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1、生产技术论文篇 有机硅在上浆中的应用探讨 胡勇任晓翠郭晓婷 ( 西安大牵化工集团有限公司) 近十年来，纺织浆料这一隶属于化工领域的 产品伴随着织造技术的提升，也取得了重大的突 破，作为织前准备的关键工序浆纱，面临着如 何选择好浆纱设备、上浆工艺、主浆料、助剂等一 系列的重大决策。其中，合理选用浆料，积极开发 新浆料，研究科学的浆液配方，既要满足浆纱工艺 的要求，又要节约能源，减少环境污染，降低浆纱 成本，是一项十分重要的技术性工作。经纱的断 头严重影响着织机效率的发挥与产品质量的提 高，因此要求提高浆纱的耐磨性和强力，减少毛羽 数。如何提高浆纱的耐磨性? 除了提高浆膜的强 力外，可以通过增加浆
2、膜的光滑性来减少纱和纱 之间的摩擦力。通常来说有两种方法：使用浆纱 平滑剂和后上蜡。浆液中加入柔软润滑剂可以改 善浆膜性能，使浆膜具有良好的柔软、平滑性，降 低摩擦系数，赋予浆膜更好的弹性，以减少织造时 浆纱断头，提高织机效率。 由于有机硅产品具有滑爽、柔软、疏水、耐热、 耐化学腐蚀等多种优异性能，而且成本不高，无 毒、无环境污染的环保性，使其作为一种高分子材 料得到了飞速发展，尤其是作为一类重要的应用 助剂用于纺织印染工业的各个领域：从纤维的喷 丝到织物印染成品的后整理。特别是其柔软整理 方面，它的光滑性、柔软性无与伦比。但硅油在纺 织上浆中应用至今未有深人研究，尤其是在油脂 和后上蜡的应用
3、方面未见相关文献报道。本文选 用亲水性的有机硅油与油脂、蜡片进行对比实验， 以期探讨它在代替油脂( 平滑剂) 在纱线上浆中的 应用性能。通过试验，对其性能及有关指标进行 测试、分析、探讨，经过比较选出有机硅油能否在 纱线上浆中使用? 且使用效果如何作一初步的探 讨，也希望通过本文抛砖引玉，能引起大家在这方 面的深入研究，得出更加全面的结论。 I 经纱上浆平滑剂的基本性能 经纱上浆用平滑剂的主要作用是平滑作用和 柔软作用。其中：平滑作用主要是降低纤维与纤 维之间的动摩擦系数；柔软作用是指降低纤维之 间的动摩擦系数同时更多地降低静摩擦系数。 1 1使用现状 常用的柔软、润滑剂多数为油脂类物质，以动
4、 物油脂为主，它具有柔软、润滑为一体的性质，浆 纱用油脂要求性质均匀稳定，呈固态或半固态，一 般是以多种动物油脂( 牛油、羊油等) 混合物配制 成一定范围的熔点、比重、皂化值及酸值，以适应 浆纱工艺的要求。矿物油是一种卓越的润滑剂， 对纱线具有良好的平滑作用，但柔软性能很差，对 纱线几乎无任何柔软作用。浆纱后上蜡以矿物蜡 ( 石蜡) 为主体配以乳化剂，对于有相当柔软性的 合成浆料，主要赋予浆纱表面具有良好的平滑性， 有利于开口清晰、降低断头，提高织机效率。 表l 几种常用助剂性能比较 助剂外观水溶性柔软性平滑性 半皂化动物油脂 膏状 较好 较好 一般 块状或 乳化石蜡一般无较好 片状 乳化矿物
5、油液体较好一般较好， 亲水性有机硅油液体好好好 从上表可以看出，无论从水溶性，平滑性还是 柔软性来看，有机硅油都较前三者有较强的优势， 尤其是其柔软性和平滑性，是目前在纺织品的后 整理中应用最广泛的柔软平滑整理剂。 1 2 选材料 半皂化动物油脂A 乳化腊片B 亲水性有机硅油C 1 3 摩擦系数对比 将上述三者用1 0g ! 的浓度浸染1 8 2t e x 纯棉纱5 9 ，6 0 浸泡2 0m m 一甩干一烘干， 待用。用Y 1 5 1 型纤维摩擦系数测定仪测试纤维 1 0 7 第八届全国浆料和浆纱应用技术研讨会论文集 的摩擦系数值，结果如下：空白液为0 2 6 、A 为0 2 3 、B 为0
