O 前言
经纱上浆中所用的浆料可分为粘着剂和两大类,粘着剂在上浆中起着粘结纤维,并在纱线外表形成浆膜的主要作用,则发挥着改善和弥补粘着剂某些方面性能不足的功能。柔软剂是上浆中应用最为普遍、用量较大的。目前纺织厂使用的柔软剂形态多样,右液状、膏状、固体片状等。但按柔软剂主要成分的来源,其可分为两大类:一类是以天然动植物油脂为原料经皂化而得的产品,常称为乳化油或浆纱膏;另一类是以矿物油或合成脂为原料经化学处理而得的产品,固体片状的常称为浆纱蜡片,液状的称为浆纱油剂。一般认为上浆中使用柔软剂可提高浆膜的可塑性,从而使浆膜柔软、伸长率增加,同时还可起到平滑作用。但是由于浆纱中所用的均为对纤维无粘附性的分子量较小的化合物,因此,它们在发挥某种作用的同时也会给上浆带来一些负面影响。人们往往对这一方面认识不足而不能权衡利弊。本文引对液状、膏状、固体片状三种形态的柔软剂,较为系统地探讨了柔软剂对浆液和浆膜性能的影响,并分析原因,以使广大浆纱工作者能清醒认识到柔软剂在上浆中的利弊,从而使浆料配方和浆纱工艺更趋合理。
1 柔软剂在上浆中的作用机理
柔软剂中的主要成分为油脂。油脂也叫高级脂肪酸甘油酯,是各种甘油酯的复杂混合物。泊脂是油与脂的总称。含有多量的不饱和脂肪酸的甘油酯,在常温下呈液态称为油;主要含饱和脂肪酸的甘油酯,在常温下呈固态称为脂。上浆中所用的油脂均是经过乳化或其他化学处理而使其具有乳化性,通常在-定温度下它们的水溶液为乳白色,因此这样的油脂能均匀地混溶于浆液中。
当在浆液中加入一定量的柔软剂,油脂分子便混溶于粘着剂中。由于油脂分子的介入拉大了粘着剂大分子链之间的距离,大分子链段之间的分子间作用力被削弱,链段易于运动,链段间相互运动的内摩擦阻力减小,从而起到增塑作用。对于含极性基团的粘着剂来说,油脂分子的介入还破坏了大分子的物理交联点,使得粘着剂大分子极性基团问的相互作用和氢键不能建立,交联点不能形成,一部分原来无法运动的链段能够运动,因而浆膜的玻璃化温度降低,浆膜变得柔软。
另一方面,油脂分子的隔离作用会降低粘着剂分子间的内聚力,使其敛集性减弱,从而浆膜结构松弛,强度下降。同样因油脂分子的隔离,阻碍了粘着剂分子向纤维充分靠近,影响了粘着剂分子与纤维大分子的结合力,粘附强度下降。
2 柔软剂对浆液性能的影响
为了探讨柔软剂对浆液和浆膜性能的影响,特在纺织厂采集了二种形态的柔软剂,其编号和性状列于表1。
浆液中加入柔软剂后,其粘度及粘着力有无变化是广大浆纱工作者关心的问题。由于纺织厂实际使用的浆液多为混合浆,因此着重研究柔软剂加入混合浆后各方面性能的变化更具实际意义。为此确定了在30%PVA和70%变性淀粉混合浆中分别加入三种柔软剂与不加柔软剂的试验方案。方案1为不加柔软剂,方案2为加3%柔软剂A,方案3为加3%柔软剂B,方案4为加1%柔软剂c。其中:柔软剂用量为对粘着剂总量的百分比。
2.1 对粘度的影响
