纺织业交联淀粉运用

1交联淀粉的制备

交联淀粉的制备原理是淀粉的醇羟基与具有两个或多个官能团的化学试剂进行反应，引起淀粉分子之间桥连，或分子之间形成交联，使不同淀粉分子的羟基间形成二醚键或酯键。淀粉经交联后生成立体网络结构的大分子，分子间的氢键转化为化学交联键，使得淀粉颗粒的强度增加，性能稳定，提高了糊化温度、黏度和抗剪切力。交联淀粉的抗酸、碱能力也大大优于原淀粉。交联淀粉的制备方法一般是在淀粉中加入氯化钠溶液搅拌，再加入氢氧化钠溶液，搅拌一段时间后，再加入一定量的交联剂。反应停止后用盐酸调节pH值，过滤，用无水乙醇洗涤，滤饼干燥，即得交联淀粉。交联剂一般采用环氧氯丙烷、三偏磷酸钠和三氯氧磷等［1］。淀粉经过交联以后再进行其他变性，或者先经过其他变性再进行交联变性，这种采用两种以上处理方法得到的淀粉称为复合交联变性淀粉，如氧化交联淀粉、酯化交联淀粉、醚化交联淀粉等。复合交联变性淀粉具有两种或多种变性淀粉的优点，克服了单一变性淀粉的某些缺陷，并可获取一些新的性质。复合交联淀粉属绿色化学品，因其性能优良、原料资源丰富、易降解等优点，近年来在纺织、造纸、食品、医药等领域得到广泛的应用。交联淀粉由于其耐酸、耐碱以及抗剪切能力强，应用非常广泛:在造纸工业中，可用作造纸助剂;在食品工业中，常用于罐头、冷冻、焙烘和干制食品，保持产品质量稳定，也可用于罐状或瓶装婴儿食品，以及用作水果和奶油馅饼的填充料;在医药方面，可用作外科手术用橡胶手套的润滑剂等［2］。

2交联淀粉在纺织工业中的应用

2．1用于经纱上浆

为降低经纱断头率、提高经纱的可织性及产品质量，必须对经纱进行上浆，赋予经纱更高的耐磨性，令毛羽贴伏，并尽可能地保持经纱原有的弹性。经纱上浆的目的在于提高经纱的可织性，在纱线表面形成保护性的浆膜，提高其耐磨性。并且，浆液能够渗透进入纱线内部，加强纤维之间的黏合力，使经纱的机械强度得到提高。淀粉经交联处理后再氧化得到交联氧化淀粉，其黏度稳定，耐热、耐剪切，能很好地满足纺织工业对浆液热稳定性的要求。专利CN101104642［3］用过氧化氢先对马铃薯淀粉进行氧化，然后再用交联剂环氧氯丙烷或氧氯化磷在氢氧化钠存在条件下进行交联反应，这种变性淀粉对棉和混纺纤维具有较强的黏结力，浆膜柔韧耐磨，浆液冷热稳定。专利CN200710025591［4］先通过氧化淀粉与有机硅偶联剂在较低温度下采取有机硅改性氧化淀粉，再用浆纱助剂形成交联结构，制得有机硅改性淀粉浆料。该项发明降低了成本，增进了有机硅改性淀粉与浆纱助剂之间的交联反应，增强了浆料中各组分之间及与纺织纱线间的结合力，延长了贮藏期，减少了环境污染。专利CN101676308［5］经接枝、交联和氧化等多元反应制备得到的多元变性蜡质淀粉，具有糊液黏度稳定性好、透明度高、抗剪切力强、水溶性高、冷冻稳定性和冻融稳定性好等特点，是良好的胶黏剂，可用于经纱上浆。目前，国内正大力进行浆料性能的提升与新品开发，主要方向就是使用高性能的交联变性淀粉。如专利CN200710016706［6］以环氧氯丙烷为交联剂，通过与淀粉的交联以及一系列反应后，可得到一种完全取代聚乙烯醇的交联变性淀粉，用于经纱上浆，具有分纱快、毛羽少、成本低且效率高等优点。可以看出，用于经纱上浆方面的报道很多，尤以专利为主，且多为交联氧化复合变性淀粉。目前，研究热点是制备工艺及其应用，对应用后退浆方面的研究几乎没有涉及，这将是今后研究中需注意的问题。另外，还要加大产品的开发推广，以拓展其在纺织领域的广泛应用。

