十二烯基琥珀酸淀粉酯浆料与聚乙烯醇浆料的粘附性能及浆膜性能的对比研究

鲍　乐

(安徽工程大学 纺织服装学院，安徽 芜湖 241000)

十二烯基琥珀酸淀粉酯浆料与聚乙烯醇浆料的粘附性能及浆膜性能的对比研究

鲍乐

(安徽工程大学 纺织服装学院，安徽 芜湖 241000)

摘要：通过制取不同变性程度的十二烯基琥珀酸淀粉酯，测定了不同变性程度的十二烯基琥珀酸淀粉酯的取代度；以聚乙烯醇为比较对象，比较了两种浆料对涤纶纤维上浆的上浆性能及浆膜性能。结果表明：在两种浆液浓度相同的情况下，取代度在接近0.021时的十二烯基琥珀酸淀粉酯浆料对于涤纶纤维的粘附性能优于聚乙烯醇浆料，聚乙烯醇浆料的浆膜性能优于十二烯基琥珀酸淀粉酯浆料。

关键词：十二烯基琥珀酸淀粉酯；PVA；粘附性能；浆膜性能

十二烯基琥珀酸淀粉酯(SSAS)是十二烯基琥珀酸酐(DDSA)与原淀粉在碱充当催化剂的条件下，进行酯化反应生成的一种淀粉有机酯[1]。较早的SSAS的合成方法是由Jeon等人在1999年开发的[2]。在亲水性的淀粉大分子上引入疏水性的烯基集团，反应所得淀粉酯既含有亲水性集团，又含有疏水性集团，具有相应的表面活性[3-4]，常应用于造纸、化工和食品等领域。聚乙烯醇(PVA)大都呈粉末状，是一种用途相当广泛的水溶性高分子聚合物，易溶于水，几乎不溶于有机溶剂，水溶液的粘度随温度和聚合度的变化而变化。PVA为用于聚酯纤维上浆的常用浆料，具有优良的成膜性和良好的粘附性能。本文对两种浆料的上浆性及浆膜性能进行较深入的对比研究，为实际应用提供一定的参考依据。

1十二烯基琥珀酸淀粉酯反应原理

淀粉中的羟基在一定条件下可与十二烯基琥珀酸酐发生酯化反应，反应方程式如下：

还有副反应的进行：

R:-CH2-CH=CH-(CH2)8-CH3

由于反应中会产生羧酸，所以反应需要在碱存在的条件下进行，碱中和生成的多余羧酸，使整个过程向着酯化反应的方向进行[3]。

2实验

2.1实验材料和仪器

玉米淀粉,安徽大兴玉米开发有限公司工业品，粘度为48 mPa·s(玉米淀粉浓度为6%，在95 ℃时糊化1 h)； 浓盐酸、NaOH、无水乙醇 ( 分析纯) , 无锡市展望化工试剂有限公司生产； DDSA(分析纯),国药集团化学试剂有限公司生产；聚乙烯醇(PVA205)，上海影佳实业有限公司生产。

HJ-3 恒温磁力搅拌器、HH-6 数显恒温水浴锅,常州国华电器有限公司生产； PHS-3C pH 计,上海雷磁仪器厂生产。

2.2SSAS的制备

采用文献[5]的方法制取粘度为8 mPa·s(玉米淀粉浓度为6%，在95 ℃糊化1 h)的酸解淀粉。用所制得的酸解淀粉加蒸馏水制成浓度为40%的淀粉乳溶液，实验在40 ℃恒温条件下进行，搅拌淀粉乳的同时往溶液中滴加用无水乙醇稀释5倍的DDSA，同时用3%的NaOH溶液维持反应体系的pH值为8.5，反应总共进行4 h后，用3%的盐酸溶液进行中和，待中和至pH值为6.5~7.0，过滤溶液，再用70%的乙醇洗涤3次，过滤、干燥、粉碎后即可得粉末状的SSAS。通过改变酸酐的加入量可合成不同取代度的十二烯基琥珀酸淀粉酯。

2.3SSAS取代度的测定方法

称取样品1.5 g置于80 mL烧杯中,用1.5 mL乙醇润湿后,加入20 mL盐酸摩尔浓度为2.5 moL/L的乙醇溶液酸化样品,搅拌30 min后,加入40 mL 90%的乙醇,继续搅拌10 min,移入60 mL的砂蕊漏斗中,用90%的乙醇淋洗至洗出液中无氯离子为止,然后将砂蕊漏斗中的SSAS移入250 mL的浇杯中,加入7.5 mL浓度为0.25 mol/L的标准氢氧化钠溶液,加蒸馏水至150 mL,沸水浴20 min后,加入1%酚酞指示剂20滴,搅拌,趁热用0.05 moL/L的硫酸溶液滴定至酚酞终点,记录消耗硫酸的体积。同时用不加酸酐制备的样品作一空白[6]。取代度的计算公式为：

式中:M0为每克空白样品所耗用的氢氧化钠毫摩尔数；MX为扣除空白后每克样品所耗用的氢氧化钠毫摩尔数；M1为氢氧化钠溶液的摩尔浓度；M2为硫酸溶液的摩尔浓度；V0为空白样品所耗用的硫酸溶液体积(mL)；V2为样品所耗用的硫酸溶液体积(mL)；W为样品的质量(g)；DS为取代度。

2.4SSAS浆液的制备

称取干重为30 g的SSAS，加蒸馏水制成总重为470 g浓度为6%的淀粉乳，搅拌均匀后，将淀粉乳移入500 mL的三口烧瓶中，并将烧瓶置于水浴中，开始搅拌加热，搅拌速度为120 r/min。再将总重为1 630 g的蒸馏水倒入一个不锈钢水槽中，并将该水槽置于超级恒温器内，水浴温度设置为95 ℃。当浆液温度达到95 ℃时开始计时，保温1 h后将浆液倒入不锈钢水槽(槽内温度为95 ℃)，搅拌均匀，备用。

