纤维素衍生物浆料性能的研究
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表 5 室温下浆料的粘着力
Performance Research of Cellulose D er iva tive S ize M ixture
W u N ing R ong R u ip in g X ie G a ijun
( Southern Yangtze University)
Abstract To research the performance of cellulose derivative size m ixture, viscosity, adhesive force, size film strength and elongation, abrasion resistance, flex resistance, absorbency and water solubility of Finnfix10 and Finnfix30 were tested, and compared w ith domestic CMC, CM S, phosphate starch, acetate starch, composite modified starch. The result show s that cellulose derivative has better adhesion to pure cotton yarn and polyester cotton blended yarn, better flex resistance and water solubility of size film , sim ilar breaking elongation w ith raw yarn. It is suitable for warp to size as the main size m ixture. Key W ords Cellulose Derivative, Size M ixture, V iscosity, Size Film , Abrasion Resistance
Ff30 的粘度较高 、粘度波动率超 出要 求范
【 22】 ·406·
棉 纺 织 技 术 第 34卷 第 7期
Co tto n Te xtile Te chno lo gy
2006年 7月
围 。纤维素醚类衍生物在高温下 ,水溶液中会与 空气中的氧气反应发生一定程度的氧化降解 ,这 是导致粘度降幅较大的主要因素 。添加一种抗氧 化剂 A 就可解决这一问题 。表 3 中列出了它的 加入量 (相对于 Ff30干重的百分比 )对 Ff30粘度 及热稳定性的影响 。
当羧甲基纤维素的取代度达 0. 6时即有良好 的水溶性 。 Ff浆料的取代度都在 0. 8 以上 ,水溶 性极好 ,在冷水中就能形成均匀浆液 。用冷水将 Ff10和 Ff30调制成 4%浓度的浆液 ,用 NDJ279型 旋转式粘度计测得其室温 25 ℃条件下的粘度分 别为 90 mPa·s和 220 mPa·s,说明 Ff浆料可用 作低温上浆的粘着剂 。 Ff浆料的浆液粘度还与 温度 、浓度 、保温时间等因素有关 。 2. 1. 1 温度对粘度的影响
1. 0
35. 0 34. 5 33. 5 33. 0 32. 5 32. 0
注 :抗氧化剂剂量为 0. 1%、0. 5%、1. 0%时 ,浆液粘 度波动率分别为 16. 67%、8. 57%、7. 24%。
由表 3可见 , A 的加入使 Ff30的粘度有一定 程度的降低 ,其原因尚不清楚 。当 A 的加入量达 到 0. 5%与 1%时 Ff30的热稳定性均符合上浆要 求并且差异不大 ,所以使用 0. 5%的添加量为宜 。 2. 2 浆料的粘着力