2．2用作印花浆料

交联淀粉可作为碱性纺织印花浆料。印花浆料在加入印花色浆之前，一般先在水中溶胀，制成一定浓度的、稠厚的胶体溶液———印花原糊，是具有一定黏度的亲水性分散体系，可使印花色浆具有一定的黏度，防止渗化，从而保证花纹的轮廓光洁度;是印花色浆中染料、助剂或溶剂的分散介质和稀释剂，可使印花色浆中的各个组分均匀地分散在原糊中。交联淀粉作为印花浆料，既可作为色浆的增稠剂，使印花色浆具有一定的黏度，保证花纹轮廓清晰，当印花固色过程完成后便可从织物上除去;也可用作黏着剂，参与染料的固着，使色浆黏着在织物上不易脱落，成为印花的组成部分［7］28。用交联淀粉制成的印花浆料有一定的渗透性，使浆料能渗入织物内部。烘干后在织物表面形成一层有弹性、耐磨的薄膜。交联淀粉还可提供短流的、不成丝串状的浆液，与树胶混合使用时，可得到鲜明且良好的图形颜色接界。在印花浆料的碱性条件下，交联醚化淀粉可阻止黏度的变化。专利CN1563558［8］发明了一种黏度可调的复配变性淀粉，是一种羧甲基淀粉和交联－羧甲基淀粉复配得到的复合变性淀粉，可用于活性染料用的印花糊料。该复配变性淀粉黏度可调范围大，利于上浆和印花，可部分取代海藻酸钠糊料，能明显降低活性染料印花成本，其在水中的溶解性、热稳定性，与其他化学辅料的混溶性、糊料耐磨性等均较优良。交联淀粉还可作为染料的传递剂，起到载体的作用。印花时，染料通过由交联淀粉制成的原糊传递到织物上，烘干后在花纹处形成有色薄膜，汽蒸时染料再通过薄膜扩散到织物内部。此外，在印花过程中，以交联淀粉制成的印花浆料还可用作汽蒸时的吸湿剂和印花色浆的稳定剂，以及印花后抗泳移作用的匀染剂［7］28等。

2．3用作织物整理剂

手感是织物质量的重要指标。在织物的整理过程中，表面处理会很大程度上影响手感。天然淀粉整理会产生刚硬的手感，这是由淀粉薄膜的性质所决定的。经历漂洗的织物常用能促进手感的变性淀粉来整理，而使用交联淀粉得到的薄膜具有柔顺性，有利于改善织物的手感，得到耐久性的整理。另外，疏水性纤维如聚酯纤维，由于有很多疏水基团，用作衣料时吸汗性差，且容易吸附油污，产生静电，用交联淀粉与聚酯共聚物的混合物处理，可提高织物的吸水性、耐洗涤性及染色牢度等。河北科技大学研制的一项科技成果———酸化法生产羧甲基淀粉，通过交联、聚合、氧化等多途径改性，可用作织物的整理剂。

2．4用于污水处理

交联淀粉直接用于纺织或印染废水处理效果不是很好，一般多采用复合交联淀粉，如交联接枝淀粉、交联淀粉黄原酸酯、交联醚化淀粉等。应用复合交联淀粉处理废水，尤其是处理重金属离子，其效果非常理想。如季靓［9］通过交联、醚化、胺化、加成等步骤合成了二硫代氨基甲酸改性淀粉，具有优良的吸附重金属离子的能力。交联醚化淀粉由于含有阳离子基团，因而对废水具有很好的脱色效果。如姜应新［10］应用交联亚甲基二甲胺盐酸盐淀粉醚、交联新型季铵型阳离子淀粉进行染料(活性艳红KE-3B)废水絮凝性能研究，结果表明色度去除率均大于94．8%。专利CN101759808A［11］以淀粉为原料，通过复合酶制成多孔淀粉，再将多孔淀粉进行交联、醚化改性后，接枝不同的多胺分子，可得到多胺改性多孔淀粉。与多孔淀粉相比，产品吸附性能增强两倍以上，选择性高，可用于印染、纺织、化妆品行业等废水中多种染料及重金属离子的吸附处理。目前，有关交联淀粉或复合交联淀粉用于纺织废水的研究报道不多，但由于其可生物降解，属绿色化学品，用于纺织或印染废水处理极具优势，因此具有很大的潜力，是今后的研究热点之一。

2．5其他用途

除了上述应用外，随着研究工作的深入，交联淀粉在纺织工业中的一些其他应用不断被开发出来。如周向东［12］通过水溶性淀粉与磷酸氢钠作用得到淀粉磷酸酯盐反应型阻燃剂。利用封端基水性聚氨酯与阻燃剂及棉纤维在一定条件下发生交联反应，可赋予棉织物耐久的阻燃性能。专利CN1546530［13］发明了一种醚化－交联－预糊化三元复合变性淀粉。该发明产品通过对淀粉同时进行醚化、交联、预糊化变性的方法而制得，使其同时具有醚化、交联、预糊化淀粉的特性，可用于纺织工业的施胶剂。

3展望

我国淀粉资源非常丰富，交联变性淀粉在我国有着非常优越的物质基础和巨大的发展潜力。就纺织工业来讲，现在我国合成浆料的上浆性能远不能满足要求。随着纺织品质量的提高和出口量的增加，对交联淀粉等变性淀粉的质量要求更高。在纺织行业中推广使用低成本、高效率、污染小的新型复合变性淀粉浆料，以满足纺织行业快速发展和纺织品进出口的要求。总体来看，交联淀粉在纺织中的研究主要集中在经纱上浆方面，印花浆料方面的研究不多，用作织物整理剂的更少。主要存在的问题有:国内使用的印花染料总体质量不高、染料稳定性差、固色率低，用于印花的浆料新品研发不够等。交联淀粉绿色无污染，在污水处理方面极具发展潜力。此外，研究开发多功能的交联淀粉可提高织物的多种性能，更具发展前景，但目前这方面的报道几乎为零，应引起研究人员的注意。同时，还要注意产品的开发推广工作。相信随着研发工作的不断深入，有关交联淀粉的研究必将取得更多可喜的成果。