一種處理棉型經(jīng)紗的水溶性聚合物及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種應(yīng)用在紡織棉型經(jīng)紗上漿領(lǐng)域的聚合物的合成及其使用方法，尤 其涉及一種熱水可溶性的聚合物，屬于紡織印染環(huán)保節(jié)能新技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] 紡織棉型經(jīng)紗由棉型短纖維經(jīng)紡紗工藝加工而成，經(jīng)紗中棉型短纖維相互抱合摩 擦形成經(jīng)紗強力。在受到作用力時經(jīng)紗中纖維斷裂、相互滑移，經(jīng)紗就會斷開，這是紡織棉 型經(jīng)紗在織造時需要上漿粘合的內(nèi)在原因?？椩鞎r，經(jīng)紗在織造中受停經(jīng)片、綜絲、鋼筘、鄰 紗等的摩擦作用劇烈反復(fù)，從織軸后梁到織口要經(jīng)受4000余次的摩擦，劇烈反復(fù)摩擦使得 經(jīng)紗經(jīng)常斷頭，不得不借助漿用粘合劑賦予耐磨、增強能力，這是紡織棉型經(jīng)紗在織造時需 要上漿的外在原因。國內(nèi)年經(jīng)紗織造量達7040000萬米，因此，經(jīng)紗上漿是個很重要的關(guān) 鍵。
[0003] 對紡織棉型經(jīng)紗上漿的漿料是淀粉之類的高分子物質(zhì)，如變性淀粉、聚乙烯醇、聚 丙烯酸和其它化合物，這些材料在上漿時組配，用水高溫?zé)瞥蓾{液上漿、高溫烘干，上漿 經(jīng)紗；經(jīng)紗織造成坯布后到印染前作退漿處理，退漿液進入廢水處理環(huán)節(jié)，流程示意如圖1 所示。
[0004]
[0005] 目前，國內(nèi)棉型紡織體系的經(jīng)紗上漿工藝基本上沿用高溫?zé)蟆⒏邷兀?5°C~ 95°C )對經(jīng)紗上漿、高溫（1KTC~135°C )烘干經(jīng)紗的方法。這方法之所以采用是因為有 如下原因：（1)漿料必須在高溫煮解，否則形不成漿液；（2)漿液在高溫流動性好、均勻，常 溫就凍凝，不能上漿浸透經(jīng)紗；（3)漿液分布于經(jīng)紗纖維間隙，帶水量大，不能成膜，必須烘 干，漿料高分子才能粘結(jié)纖維，達到增強經(jīng)紗、耐磨、毛羽貼伏的效果。這種方法雖然在生產(chǎn) 中使用，但是，存在高溫?zé)蠛哪?、耗時，漿液結(jié)皮、觀察液位困難，漿料分子降解、漿液粘度 不穩(wěn)定，不耐高溫纖維變形、異經(jīng)經(jīng)紗難控制等問題。
[0006] 高溫?zé)?、高溫?5°C~95°C )對經(jīng)紗上漿、高溫（110°C~135°C )烘干經(jīng)紗的 上漿方法一個現(xiàn)實的問題是目前能源、污染問題，將漿料水分散體系從室溫上升到高溫， 煮漿、保溫、上漿、烘干，需要數(shù)小時，消耗能源較多，大多數(shù)工廠燒煤制蒸汽來加熱，產(chǎn)生污 染，不符合當(dāng)前清潔生產(chǎn)要求。
[0007] 針對上述情況，雖然在一些工作中作了技術(shù)改進，例如，專利申請?zhí)?00610103441 中低溫半糊化經(jīng)紗上漿方法，專利申請?zhí)?00510018365 -種直接用淀粉乳液進行經(jīng)紗上 漿的方法，專利申請?zhí)?01010222890. 2 -種常溫調(diào)漿及常溫上漿經(jīng)紗的方法。但是，由于 上漿材料配方淀粉是主漿料，因此，技術(shù)改進主要集中于高溫?zé)?、高溫浸漿過程變革，進 行較低溫度下的調(diào)漿和浸漿，但帶濕漿的經(jīng)紗仍需要大量消耗熱能烘干，這個關(guān)鍵技術(shù)問 題仍需要漿料性能和工藝改革。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明所要解決的是高溫煮漿、高溫上漿、高溫烘干的耗能問題和其它高溫上漿 質(zhì)量問題。