性 、耐屈曲性 、吸湿性及水溶性进行了测试 ,并与国产 CMC、CM S、磷酸酯淀粉 、醋酸酯淀粉 、复合变性淀粉进行了 对比 。试验结果表明 :纤维素衍生物对纯棉纱和涤棉混纺纱的粘附性都好 ;浆膜耐屈曲性好 、水溶性好 ,断裂伸 长率与原纱相近 ,适于作为经纱上浆主浆料使用 。
关键词 : 纤维素衍生物 ;浆料 ;粘度 ;浆膜 ;耐磨性 中图分类号 : TS103. 84 + 6 文献标识码 : A 文章编号 : 100127415 (2006) 0720020204
92. 54 104. 48
92. 49 76. 84 75. 72 93. 61 94. 13
9. 87 7. 97 8. 37 11. 02 9. 42 8. 11 10. 85
涤棉粗纱的粘着力只稍次于醋酸酯淀粉和复合变 性淀粉 ,比另两种变性淀粉高 。这一试验结果表 明 Ff浆料对纤维素纤维所纺的纱线上浆具有相 当优势 。
0. 85 0. 83 0. 76
有效成分 /%
大于 98 大于 98 大于 90
氯化物含量 /%
1. 53 1. 55 小于 7
pH 值 (1% , 25 ℃)
6. 0 6. 0 6. 5
粘度 /mPa·s (6% , 95 ℃)
14 42
1350
2 F innf ix浆料的浆液性能
与浆纱质量密切相关的浆液性能主要是粘着 剂的粘度特性和对纤维的粘附性 。因此有必要研 究 Ff浆料这两方面的变化规律 。 2. 1 粘度特性
图 2 浓度对粘度的影响
2. 1. 3 保温时间对粘度的影响 浆液的粘度与粘度热稳定性是否符合上浆要
求也是决定其能否作为经纱上浆主浆料使用的前 提 ,当前高压 、高浓 、低粘的上浆工艺要求浆料具 有较低的粘度和较好的热稳定性 。表 2中列举了 Ff浆料和 CMC保温时间对粘度的影响 。
表 2 浆液的保温时间对粘度的影响
图 1为 4%浓度条件下温度对 Ff浆液粘度的 影响 。可见其浆液粘度随温度升高而下降 ,这是 由于当温度升高时 ,分子自身的热运动会加剧 ,分 子有可能瞬间挣脱周围分子的约束 ,发生相对运 动 ,分子间作用力会减弱 ,液体内部的摩擦阻力就 会降低 ,从而使粘度下降 [ 2 ] 。其中 Ff30粘度的下 降幅度大于 Ff10,这很可能是由于 Ff30分子量较 大 ,分子之间的作用力较强 ,随着温度的升高 ,分 子的瞬间挣脱对分子间作用力影响程度较 Ff10 明显 ,导致粘度降幅较大 。
浆料
粘度 /mPa·s
种类 0. 5 h 1 h 1. 5 h 2 h 2. 5 h 3 h
Ff10 14. 5 14. 0 13. 5 13. 5 Ff30 44. 5 42. 0 40. 5 39. 5 CMC 1600 1350 1170 960
13. 0 37. 5 850
目前用作经纱上浆主体浆料的变性淀粉尚存 在着某些不足 ,因此寻求具有良好上浆效果的绿 色浆料成为上浆工作者当前面临的重要课题 [ 1 ] 。 芬兰 Noviant公司生产的 Finnfix10、Finnfix30 (简 称 Ff10、Ff30)是以木纤维素为原料经化学加工而 成的高性能纤维素衍生物 ,具有水溶性好 ,对亲水 性纤维粘附力强 、不结皮 、不起泡 、易退浆 、易降 解 、无环境污染的特点 ,是高性能绿色浆料 。 Ff 系列纤维素衍生物欧盟在大量使用该产品作为经 纱上浆主浆料 ,而关于它的上浆性能目前国内还 未见有文献报道 ,因此有必要研究 Ff系列产品的 上浆性能 ,掌握其上浆特点 ,为其今后在国内的生 产应用提供依据 。
1 F innf ix的规格与品质
纤维素是一种天然高分子化合物 ,由 D 2吡喃
作者简介 :吴宁 ,男 , 1981年生 ,在读硕士研究生 ,无锡 , 214122 收稿日期 : 2006203228
葡萄糖彼此以 β21, 4糖苷键相连结而成的线性高 分子 。 Ff系列产品是通过对纤维素大分子上的 羟基经羧甲基化的产物 ,属于纤维素醚类衍生物 。 与 CMC相比 ,有着不同的规格与品质见表 1。
12. 5 36. 5 780