浆液巾加入柔软剂后,从理论上讲油脂分子的介入会削弱粘着剂大分于之间的物理交联作用,使得浆液流动阻力减小,粘度有下降趋势。6%浓度、95℃煮浆保温1 h时4个方案浆液粘度的测试结果分别为15.5 mpa·s、15.5 mpa·s、15.5 mpa·s、23.0mpa·s。从试验结果看,柔软剂A、B对浆液粘度没有影响,而柔软剂c则使浆液粘度升高。为弄清柔软剂c究竟是与哪个组分作用致使粘度增加,分别做了在纯PVA浆和纯变性淀粉浆中加入柔软剂c的试验,结果是柔软剂c对变性淀粉有明显的增稠作用。。表2是柔软剂c用量与浆液粘度的关系。这种增稠现象应当重视,防止实际生产中采用漏斗吊"秒"数控制浆液浓度而造成轻浆。致使变性淀粉浆液粘度升高的原因,可能与柔软剂主要成分的化学结构有关,尚待进一步研究。
2.2 对粘附性的影响
粘附性足浆料的重要性能,对经纱的上浆主要靠粘着剂粘结住纤维,从而提高经纱的可织性。粘附的实质是粘着剂与被粘物在界面产生结合力,因此,两者的充分靠近是粘附发生的必要条件。浆液中的柔软剂,不仅自身对纤维无粘附性,而且油脂分子的隔离作用使得粘着剂分子不能与纤维充分靠近,阻碍了粘附的发生,也降低了粘附强度。
表3为用粗纱往测得的粘着力试验数据。图1是柔软剂A用量对粘着力的影响曲线。由表3和图1均可看出,加入柔软剂都会使粘着力下降,其中涤棉粘着力的下降幅度大于纯棉,这是因为普通纤维表面较光滑,柔软剂的平滑作用更易体现出来。
3 柔软剂对浆膜性能的影响
3.1 对浆膜强伸性的影响
表4是浆液十无柔软剂(方案1)与有柔软剂的浆膜断裂强度及断裂伸长率的试验对比数据,可见油脂分子的存在拉大厂粘着剂人分子之间的距离,削弱了其内聚力,使得浆膜强度下降这一理论观点得到证实。然而值得注意的是柔软剂对浆膜断裂仲长率的影响并不是人们一般认为的那样会有所增加,相反因油脂分子的存在造成浆膜缺陷,反而使浆膜断裂伸长率降低。图2、图3分别是柔软剂A用量对浆膜断裂强度和断裂仲长率的影响关系。显然各种形态的柔软剂都会破坏浆膜的强伸性,其中浆膜断裂伸长率的损失比例大于强度。图2、图3还说明浆液中加入少量柔软剂就会使浆膜强度和伸长率有较大下降。
3.2 对浆膜耐磨性的影响
浆液中的柔软剂以乳液形式分布其中,在形成浆膜时由于水分蒸发使粘着剂分子密集,在内聚力作用下油滴易被挤向浆膜表面,处于浆膜表面的油脂可起到平滑作用,使浆膜表面的摩擦因数减小,耐磨性提高。另一方面油脂对内聚力的影响又使得浆膜结构松弛,受磨后易损耗。表5的试验结果说明油剂型柔软剂以平滑作用为主,浆膜磨耗略有降低;另两种柔软剂则反而造成浆膜易磨损。
3.3 对浆膜耐屈曲性的影响
浆膜的耐屈山性址浆膜强力、伸长处韧性的综合反映。由表5的试验数据可知,浆膜中无柔软剂的与有柔软剂的比较,屈曲次数有很大的差异,说明油脂分子的存在对浆膜综合性能的破坏是显著的,应引起注意。
4 结束语
通过以上试验与分析,可清楚地看到柔软剂在上浆中的实际作用与人们的-般认识有较大差异,利少弊多。浆液中加入各种形态的柔软剂都会引起粘着力、浆膜断裂强度和断裂仲长率、耐屈曲次数的降低,对生产带来不利影响。油剂状柔软剂在上浆中对浆纱表面的平滑性有改善。建议上浆中尽量不用柔软剂,多采用后上蜡,这样既可使浆纱平滑耐磨又可使浆纱具有更好的物理性能,从而获得更为理想的上浆效果。