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              绿色纺织品与绿色浆料 中国纺织大学 (现:东华大学)周永元


  四、 丙烯酸类浆料

  聚丙烯酸类浆料(Polyacrylate Sizing Agent)在国内纺织行业使用,至今还不到三十年;由于它对各种纤维的优良粘附力,已使它成为国内外纺织上浆工作者注意的焦点之一[25]。国内已有不少地区和工厂在生产和使用丙烯酸类浆料(318,28#,SFB,QL98等等);一些工业发达国家的浆料商向我国市场推销的主要商品也是这类浆料。

  1995年世界丙烯酸酯的生产能力约为264.92万吨/年,美国、德国和日本为最大的生产国,三国的总生产能力占世界总生能力的63.07%。在世界众多的丙烯酸及酯的生产厂商中,BASF公司以64.6万吨/年(不包括新建装置)位居榜首,占世界总生产能力的24.38%。

  我国丙烯酸及其酯类产品的生产起步较晚(20世纪60年代),生产能力、产量都较小。1984年北京东方化工厂引进日本技术,建成年产4.5万吨丙烯酸装置,从此我国丙烯酸酯工业有了长足发展。目前国内主要生产厂家有北京东方化工厂、吉化公司、上海高桥石化公司等,生产工艺均采用丙烯二步氧化法。目前我国丙烯酸年产能力为15万吨,丙烯酸酯年产能力为15万吨。但按国内市场需要仍有4万吨的缺口,需进口来弥补。

  据预测,到2005年我国对丙烯酸及其酯类产品需求量为38万吨,其中化纤用需求量为4.5万吨,纺织用4万吨,皮革用3万吨,涂料用7.5万吨,胶粘剂用9万吨,其它为10万吨,依目前装置开工率难以满足国内需求。

  由于聚乙烯醇(PVA)的上浆性能上的缺陷和环境保护问题看,研究与开发丙烯酸类浆料也是势在必行。丙烯酸酯浆料是今后《绿色浆料》发展的重要方向之一。欧洲不少纺织厂经纱上浆的浆料配方模式已是:

  变性淀粉+丙烯酸类浆料+少量柔软剂。

  丙烯酸类浆料是丙烯酸类单体的均聚物、共聚物或共混物的总称。鉴于这类浆料大多数是由两种或两种以上单体组成的产品,性能变化很复杂,只有掌握它们的化学结构特点,才能更好地了解产品的主要性能。总体来说,它们是属于热塑性高分子化合物,分子量和侧链上所带的官能团的结构,决定着它们的主要性能。为此,从上浆性能与适应性,可将它们分成三类:酸盐类、酰胺类和酯类:

  (一)、聚丙烯酸盐类:

  是最早在纺织工业中使用的一种丙烯酸类浆料。它由丙烯酸单体聚合而成的一种浆料,呈透明坚硬的固体或是透明清彻的液态产品(25%含固率)。是一个强酸性的高分子化合物,工业上使用时常进行必要的中和(一般用NaOH)。因此,它实际上是丙烯酸和丙烯酸钠盐的共聚物:

  n CH2=CH -CH2-CH-CH2-CH―     -CH2-CH-CH2-CH―

      |      |    |    NaOH    |    |

     COOH     COOH   COOH       COOH   COONa

  这类浆料的最早商品名,曾是风行一时的"PM90"是用于尼龙长丝的优良上浆剂。它们很易溶解于冷水或热水中,对亲水性的天然纤维和聚酰胺纤维(锦纶,尼龙)有良好的粘附性,也能形成柔软的薄膜,但强度较小,容易发生塑性变形。最主要的问题是它的吸湿性大,再粘性严重。

  以低比例组份与变性淀粉浆混用,有良好的上浆性能(例如:14.5tex,10tex的全棉纱上浆)。但也有改良型的产品出现,都是为了克服再粘性的问题。也有颗粒状固态的产品。

  (二)、聚 丙 烯 酰 胺 浆 料

  聚丙烯酰胺(Polyacrylamide)浆料是一个当今很有价值的《绿色浆料》,它适用于亲水性的纤维。尤其它的容易聚合和共聚性,以及原料价格较其他丙烯酸类单体低、产品形态的容易多样化。若能保持这些特点,又能解决它的吸湿再粘缺陷,则它是很有发展前景的浆料。

  1、基本性能

  聚丙烯酰胺是一种线型的水溶性高分子化合物,也是水溶性聚合物中应用最为广泛的品种之一。其分子量有很宽的调节范围(104 ~107)。它是由一种单体聚合而成的均聚物,质量容易控制。


  n CH2=CH  [-CH2-CH-]n

     |       |

      CONH2    CONH2


  酰胺基的化学活泼性很高,可以和多种化合物反应而产生许多聚丙烯酰胺的衍生物;还能与多种化合物形成很强的氢键。具有多种宝贵的性能,例如:絮凝性,增稠性,增粘性,和表面活性等。

  纯粹的丙烯酰胺是一种白色薄片状(或鳞片状)的结晶物质。可溶解于水,乙醇,甲醇,二哑烷或醋酸乙酯等有机溶剂中;但在碳氢类有机溶剂中不溶解或略为溶解。可用多种方法使丙烯酰胺聚合或共聚。由于丙烯酰胺及其聚合物都能溶解于水,使用溶液(水或有机溶剂)聚合较为方便。用无离子水溶解丙烯酰胺单体,一般常制成8 %~10%浓度的水溶液。现在已能制得25%以上的含固量产品。pH值不能太高,否则容易水解。

  聚丙烯酰胺浆料在七十年代已开始用于经纱上浆(当时称为:"酰胺浆")。可成功地用于细支高密的全棉织物的经纱上浆(例如:羽绒布作辅助粘着剂)。但由于它的暴聚性,当时只能以8%~10%固体量的胶体(分子量约在250万)供应给纺织工业。现在通过使用分子调节剂,已能制得含固量25%~30%的聚丙烯酰胺浆料。

  聚丙烯酰胺也可制成固态产品,已在某些工业部门得到应用。目前市场上也有酸盐类与这酰胺类共聚的商品。

 

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