注 : Ff10、Ff30、CMC 的波动率分别为 10%、2215%、 4212 % 。
从表 2 可知 , Ff10 粘度值为 14,在同类产品 中属于较低粘度 。粘度波动率为 10% ,符合纺织 浆料在连续 3 h内 ,粘度波动率不超过 15%的要 求 。 Ff30 的粘度较 Ff10 高 ,与原淀粉的粘度相 近 ;粘度波动率为 2215% ,不符合上浆要求 。而 国产 CMC 粘 度 达 到 1350, 粘 度 波 动 率 达 到 了 4212% ,粘度和粘度变化都较大 ,不能满足经纱上 浆主浆料的要求 ,只能作为经纱上浆的辅助浆料 。 2. 1. 4 抗氧化剂对粘度及热稳定性的影响
图 1 温度对粘度的影响
2. 1. 2 浓度对粘度的影响 在 95 ℃保温 1 h条件下测得 Ff浆液浓度与
粘度的关系见图 2。图中曲线说明 Ff10浆液随浓
度的增加粘度变化较缓慢 ,而 Ff30 浓度在 6%以 下时增加较缓 ,但当达到 6%以上时浓度的增加 就引起了粘度较大变化 , 8%浓度浆液粘度值为 6%浓度浆液粘度值的 6倍多 ,这一范围内浆液粘 度对浓度的敏感性应在使用中加以注意 。
由表 1可知 ,国产 CMC大多是含盐量高的粗 制品 ,在生产中使用时对输浆管道 、机件等有较强 的腐蚀性 ,虽然现代浆纱机的浆槽等设备已是用 不锈钢材料 ,但时间一长 ,被锈蚀的情况时有发 生 。这一点限制了国产 CMC作为纺织浆料的使 用量 ,长期以来 ,它在经纱上浆中只作辅助粘着剂 和促进混合浆料的混溶作用来使用 。而 Ff10 和 Ff30是较为纯粹的精制品 ,含盐量极小 ,在使用 中不会出现上述问题 ,因此发挥这类粘着剂在上 浆中的优势成为可能 。当然 ,高性能纤维素衍生 物的规格不同 ,其粘度也有所不同 ,会使它们在浆 液浆膜性能上存在差异 。以下对于 Noviant公司 生产的 Ff10、Ff30 与国产的 CMC 等变性淀粉浆 料的浆液浆膜性能作了较为系统的对比研究 ,从 而探讨其上浆性能及特点 。
【 20】 ·404·
棉 纺 织 技 术 第 34卷 第 7期
Co tto n Te xtile Te chno lo gy
2006年 7月
纤维素衍生物浆料性能的研究
吴 宁 荣瑞萍 谢改军
(江南大学 )
摘要 : 为研究纤维素衍生物的浆料性能 ,对 Finnfix10、Finnfix30的粘度特性 、粘着力 、浆膜强伸性 、耐磨
表 4 浆料的粘着力
浆料种类
纯棉粗纱
粘着力 CV
/N
/%
T/C 65 /35粗纱
粘着力 CV
/N
/%
Ff10 Ff30 CMC CMC 磷酸酯淀粉 醋酸酯淀粉 复合变性淀粉
85. 95 93. 99 79. 45 63. 96 72. 25 83. 02 78. 87
4. 37 2. 86 3. 86 5. 14 5. 11 4. 23 4. 16
表 3 抗氧化剂对粘度及热稳定性的影响
wenku.baidu.com抗氧化剂 剂量 / %
粘度 /mPa·s 0. 5 h 1 h 1. 5 h 2 h 2. 5 h 3 h
0. 1
38. 0 36. 0 34. 5 33. 0 31. 5 30. 0
0. 5
36. 0 35. 0 34. 5 33. 5 32. 5 32. 0
粘着力是反映浆料粘附性能的重要指标 。浆 料必须具备良好的粘附性能 ,这是因为浆料需要 借助于这种性能将经纱内的单纤维相互粘结以增 加抱合力 ,同时强化浆膜与纱体的结合牢度 ,使之 被覆于经纱表面 ,以保护经纱并贴伏毛羽 [ 3 ] 。为 便于比较 ,选择了几种有代表性的变性淀粉以及 国产 CMC,分别用粗纱法测试了它们对 C粗纱和 T /C 65 /35粗纱的粘着力 (见表 4) 。
第 34卷 第 7期 棉 纺 织 技 术
2006年 7月
Co tto n Te xtile Te chno lo gy
·405·【 21】
表 1 Ff浆料与国产 CM C的规格与品质