[0009] 為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種處理棉型經(jīng)紗的水溶性聚合物，其特征在 于，為碳鏈高分子丙烯酸基衍生物，側(cè)基由R基、M基、R'基組成，根據(jù)三類側(cè)基的作用，其結(jié) 構(gòu)的質(zhì)量百分比為R基40%~70%，M基45~25%，R'基15~5%。
[0010] 優(yōu)選地，所述R基為甲基、乙基、丙基或丁基類烷基，賦予漿膜柔韌性；M基為可水 中離子化基，具體為鉀、鈉或銨，賦予漿膜水溶性；R'基為甲基-羧甲氧基、羧甲氧基或羥乙 基功能改性基，賦予漿膜順滑性、一定的親水性和膜結(jié)構(gòu)強度。
[0011] 本發(fā)明還提供了上述處理棉型經(jīng)紗的水溶性聚合物的制備方法，其特征在于，將R 基、M基、R'基單體原料進行混合預(yù)乳化制預(yù)乳液體，然后在反應(yīng)溫度為60°C~80°C的條件 下加預(yù)乳液體和過硫酸鹽引發(fā)劑進行自由基聚合反應(yīng)，反應(yīng)4~6小時合成聚合物溶液，溶 液調(diào)節(jié)成中性，常溫過濾后形成20~40%質(zhì)量百分比固含量漿液。
[0012] 本發(fā)明還提供了上述處理棉型經(jīng)紗的水溶性聚合物在上漿棉型經(jīng)紗中的應(yīng)用。
[0013] 優(yōu)選地，具體為：將水溶性聚合物常溫下加水稀釋制成漿液，攪拌15~30分鐘即 可下一步使用，放入漿槽常溫浸漿，或上漿輥常溫涂漿，浸漿長度縮短至10~20厘米，經(jīng)冷 風(fēng)吹干，繞于織軸。
[0014] 進一步地，所述漿液與淀粉類漿料同時使用時，漿液與淀粉漿料的質(zhì)量比為90~ 60 : 10 ~40〇
[0015] 進一步地，所述漿液的黏度保持在6~15mPa *s，在整經(jīng)架前涂漿擠壓，經(jīng)紗帶漿， 無須后續(xù)上漿工藝。
[0016] 進一步地，上漿后，經(jīng)過不加溫漿紗機烘房烘筒，或者直接空中通過的前提下，經(jīng) 冷風(fēng)吹干，繞于織軸。
[0017] 本發(fā)明提供的方法首先根據(jù)上漿、退漿性能設(shè)計聚合物的結(jié)構(gòu)，然后，通過聚合反 應(yīng)將其制成，在上漿時常溫（20°c~40°C)用水稀釋制漿，加入乳化液蠟、滲透劑等組分，于 調(diào)漿桶中混合均勻、在漿紗機上對經(jīng)紗上漿，通過不加溫通風(fēng)烘房或者通道，繞經(jīng)紗于織軸 上，用于后續(xù)織造。
[0018] 本發(fā)明水溶性聚合物漿料避免淀粉類漿料的性能缺點，設(shè)計漿膜柔韌、粘附親水 和疏水纖維能力強、能單組分或者拼配少量其它種類漿料上漿。本發(fā)明水溶性聚合物是高 效能聚合漿料，主要原料來源于石油化工資源和部分可再生資源，合成漿料結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定， 成膜性能好，上漿率可以降低10~40%，并且，不象淀粉漿料只能使用一次后就排入污水， 該水溶性聚合物漿料具有回收利用性。
[0019] 本發(fā)明水溶性聚合物漿料選擇烯基類單體和雙官能分子單體為原料，單體選擇豐 富，例如可以都是丙烯酸類物質(zhì)、也可以是其它結(jié)構(gòu)單體參與，合成工藝采用溶液聚合或乳 液聚合。根據(jù)應(yīng)用對象，設(shè)計成具有吸濕水溶性，應(yīng)用于棉紡短纖織物的噴氣織機等干態(tài)織 造中。共聚物漿料適用性廣，對純棉、純麻、纖維素人造纖維、滌棉混紡或者其它棉型短纖維 紗可用，這是其它類型漿料不具備的。