6、 2 1 、C 为0 1 6 。由上可知，C 3 # 1 # 。 浆膜的断裂强度为：3 # 2 # 4 # l # 。 ( 2 ) 从浆膜的断裂伸长测试结果可知：半皂化 的动植物油脂的加入可以大大提高浆膜的断裂伸 长率，这是由于它与淀粉及P V A 的相溶性极好， 极大的改善了浆膜的柔软度。我们知道动物油脂 是棕榈油，硬脂酸的甘油三酸酯组成的。其分子 结构大致为： o 0 C H 2 0 _ c _ C 1 7H 3 3C H 20 H C l 7H 3 3 C o o H a O 0 C H o C C - 5H 3 l + 3 N a O H皂化加 热 C H o H 十C 1 5H 2
7、l C o o H a O 0 C H 2 一。一C C 1 7H 3 5 C H 2O H C l 7H 3 5C o o H a 由分子式可以看出：分子结构中有一O H ， 0 一邑一o H 存在，在和淀粉及纤维上的一o H 有 一定的结合力，可以均匀地分布在浆膜中，使粘着 剂分子问松弛，增加了可塑性，增大了膜的弹性伸 长，从而使浆膜柔软而有韧性。而有机硅的亲水 性硅油是由疏水基团和亲水基团组成的，具有表 面活性剂的特性。其分子式为： C H 3C H 3 C H 3 C H 3 C H 。 S i OS i OS i OS i C H 。 C H 3C H 3 m C H 3 ( C H
8、 2 ) 3O ( C 2 H 4 0 ) a ( C 3 H 6 0 ) b R 其结构模式为侧链”型，其中一一为聚二 甲基硅油烷链，为聚醚链。其聚醚链段可 I 以和淀粉和纤维形成氢键结合，能较好均匀分散 在浆膜中，而是另一端为疏水性基团则在浆膜表 面形成取向，由于其聚醚链段分子结构能较好地 改善粘着剂的分子结构，增加了膜的可塑性，从而 使得浆膜的断裂伸长也增大了。 2 3 3 浆膜的水溶性测试 浆膜的水溶性反映退浆的速度。浆膜的水溶 性越好，退浆越容易。但会带来吸湿性过高的问 题，其后果是浆膜力学性能差，同时浆膜发粘，容 易粘在织机的部件上，或者使经纱粘附一些灰尘 杂物，影响布面质量。 将
9、浆膜裁成8 0 r a m ，宽1 0 r a m 的条状，在长度 方向中间处画一直线记号，然后将浆膜浸入一定 温度( 一般为8 0 ) 的水中，在水平面与浆膜中间 记号线重合时，再按下秒表终止计时。秒表显示 的时间秒数用于表示浆膜的水溶速率。每种浆膜 试验l O 次，求出其平均值。 表6 浆膜的水深溶性 项目l #2 #3 #4 # 溶解时间S 2 1 93 1 32 9 61 3 5 由表可知，配方4 # 的水溶性最好，有利于浆 纱退浆，配方3 # 次之，配方l # 较次之，配方2 # 最不容易退浆。从浆膜的水溶性，我们可以了解 到：有机硅油的聚醚链段和浆膜进行了有效结合。 分布在浆膜中，
10、由于它的表面活性剂作用，使得浆 膜的亲水性非常好，能很快的溶解在8 0 的水 中。而3 # 的石蜡中因为含有一定的乳化剂。乳 化剂也能均匀的分布在浆膜中，是得浆膜的另一 10 9 第八届全国浆料和浆纱应用技术研讨会论文集 1 1 1 面的亲水性较好，而2 # 是部分皂化的动物油脂， 浆膜的表面拒水明显，使得浆膜的亲水性不够，造 3结论 成溶解困难。 综合上述所有实验数据如表8 。 2 3 4 浆膜的耐磨性测试 耐磨性是浆膜的重要性能指标，是浆料内聚 力、强伸与韧性的综合表现。浆纱的抗摩擦能力 与浆膜耐磨性密切相关，因为在织造过程中被覆 于纱线表面的浆膜是摩擦的主要承受者。 将浆膜裁成长2 0