浆料种类
外观
取代度
Ff10 Ff30 国产 CMC
浅黄色颗粒 浅黄色颗粒 白色粉状
Performance Research of Cellulose D er iva tive S ize M ixture
W u N ing R ong R u ip in g X ie G a ijun
( Southern Yangtze University)
Abstract To research the performance of cellulose derivative size m ixture, viscosity, adhesive force, size film strength and elongation, abrasion resistance, flex resistance, absorbency and water solubility of Finnfix10 and Finnfix30 were tested, and compared w ith domestic CMC, CM S, phosphate starch, acetate starch, composite modified starch. The result show s that cellulose derivative has better adhesion to pure cotton yarn and polyester cotton blended yarn, better flex resistance and water solubility of size film , sim ilar breaking elongation w ith raw yarn. It is suitable for warp to size as the main size m ixture. Key W ords Cellulose Derivative, Size M ixture, V iscosity, Size Film , Abrasion Resistance
Ff30 的粘度较高 、粘度波动率超 出要 求范
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2006年 7月
围 。纤维素醚类衍生物在高温下 ,水溶液中会与 空气中的氧气反应发生一定程度的氧化降解 ,这 是导致粘度降幅较大的主要因素 。添加一种抗氧 化剂 A 就可解决这一问题 。表 3 中列出了它的 加入量 (相对于 Ff30干重的百分比 )对 Ff30粘度 及热稳定性的影响 。
当羧甲基纤维素的取代度达 0. 6时即有良好 的水溶性 。 Ff浆料的取代度都在 0. 8 以上 ,水溶 性极好 ,在冷水中就能形成均匀浆液 。用冷水将 Ff10和 Ff30调制成 4%浓度的浆液 ,用 NDJ279型 旋转式粘度计测得其室温 25 ℃条件下的粘度分 别为 90 mPa·s和 220 mPa·s,说明 Ff浆料可用 作低温上浆的粘着剂 。 Ff浆料的浆液粘度还与 温度 、浓度 、保温时间等因素有关 。 2. 1. 1 温度对粘度的影响
1. 0
35. 0 34. 5 33. 5 33. 0 32. 5 32. 0
注 :抗氧化剂剂量为 0. 1%、0. 5%、1. 0%时 ,浆液粘 度波动率分别为 16. 67%、8. 57%、7. 24%。
由表 3可见 , A 的加入使 Ff30的粘度有一定 程度的降低 ,其原因尚不清楚 。当 A 的加入量达 到 0. 5%与 1%时 Ff30的热稳定性均符合上浆要 求并且差异不大 ,所以使用 0. 5%的添加量为宜 。 2. 2 浆料的粘着力
性 、耐屈曲性 、吸湿性及水溶性进行了测试 ,并与国产 CMC、CM S、磷酸酯淀粉 、醋酸酯淀粉 、复合变性淀粉进行了 对比 。试验结果表明 :纤维素衍生物对纯棉纱和涤棉混纺纱的粘附性都好 ;浆膜耐屈曲性好 、水溶性好 ,断裂伸 长率与原纱相近 ,适于作为经纱上浆主浆料使用 。