[0020] 因此，新型高效能水溶性聚合物漿料設(shè)計路線由丙烯酸和雙官能分子單體共聚物 形成，達到上漿性和易退漿、回收性之間的平衡。通過設(shè)計、合成共聚物的新結(jié)構(gòu)和漿料新 配方組分，達到簡化上漿、節(jié)能減排的目的。
[0021 ] 在本發(fā)明中，所述的水溶性聚合物漿料設(shè)計結(jié)構(gòu)為碳鏈高分子，示意式如下：
[0023] 水溶性聚合物漿料結(jié)構(gòu)設(shè)計側(cè)基具有不同的功能作用，R基主要是烷基，如甲基、 乙基、丙基、丁基，賦予漿膜柔韌性；M基主要是可水中離子化基，賦予漿膜水溶性；R'基是 功能改性基，是本發(fā)明針對經(jīng)紗用漿料性能而設(shè)計的，賦予漿膜順滑性、一定的親水性和膜 結(jié)構(gòu)強度。根據(jù)三類側(cè)基的作用，其結(jié)構(gòu)比例為R基40%~70%，M基45~25%，R'基 15 ~5%〇
[0024] 根據(jù)本發(fā)明的方法，將R基、M基、R'基單體原料進行混合預(yù)乳化制預(yù)乳液體，然后 在反應(yīng)溫度（60°C~80°C )條件下加預(yù)乳液體和過硫酸鹽引發(fā)劑進行自由基聚合反應(yīng)，反 應(yīng)4~6小時合成聚合物溶液，溶液調(diào)節(jié)成中性，常溫過濾后形成20~40%質(zhì)量百分比固 含量漿液。上述合成過程中，M基、含R'基單體取得，可以從市場購用，也可以自制備用。
[0025] 由于合成聚合物本身已是液體形態(tài)的，在使用時，直接加水稀釋，其適宜加水量以 所漿的經(jīng)紗情況、織造情況、織物品種而定。如果是單獨使用，這里指不加淀粉類漿料物質(zhì)， 加水稀釋后濃度可以稀釋至比含淀粉漿料低〇~30% ;如果是加淀粉類漿料物質(zhì)，它們與 淀粉材料的質(zhì)量比可在90~60 : 10~40。加入方法以淀粉調(diào)成液體，邊攪拌邊加入。
[0026] 在使用了常溫水稀釋的情況下，取消了高溫煮燜3小時程序，攪拌15~30分鐘即 可下一步使用，放入漿槽常溫浸漿，或者上漿輥常溫涂漿，浸漿長度縮短至10~20厘米，經(jīng) 過不加溫漿紗機烘房烘筒，或者直接空中通過的前提下，經(jīng)冷風(fēng)吹干，繞于織軸，這樣做能 夠保證經(jīng)紗總帶漿率，有利于經(jīng)紗到織軸上不粘連。總帶漿率在聚合物單獨使用時，可比傳 統(tǒng)上漿低〇~30%質(zhì)量百分比，配淀粉類漿料物質(zhì)，總帶漿率保持與傳統(tǒng)上漿率一致。
[0027] 為了使帶濕漿經(jīng)紗不經(jīng)過加熱烘燥可以織造，另外一種常溫涂漿方法同樣可用， 上漿時漿液總固含量比傳統(tǒng)用漿提高20~50%，漿液黏度保持在6~15mPa. s，在聚合物 溶液潤濕性迅速（經(jīng)紗沉降測試在4秒以內(nèi)）的前提下，在整經(jīng)架前涂漿擠壓，經(jīng)紗帶漿， 經(jīng)紗總含濕量降低，表面迅速干燥。
[0028] 為了使上漿的漿液性能更好，漿液中視情況還可以再加入上漿助劑，例如乳化蠟， 起平滑漿膜的作用，其適宜的用量是前述總加入固體高分子物的1~6%，更好的是1~ 3%。另一種助劑是消泡劑，其適宜的用量是前述總加入固體高分子物的0~5%，更好的是 0. 5~3 %。所使用的助劑沒有特殊要求，但為了生態(tài)上漿的原因，選擇在通常使用的這些 材料中排除石蠟類合成蠟材料和烷基酚型乳化滲透劑。
[0029] 上述制液過程每步都在攪拌條件下連續(xù)進行，攪拌致使物理混合進行充分、漿液 均勻，攪拌可以用30~300轉(zhuǎn)/分轉(zhuǎn)速的旋轉(zhuǎn)葉片攪拌器進行。
[0030] 上述過程稀釋漿液所用水是指常溫自然水，在自然水溫大于20°C的溫?zé)崽鞖?，?不加熱直接使用，在自然水溫小于20°C的冷寒天氣，適宜的水溫應(yīng)該是20°C~40°C，更佳 的是30°C~35°C，加熱水至溫度后使用