接枝变性淀粉浆料的生产方法技术

本发明专利技术公开了一种接枝变性淀粉浆料的生产方法，首先采用超声波处理器对原淀粉乳进行超声预处理，随后在体系中加入丙烯酸类混合接枝单体，插入辉光放电电极，进行辉光放电，引发体系中的接枝共聚反应，关闭电源，保持反应体系温度为35-50℃，聚合反应2-3h，得到疏松的接枝淀粉。辉光放电技术可以有效的实现低温条件下引发接枝反应，引发过程温度控制平稳，产物接枝率较高。超声预处理与辉光放电技术具有低能耗、污染小，处理时间短，效果明显的特点，使接枝淀粉的生产过程成为一种清洁、高效的环保过程。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于纺织领域，特别涉及一种纱线上浆用的接枝变性淀粉的生产方法。
技术介绍
牛仔布属粗支高密织物，织物密度系数高，重磅牛仔布的织物紧度系数在100%以上。牛仔布布面要求平整、纹路清晰，为达到这种效果，织造时要采用大张力、强打纬工艺，并多在速度快、张力大的无梭织机上织造。此外，牛仔布在织造前经纱先经过染色，这一过程对纱线的损伤不小，需要经过浆纱来弥补。经纱上浆是牛仔布生产的关键工序之一，通过上浆使经纱表面被覆一层光滑、耐磨、柔韧具有一定强度的浆膜，同时使部分浆料渗入纱线的内部，增加纤维间的粘附力，提高纱线的抗拉强度、摩擦强度和贴伏毛羽，进而达到降低织造断头率、提高生产效率、改善产品质量的目的。淀粉用于经纱上浆历史悠久，原淀粉对亲水性的天然纤维有较好的粘附性，具有一定的成膜能力，基本上能满足天然纤维的上浆要求，但其上浆性能仍不能令人十分满意，常需要添加各种辅助浆料加以弥补或进行变性处理。原淀粉浆料对合成纤维的粘附力差，因此多采用变性淀粉。变性淀粉的发展历经三代产品，第一代为分解淀粉，其以切断淀粉大分子上的甙键，降低聚合度及粘度，增加使用浓度和水分散性为主要目的，产品包括酸解淀粉、氧化淀粉等。第二代为淀粉衍生物，在淀粉分子中引入某些化学基团，以提高浆液的水分散性、抗凝胶性、浆膜特性及粘着力为主要目的，如醚化淀粉、酯化淀粉及阳离子淀粉等。第一代和第二代变性淀粉能够在一定程度上增加了淀粉对纱线的亲和性，提高粘附力和改善浆液的稳定性。接枝淀粉为第三代产品，接枝淀粉通常是采用乙烯基单体通过游离基引发在淀粉大分子主链上形成具有一定聚合度的合成高分子支链，这种产物具有天然淀粉和合成高分子的双重性能，合成高分子链部分在浆料混合物中充当连接组分，并且键合的柔性分子链能够显著改善浆膜的韧性。接枝淀粉本身具有两相分离结构，极大地改善了淀粉的力学性能。由于这些潜在的优势，加上良好的生物可降解性，近年来接枝淀粉引起了纺织界的极大关注。 国内的接枝淀粉多采用丙烯酸单体接枝工艺，聚合得到的接枝淀粉，在经纱上浆上不但保有淀粉浆料的优越性能，还拥有其他变性淀粉浆料没有的对疏水性纤维良好的附着性。对经纱上浆来说，接枝淀粉可提高淀粉使用价值，被认为是替代PVA的最佳浆料。然而，制取接枝变性淀粉浆料的淀粉接枝共聚反应大多是以自由基聚合的方式进行，多数自由基反应采用化学方法引发，多以高价铈离子为引发剂，高价铈离子价格昂贵、产量有限，作为浆料，纺织工业需求量大，这无疑制约了接枝变性淀粉浆料的发展；同时，化学引发的聚合反应，产物的接枝率一般在10%左右，难以使接枝产物彻底摆脱淀粉浆料的弱点。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服牛仔纱上浆采用淀粉为主体浆料及接枝淀粉在生产过程中存在的缺点，提供一种适合牛仔纱上浆的接枝淀粉的生产方法，该生产方法采用超声对原淀粉进行预处理，随后利用辉光放电物理引发淀粉与丙烯酸接枝的接枝共聚反应，形成丙烯酸接枝淀粉浆料。本专利技术提供了一种接枝淀粉浆料的生产方法，其包括如下步骤I)用NaOH中和丙烯酸，制取丙烯酸钠溶液，将制得的丙烯酸钠溶液与浓度为30-40%的乙烯基单体混合，制得混合单体溶液；2)将普通淀粉加入去离子水调成淀粉乳，常温下放入超声波处理器中，超声处理15-25min，制得超声改性原淀粉乳；·3)将所制得的超声改性原淀粉乳转移到辉光放电反应器中，向淀粉乳中通入N2,向反应体系中加入含有乙烯基的混合单体溶液，插入辉光放电电极，室温下进行辉光放电，引发体系中的接枝反应；4)保持反应体系温度为35-50°C，聚合反应2-3h，过滤水洗，得到疏松的接枝淀粉，将接枝淀粉干燥、粉碎、过筛后得到接枝淀粉浆料。