关键词 : 纤维素衍生物 ;浆料 ;粘度 ;浆膜 ;耐磨性 中图分类号 : TS103. 84 + 6 文献标识码 : A 文章编号 : 100127415 (2006) 0720020204
92. 54 104. 48
92. 49 76. 84 75. 72 93. 61 94. 13
9. 87 7. 97 8. 37 11. 02 9. 42 8. 11 10. 85
涤棉粗纱的粘着力只稍次于醋酸酯淀粉和复合变 性淀粉 ,比另两种变性淀粉高 。这一试验结果表 明 Ff浆料对纤维素纤维所纺的纱线上浆具有相 当优势 。
0. 85 0. 83 0. 76
有效成分 /%
大于 98 大于 98 大于 90
氯化物含量 /%
1. 53 1. 55 小于 7
pH 值 (1% , 25 ℃)
6. 0 6. 0 6. 5
粘度 /mPa·s (6% , 95 ℃)
14 42
1350
2 F innf ix浆料的浆液性能
与浆纱质量密切相关的浆液性能主要是粘着 剂的粘度特性和对纤维的粘附性 。因此有必要研 究 Ff浆料这两方面的变化规律 。 2. 1 粘度特性
图 2 浓度对粘度的影响
2. 1. 3 保温时间对粘度的影响 浆液的粘度与粘度热稳定性是否符合上浆要
求也是决定其能否作为经纱上浆主浆料使用的前 提 ,当前高压 、高浓 、低粘的上浆工艺要求浆料具 有较低的粘度和较好的热稳定性 。表 2中列举了 Ff浆料和 CMC保温时间对粘度的影响 。
表 2 浆液的保温时间对粘度的影响
图 1为 4%浓度条件下温度对 Ff浆液粘度的 影响 。可见其浆液粘度随温度升高而下降 ,这是 由于当温度升高时 ,分子自身的热运动会加剧 ,分 子有可能瞬间挣脱周围分子的约束 ,发生相对运 动 ,分子间作用力会减弱 ,液体内部的摩擦阻力就 会降低 ,从而使粘度下降 [ 2 ] 。其中 Ff30粘度的下 降幅度大于 Ff10,这很可能是由于 Ff30分子量较 大 ,分子之间的作用力较强 ,随着温度的升高 ,分 子的瞬间挣脱对分子间作用力影响程度较 Ff10 明显 ,导致粘度降幅较大 。
浆料
粘度 /mPa·s
种类 0. 5 h 1 h 1. 5 h 2 h 2. 5 h 3 h
Ff10 14. 5 14. 0 13. 5 13. 5 Ff30 44. 5 42. 0 40. 5 39. 5 CMC 1600 1350 1170 960
13. 0 37. 5 850
目前用作经纱上浆主体浆料的变性淀粉尚存 在着某些不足 ,因此寻求具有良好上浆效果的绿 色浆料成为上浆工作者当前面临的重要课题 [ 1 ] 。 芬兰 Noviant公司生产的 Finnfix10、Finnfix30 (简 称 Ff10、Ff30)是以木纤维素为原料经化学加工而 成的高性能纤维素衍生物 ,具有水溶性好 ,对亲水 性纤维粘附力强 、不结皮 、不起泡 、易退浆 、易降 解 、无环境污染的特点 ,是高性能绿色浆料 。 Ff 系列纤维素衍生物欧盟在大量使用该产品作为经 纱上浆主浆料 ,而关于它的上浆性能目前国内还 未见有文献报道 ,因此有必要研究 Ff系列产品的 上浆性能 ,掌握其上浆特点 ,为其今后在国内的生 产应用提供依据 。
1 F innf ix的规格与品质
纤维素是一种天然高分子化合物 ,由 D 2吡喃
作者简介 :吴宁 ,男 , 1981年生 ,在读硕士研究生 ,无锡 , 214122 收稿日期 : 2006203228
葡萄糖彼此以 β21, 4糖苷键相连结而成的线性高 分子 。 Ff系列产品是通过对纤维素大分子上的 羟基经羧甲基化的产物 ,属于纤维素醚类衍生物 。 与 CMC相比 ,有着不同的规格与品质见表 1。
12. 5 36. 5 780
注 : Ff10、Ff30、CMC 的波动率分别为 10%、2215%、 4212 % 。
