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淀粉作为纺织上浆材料,有着悠久的使用历史。但是,原淀粉由于本身结构上的缺陷,导致其对合成纤维的粘附性能较差、浆膜脆且硬,为了改善淀粉浆料的使用性能,常常采用对淀粉改性的方法提高淀粉的上浆性能。本文从油水两亲性淀粉设计入手,在淀粉大分子链上同时引入亲水性的季铵阳离子基团和亲油性的烯烷基琥珀酸酯基,制备了一系列油水两亲性变性淀粉,探讨了作为亲油性基团的烯烷基琥珀酸酯基团结构、油水两亲性官能团摩尔比值、油水两亲性变性程度对变性淀粉的浆液性能、粘附性能和浆膜性能的影响,评价了季铵阳离子-烯烷基琥珀酸酯油水两亲性变性淀粉浆料的上浆性能,并在浆纱生产中考察了该变性淀粉浆料取代PVA的浆纱效果。首先,对引入的亲油性基团进行了选择。以辛烯基琥珀酸酯基、十二烯基琥珀酸酯基和十八烯基琥珀酸酯基这三种烯烷基琥珀酸酯基为研究对象,在淀粉大分子上同时引入这三种酯基和季铵阳离子基团,制备一系列油水两亲性淀粉,研究不同碳链长度的烯烷基琥珀酸酯基对淀粉油水两亲性的影响。研究结果表明:在季铵阳离子基团取代度不变的情况下,随着烯烷基琥珀酸酯基碳链长度的减小,淀粉的粘度增大,粘度热稳定性提高;淀粉对棉纤维和涤纶纤维的粘合强度增大,淀粉浆膜的力学性能改善,浆膜的磨耗减小。在具有同一亲油性取代基基团结构的油水两亲性淀粉中,烯烷基琥珀酸酯基取代度较大时,淀粉浆液的表面张力较小,该淀粉浆料对纤维的粘附性能较好。对淀粉进行油水两亲化改性,引入的亲油性取代基基团以碳链长度较短的辛烯基琥珀酸酯基最佳。其次,研究了油水两亲性官能团摩尔比值对变性淀粉性能的影响。通过改变亲水亲油取代基的试剂用量,设计并制备一系列不同油水两亲性官能团摩尔比值的季铵阳离子-辛烯基琥珀酸酯淀粉,考察不同油水两亲性官能团摩尔比值的变性淀粉对浆液性能、粘附性能、浆膜性能和生物降解性的影响,确定适宜的油水两亲性官能团摩尔比值范围。研究结果表明:在淀粉大分子上同时引入亲水性的季铵阳离子基团和亲油性的辛烯基琥珀酸酯基,所制备的变性淀粉具备油水两亲性的特征。这种油水两亲性的改性方法有效地改善了淀粉的粘附性能和浆膜性能,这些性能随着油水两亲性官能团摩尔比值的变化而变化。随着亲油性取代基占总取代基的摩尔百分比Po的增大,油水两亲性淀粉的粘度逐渐减小,粘度热稳定性也随之降低;油水两亲性淀粉浆液的表面张力先减小后增大,对棉纤维和涤纶纤维的粘合强度先增大后减小。当Po为70.6%时,油水两亲性淀粉浆液对纤维的粘合强度达到最大值。与酸解淀粉浆膜相比,经季铵阳离子基团和辛烯基琥珀酸酯基改性后的淀粉浆膜的结晶度降低,浆膜的柔韧性变好。随着Po的增大,该油水两亲性淀粉的断裂伸长率和断裂功先增大后减小;与酸解淀粉相比较,该油水两亲性淀粉浆膜的水溶时间缩短,膨润率增大,有利于淀粉浆料退浆。当Po为52%时,该油水两亲性淀粉浆膜的断裂伸长率和断裂功达到最大值。综合考虑淀粉浆料的上述性能,对淀粉进行油水两亲性改性时,引入的油水两亲性官能团摩尔比值在50%-70%之间为宜。第三,研究了油水两亲性变性程度对淀粉性能的影响,在一定的油水两亲性官能团摩尔比值下,考察油水两亲性变性程度对季铵阳离子-辛烯基琥珀酸酯淀粉上浆性能的影响,以BOD5/COD值分析了变性程度对淀粉生物降解性的影响,确定适宜的季铵阳离子-辛烯基琥珀酸酯淀粉油水两亲性变性程度范围。研究结果表明:随着油水两亲性变性程度的增大,亲水性取代基和亲油性取代基的反应效率均降低,当亲油性取代基取代度超过0.036时,反应效率降低显著;随着变性程度的增大,该淀粉浆液的表面张力降低,淀粉浆液对棉纤维和涤纶纤维的粘合强度均增大,当变性程度大于0.051时,随着变性程度的增大,该淀粉浆液对纤维的粘合强度不再明显增大;随着变性程度的增大,该淀粉浆膜的断裂伸长率和断裂功增加,浆膜的水溶时间减小,膨润率增大。当变性程度大于0.051时,淀粉浆膜的耐磨性和耐屈曲性改善幅度下降。对淀粉进行季铵阳离子基团-辛烯基琥珀酸酯基油水两亲性改性,淀粉的生物降解性下降,当变性程度大于0.051时,BOD5/COD值小于0.3,淀粉从可生物降解变成不易生物降解。综合考虑油水两亲性变性程度对淀粉浆料性能的影响,季铵阳离子-辛烯基琥珀酸酯油水两亲性淀粉的变性程度在0.026-0.051之间为宜。第四,研究了油水两亲性淀粉的上浆性能。通过对涤/棉65/35混纺纱进行上浆试验,考察了浆纱的增强率、减伸率、毛羽减少率和增磨率,测试了该淀粉的退浆效率,评价了油水两亲性变性淀粉的上浆性能。研究结果表明:油水两亲化改性能够显著提高淀粉对涤/棉混纺纱的浆纱性能,浆纱的增强率、增磨率和毛羽降低率高,减伸率低,退浆效率高。由此可见,这种油水两亲性变性淀粉浆料在涤/棉上浆中的应用是可行的。最后,研究了油水两亲性淀粉的浆纱生产应用。在工厂实际生产环境下对季铵阳离子-辛烯基琥珀酸酯油水两亲性淀粉进行了中试生产,并应用于涤/棉品种取代PVA的浆纱生产之中。生产实践结果表明:油水两亲性淀粉中试生产稳定顺利,这种淀粉变性方法及其生产工艺可以产业化。采用油水两亲性变性淀粉取代PVA浆纱,该品种的织机效率提高了2.1个百分点,浆纱成本降低了0.03元/米。