其中，所述普通淀粉包括玉米淀粉、马铃薯淀粉、小麦淀粉、木薯淀粉中的任意一种。其中，所用超声波处理器的超声频率为40kHz，温度为40_50°C，淀粉乳质量浓度为 30-40%。其中，辉光放电引发体系的放电电压为500-800V，放电电流为100-150mA，辉光放电时间为l-5min。其中，含有乙烯基的混合单体溶液所用的单体包括丙烯酸、丙烯腈、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯中的至少一种。本专利技术生产的接枝淀粉浆料与传统浆料相比，其优点如下I)本专利技术采用超声波对原淀粉进行预处理，该方法操作工艺简单，不添加额外的化学试剂，生产过程淀粉的处理时间短，能耗低、因此生产过程是环保过程。2)本专利技术采用接触辉光放电技术引发淀粉大分子形成自由基，替代了传统化学引发过程所采用的昂贵的稀缺金属铈盐，有利于降低产品成本，加大接枝淀粉的生产产量，力口快接枝淀粉浆料的迅速推广。该方法简单易行，且在室温条件下引发反应，有利于聚合物的接枝反应，减少了混合单体的自聚反应，提高了单体接枝效率。低温条件下引发使聚合反应操作稳定性良好，有利于控制单体接枝率，从而是接枝淀粉的产品稳定性良好。3)本专利技术的接枝淀粉生产方法适用性较广，不同的聚合单体与不同类型的淀粉接枝聚合，可以生产出适用纯棉、涤/棉混纺纱线的上浆要求。4)本专利技术所生产的接枝淀粉浆料在牛仔纱的上浆应用，可以以单一浆料替代传统的组合浆料，彻底解决传统上浆前的复杂调浆过程，缩短了上浆加工时间。具体实施例方式本专利技术为解决牛仔纱上浆浆料应用时调配复杂，而提出采用超声对原淀粉进行预处理，随后利用辉光放电物理引发淀粉与丙烯酸接枝的新工艺，聚合生成接枝淀粉浆料可以直接替代传统组合浆料用于牛仔纱的上浆。所谓的淀粉超声预处理主要是利用超声空化作用产生局部的高温、高压(5500°C和100 MPa)和高频振动，使淀粉大分子的分子链发生部分降解，分子量降低，同时淀粉粒径变小，有利于降低淀粉糊的粘度。超声处理后的淀粉颗粒表面出现程度不同的蜂窝状孔洞或裂纹，有利于反应试剂的渗透浸入。所谓的淀粉接枝新工艺是利用接触辉光放电技术在常压下对变性淀粉乳液进行处理，通过插入溶液中的电极在溶液中引发生成淀粉大分子自由基，随后与通入体系丙烯酸类混合单体进行接枝聚合反应。辉光放电过程中产生的气化的正离子在强电场的作用下加速后获得能量(平均能量为IOOeV)，与淀粉乳液的水分子撞击，在激发态的H2CT与H2O的碰撞过程中发生电荷转移并产生羟基自由基(0H ·)和氢自由基(H·)，如式1-4所示。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种接枝变性淀粉浆料的生产方法，其包括如下步骤:1）用NaOH中和丙烯酸，制取丙烯酸钠溶液，将制得的丙烯酸钠溶液与浓度为30?40%的乙烯基单体混合，制得混合单体溶液；2）将普通淀粉加入去离子水调成淀粉乳，常温下放入超声波处理器中，超声处理15?25min，制得超声改性原淀粉乳；3）将所制得的超声改性原淀粉乳转移到辉光放电反应器中，向淀粉乳中通入N2，向反应体系中加入含有乙烯基的混合单体溶液，插入辉光放电电极，室温下进行辉光放电，引发体系中的接枝反应；4）保持反应体系温度为35?50℃，聚合反应2?3h，过滤水洗，得到疏松的接枝淀粉，将接枝淀粉干燥、粉碎、过筛后得到接枝淀粉浆料。

【技术特征摘要】
1.一种接枝变性淀粉浆料的生产方法，其包括如下步骤 1)用NaOH中和丙烯酸，制取丙烯酸钠溶液，将制得的丙烯酸钠溶液与浓度为30-40%的乙烯基单体混合，制得混合单体溶液； 2)将普通淀粉加入去离子水调成淀粉乳，常温下放入超声波处理器中，超声处理15-25min，制得超声改性原淀粉乳； 3)将所制得的超声改性原淀粉乳转移到辉光放电反应器中，向淀粉乳中通入N2,向反应体系中加入含有乙烯基的混合单体溶液，插入辉光放电电极，室温下进行辉光放电，引发体系中的接枝反应； 4)保持反应体系温度为35-50°C，聚合反应2-3h，过滤水洗，得到疏松的接枝淀粉，将接枝淀粉干燥、粉碎、过筛后得到接枝淀粉浆料。2....

【专利技术属性】
技术研发人员：李新民，谈大勇，宁福君，范艳丽，杨帅，党亚红，杨书华，张明君，李辉，姜宜宽，
申请(专利权)人：淄博兰雁集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：