常压多元醇法制备中温可溶纺织淀粉浆料

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为了降低原淀粉的粘度、提高淀粉的浆纱性能、解决淀粉浆料不溶于中温水的问题,通过对淀粉进行酸解、季铵阳离子化以及常压多元醇法处理,制备出了符合中温浆纱工艺要求的中温可溶季铵阳离子淀粉浆料,并对制备的淀粉浆料进行了浆纱实验。本论文的研究内容包括:(1)对马铃薯原淀粉进行酸解处理制备酸解淀粉,并测试酸解淀粉各项性能。结果表明:当温度为40℃,淀粉乳浓度30%,盐酸浓度为0.009mol/g(淀粉),反应时间为2h,在含固量为6%时,浆液粘度为4.7s(3号孔漏斗),但浆液易回生,浆液成膜困难,浆膜易碎。(2)以3-氯-2羟丙基三甲基氯化铵(CTA)为醚化剂,采用半干法变性酸解淀粉制备了季铵型阳离子淀粉,并测试了季铵型阳离子淀粉的各项性能。结果表明:反应温度70℃,体系含水率20%,反应时间4h,醚化剂与淀粉的摩尔比为0.06:1、碱与醚化剂的摩尔比为2.0:1时制备的季铵型阳离子淀粉符合后续实验要求。在上述反应条件下,反应效率RE=61%,淀粉取代度DS=0.0301。当含固量为6%时,浆液粘度为4.9s,抗凝沉性良好,成膜性好,浆膜光滑柔软。(3)以季铵型阳离子淀粉为原料,采用常压多元醇法,制备中温可溶季铵型阳离子淀粉,并测试各项性能。结果表明,当反应温度140℃,反应时间10min,试剂质量比为淀粉:水:多元醇=1:1:5时,淀粉在中温(60℃)水中的溶解度最大为96.45%,在含固量为6%时,浆液粘度为5.2s,抗凝沉性好,浆液成膜性好,浆膜光滑柔软。(4)采用红外(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪对原淀粉、酸解淀粉、季铵阳离子淀粉和中温可溶淀粉结构进行了表征和分析。结果表明:(1)马铃薯原淀粉颗粒呈现较大的椭球型和圆形,酸解淀粉颗粒缩小,有的颗粒表面出现裂痕,季铵型阳离子淀粉颗粒表面具有明显的裂纹,中温可溶季铵型阳离子淀粉颗粒呈现高度膨胀,有较多的孔隙;(2)四种淀粉均在3400cm-1、2930cm-1、1649cm-1、1362cm-1、577cm-1左右处均出现了淀粉的特征吸收峰,原淀粉和酸解淀粉具有相似的红外光谱,季铵阳离子淀粉和中温可溶淀粉均在波长为3800cm-1左右出现N元素的特征吸收峰;(3)原淀粉、酸解淀粉、季铵阳离子淀粉均在2θ为17°、22°、24°左右处出现明显的衍射峰,属于典型的B-型淀粉,而中温可溶季铵型阳离子淀粉在13.0°、20.0°左右处出现明显的衍射峰,属于典型的亚稳态V型结晶。(5)使用中温可溶季铵型阳离子淀粉对纯棉和涤棉纱线进行中温浆纱实验。结果表明,含有渗透剂时,中温浆纱纱线的强力、耐磨性、毛羽指数均有明显改善,并且与高温浆纱效果接近。通过对原淀粉进行酸解、阳离子化后,采用常压多元醇法制备的中温可溶纺织淀粉浆料各项性能符合中温浆纱的要求,为实现中温浆纱奠定了理论基础。
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