材料易降解成低分子。作为纤维材料的聚酯为了防止降解,恶化材料机械性能,在聚合结束时常加入封端剂。而作为浆料用的水溶性聚酯,不加任何封端剂,使聚酯浆料在退浆后能够尽快分解。聚酯的水解是酯化反应的逆反应,一般以酸或碱作水解催化剂:在酸性介质中的水解方程:这是一种自动催化反应。这种性能有利于聚酯浆料退浆废液的生化降解。4.2几种样品的氧传质分析重铬酸钾在强酸性溶液中是强氧化剂,加热煮沸时能较完全地氧化废水中的有机物及其他还原物质,过量的重铬酸钾,以试亚铁灵作指示剂,用硫酸亚铁铵滴定,由消耗的重铬酸钾量即可计算出水样所耗的氧的数量(mg/l)。将水样用稀释水适当稀释,使其中含有足够的溶解氧,能满足培养五天微生物需氧量的要求。将经稀释的水样分别置于两个测氧瓶中。一瓶测定其当天的溶解氧,另一瓶水封后于20℃条件下培养5天后测定其溶解氧,二者之差即为生化过程所消耗的氧。几种样品对比测定的数据见表5,BOD/COD反映了该物质对环境的影响程度。由表5可知,聚酯浆料的BOD/COD值仅次于醋酸酯淀粉,而比PVA-1799几乎高一个数量级,说明它对环境的影响要小得多。5生产工