11、c m ，宽1 6 c m 的条状，在织 物耐磨仪上测试，通过称重计算在一定条件下受 磨3 0 0 次( 不磨破) 后质量的损失，用单位面积上 的质量耗损一一磨耗表示浆膜的耐磨性，磨耗小 则耐磨性好。每种浆膜测试6 次，求取平均值，结 果如下表。 表7 耐磨性测试结果 项目l #2 #3 #4 # 磨耗g O 1 6 8 l0 0 8 5 30 0 7 1 2O 0 8 1 2 由上述结果可知：l # 2 # 4 # 3 # 。其 中3 # 的浆膜磨耗最小，4 # 次之。从上述分子结 构中分析可知：蜡片的平滑性最好，动植物油脂的 平滑性较差。石蜡是由高分子碳氢化合物所构 成，其分子式为C 。H
12、 ：。+ 2 ，其中n 为1 6 个3 5 个 碳原子的正烷烃的混合物，一般我们用作纺织上 的熔点为5 0 左右即可。从石蜡的分子结构可 以看出，它与淀粉和纤维无任何亲和力，不能均匀 地的分布在浆膜内部，烘干后只是存在于浆膜的 表面，对浆膜无任何的柔软作用，由于它浮在浆膜 的表面，可以起到非常好的平滑作用，从而有效地 降低织造时产生的摩擦和静电。同样，有机硅油 的另一端为疏水性基团，烘干时，疏水性基团则在 浆膜表面形成一定的取向，有效地降低了浆膜的 摩擦系数，提高了浆膜的平滑性和耐磨性。 1 1 0 表8 各项试验数据对比 项目空白平滑剂后上腊有机硅油 摩擦系数 0 2 6O 2 30 2 I
13、O 1 6 粘度6 49 69 06 7 粘度稳定性 9 2 99 6 4 89 6 4 69 2 9 0 T C 粘附力6 8 5 06 2 8 0 6 0 1 07 3 5 0 纯棉C 粘附力 5 6 6 05 4 3 0 5 0 7 0 5 8 4 5 浆膜断裂伸长6 67 9 86 8 9 7 9 3 浆膜断裂强度 3 8 4 44 5 2 73 9 5 14 4 3 6 浆膜的磨耗 O 1 6 8 10 0 8 5 3O 0 7 1 2O 0 8 1 2 浆膜的水溶性 2 1 9 3 1 3 2 9 61 3 5 从浆液的粘着力、浆膜的断裂伸长、断裂强 度、磨耗，以及浆膜的水溶性来看
14、，有机硅油作为 上浆平滑剂的选用，无疑是一种新型的综合性能 较好的助剂，但是这还需要在实际生产中得到进 一步的证实。同时也需要再做进一步的研究分 析，以确定它在纺织上浆中的重要地位及良好的 发展前景， 参考文献 章基凯有机硅材料( M 北京：中国物资出 版社1 9 9 9 ：4 l 一4 7 冯圣玉有机硅高分子及其应用 M ) 北 京：化学工业出版社2 0 0 4 ：2 7 0 一2 7 2 周永元浆料化学与物理( M ) 北京：纺织工 业出版社1 9 8 5 姚穆纺织材料学( M ( 2 版) 北京：中国 纺织出版社1 9 8 0 章基凯有机硅材料( M 北京：中国物资出 版社1 9 9 9 ：4 l 一4 7 中国棉纺织行业协会浆料生产应用部常用 纺织浆料质量与检测C M ) 1 9 9 7 ：2 2 3 2 ：， 阎克路染整工艺学教程第一分册北京： 中国纺织出版社2 0 0 5 ：2 9 4 2 9 8 口 窿 I 竺I l ! I 口 口