2.5浆液的粘附性能测试

SSAS浆液性能测试：将绕有纯涤粗纱的框架放入预先准备好的浆液中，浸渍5 min。然后将粗纱框架取出挂起，在自然条件下晾干。将晾干后的轻浆粗纱条在相对湿度65%、温度为20 ℃条件下平衡24 h，然后在Instron万能试验机上测试粗纱条的断裂强力和断裂功，并求得变异系数。测试条件为：拉伸速度为50 mm/min，试样夹头距离为100 mm，样本容量为30。

PVA浆液粘附性能测试同上。

2.6浆膜的制备及性能测试

SSAS浆膜性能测试：准确称取SSAS 24 g，配制成浓度为6%的淀粉悬浮液，移入500 mL的三口烧瓶中，三口烧瓶置于水浴中，搅拌加热，当瓶内温度达到95 ℃后保温1 h。使用钢尺把调好的浆液在70~80 ℃时在特制的膜框内涂刮成具有一定厚度的涂层，在相对湿度65%、温度为20 ℃条件下平衡24 h后即可制得浆膜。将浆膜裁成220mm×10mm条状试样，在Instron万能试验机上测试浆膜的断裂强力、断裂伸长率和断裂功，并求得变异系数。测试条件为：拉伸速度50 mm/min，试样夹头距离100 mm，样本容量为20。

PVA浆液浆膜性能测试同上。

3结果与讨论

十二烯基琥珀酸淀粉酯与PVA对涤纶粘附性能的对比结果如表1所示。

表1　十二烯基琥珀酸淀粉酯与PVA对涤纶的粘附性能

由表1可知：在十二烯基琥珀酸淀粉酯的取代度接近0.021时，其对涤纶纤维的粘附性能略优于常用的PVA浆料，说明十二烯基琥珀酸淀粉酯可提高对涤纶纤维的粘附性能。在取代度不大时，十二烯基琥珀酸淀粉酯具有更好的粘附性能，相比常用的PVA浆料，它同时具有环保可降解的优点[7]。

十二烯基琥珀酸淀粉酯与PVA浆膜性能对比结果如表2所示。

表2　两种浆料的浆膜性能

由表2可知，与常用的聚酯纤维经纱上浆浆料相比，十二烯基琥珀酸淀粉酯浆膜的性能较弱，断裂强度和断裂功均不及PVA浆料。

4结语

(1)在取代度接近0.021时，十二烯基琥珀酸淀粉酯浆料具有较好的粘附性能，其对涤纶纤维的粘附性能优于常用的聚酯纤维上浆浆料。

(2)与常用的聚酯纤维上浆浆料相比，十二烯基琥珀酸淀粉酯浆膜的性能较弱，断裂强度、断裂功均不及PVA。

参考文献:

[1]Chi H, Xu K, Xue D H.Synthesis of Dodecenyl Succinic Anhydride(DDSA) Corn Starch[J].Food Research International,2007,40(2):232-238.

[2]Young-Seon Jeon, Arvind Viswanathan, Richard A Gross,et al.Studies of Starch Esterification:Reactions with Alkenyl Succinates in Aqueous Slurry Systems[J].Starch/starl,1999,51:90-93.

[3]Zhou J, Ren L L, Xie L,et al.Surface Esterification of Corn Starch Films:Reacation with Dodecenyl Succinic Anhydride.Carbohydrate[J]. Polymers,2009,78(4):888-893.

[4]周永元.纺织浆料学[M].北京：中国纺织出版社，2004：205.

[5]周永元.变性淀粉系列讲座(二)：酸解淀粉[J].棉纺织技术，1988,16(9):569.

[6]陈煦, 张燕萍, 张煜, 等. 十二烯基琥珀酸淀粉酯的制备[J].无锡轻工大学学报，2000,5(19):495-497.

[7]Shan M Y,Wu C C. Property Comparation of Water Soluble Polyester Size Mixture and PVA[J]. Cotton Textile Technology,2008,36(8):504-506.

(责任编辑：姜海芹)

Adhesion Performance and Size Film Performance Comparison

Dodecenylsuccinate Starch Pulp Slurry with Polyvinyl Alcohol

BAO Le

(College of Textile and Apparel,Anhui Polytechnic University,Wuhu 241000,China)

Abstract：By changing the anhydride addition amount of starch from different degree of degeneration of twelve alkenyl succinic acid starch ester, determining the degree of degeneration of twelve alkenyl succinic acid substitution degree of starch ester; with polyvinyl alcohol (PVA) as the object of comparison,two size of polyester fiber sizing performance and size film performance are compared. Results show that the two kinds of slurry concentration under the condition of same, degree of substitution 0.021 twelve alkenyl succinic acid ester starch paste for the adhesion property of polyester fiber is better than PVA slurry, PVA slurry size film performance due to the esterification of starch.

Key words:dodecenylsuccinate starch ester; PVA; slurry performance; sizing performance

文章编号：1671-6906(2015)01-0059-04 1671-6906(2015)01-0051-04

作者简介：赵龙(1964-)，男，山西忻州人，工程师。 李俊魁(1988-)，男，河南安阳人，硕士生。

基金项目：河南省基础与前沿技术研究(072300440020)；郑州市科技攻关项目(131PPTGG416-2) 河南省科技发展计划项目(122102210504)；郑州市科技攻关项目(131PPTGG416-2)

收稿日期：2014-11-10 2014-06-15

中图分类号：TS109

文献标志码：ADOI:10.3969/j.issn.1671-6906.2015.01.012