从表 2 可知 , Ff10 粘度值为 14,在同类产品 中属于较低粘度 。粘度波动率为 10% ,符合纺织 浆料在连续 3 h内 ,粘度波动率不超过 15%的要 求 。 Ff30 的粘度较 Ff10 高 ,与原淀粉的粘度相 近 ;粘度波动率为 2215% ,不符合上浆要求 。而 国产 CMC 粘 度 达 到 1350, 粘 度 波 动 率 达 到 了 4212% ,粘度和粘度变化都较大 ,不能满足经纱上 浆主浆料的要求 ,只能作为经纱上浆的辅助浆料 。 2. 1. 4 抗氧化剂对粘度及热稳定性的影响
图 1 温度对粘度的影响
2. 1. 2 浓度对粘度的影响 在 95 ℃保温 1 h条件下测得 Ff浆液浓度与
粘度的关系见图 2。图中曲线说明 Ff10浆液随浓
度的增加粘度变化较缓慢 ,而 Ff30 浓度在 6%以 下时增加较缓 ,但当达到 6%以上时浓度的增加 就引起了粘度较大变化 , 8%浓度浆液粘度值为 6%浓度浆液粘度值的 6倍多 ,这一范围内浆液粘 度对浓度的敏感性应在使用中加以注意 。
由表 1可知 ,国产 CMC大多是含盐量高的粗 制品 ,在生产中使用时对输浆管道 、机件等有较强 的腐蚀性 ,虽然现代浆纱机的浆槽等设备已是用 不锈钢材料 ,但时间一长 ,被锈蚀的情况时有发 生 。这一点限制了国产 CMC作为纺织浆料的使 用量 ,长期以来 ,它在经纱上浆中只作辅助粘着剂 和促进混合浆料的混溶作用来使用 。而 Ff10 和 Ff30是较为纯粹的精制品 ,含盐量极小 ,在使用 中不会出现上述问题 ,因此发挥这类粘着剂在上 浆中的优势成为可能 。当然 ,高性能纤维素衍生 物的规格不同 ,其粘度也有所不同 ,会使它们在浆 液浆膜性能上存在差异 。以下对于 Noviant公司 生产的 Ff10、Ff30 与国产的 CMC 等变性淀粉浆 料的浆液浆膜性能作了较为系统的对比研究 ,从 而探讨其上浆性能及特点 。
【 20】 ·404·
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纤维素衍生物浆料性能的研究
吴 宁 荣瑞萍 谢改军
(江南大学 )
摘要 : 为研究纤维素衍生物的浆料性能 ,对 Finnfix10、Finnfix30的粘度特性 、粘着力 、浆膜强伸性 、耐磨
表 4 浆料的粘着力
浆料种类
纯棉粗纱
粘着力 CV
/N
/%
T/C 65 /35粗纱
粘着力 CV
/N
/%
Ff10 Ff30 CMC CMC 磷酸酯淀粉 醋酸酯淀粉 复合变性淀粉
85. 95 93. 99 79. 45 63. 96 72. 25 83. 02 78. 87
4. 37 2. 86 3. 86 5. 14 5. 11 4. 23 4. 16
表 3 抗氧化剂对粘度及热稳定性的影响
wenku.baidu.com抗氧化剂 剂量 / %
粘度 /mPa·s 0. 5 h 1 h 1. 5 h 2 h 2. 5 h 3 h
0. 1
38. 0 36. 0 34. 5 33. 0 31. 5 30. 0
0. 5
36. 0 35. 0 34. 5 33. 5 32. 5 32. 0
粘着力是反映浆料粘附性能的重要指标 。浆 料必须具备良好的粘附性能 ,这是因为浆料需要 借助于这种性能将经纱内的单纤维相互粘结以增 加抱合力 ,同时强化浆膜与纱体的结合牢度 ,使之 被覆于经纱表面 ,以保护经纱并贴伏毛羽 [ 3 ] 。为 便于比较 ,选择了几种有代表性的变性淀粉以及 国产 CMC,分别用粗纱法测试了它们对 C粗纱和 T /C 65 /35粗纱的粘着力 (见表 4) 。
第 34卷 第 7期 棉 纺 织 技 术
2006年 7月
Co tto n Te xtile Te chno lo gy
·405·【 21】
表 1 Ff浆料与国产 CM C的规格与品质
浆料种类
外观
取代度
Ff10 Ff30 国产 CMC
浅黄色颗粒 浅黄色颗粒 白色粉状