脂肪族水性聚酯接枝共聚物、改善澱粉漿料對滌綸纖維粘合強度的粘合促進劑及製備方法
2023-05-27 00:33:51 2
專利名稱：脂肪族水性聚酯接枝共聚物、改善澱粉漿料對滌綸纖維粘合強度的粘合促進劑及製備方法
技術領域：
本發明涉及材料領域，屬於紡織經紗上漿使用的漿料製備技術領域，具體涉及一種脂肪族水性聚酯接枝共聚物及含有這種共聚物的、用於改善澱粉漿料對滌綸纖維粘合強度的粘合促進劑，這種含有脂肪族水性聚酯接枝共聚物的含水製劑，能夠提高澱粉漿料對含滌短纖維經紗的上漿性能。
背景技術：
澱粉和變性澱粉漿料是漿紗生產中最常用的主漿料之一，它來源豐富、價格低廉、對環境友好，容易為微生物降解，可以採用生物酶退漿，退漿後對生態環境的負面影響小，因而被廣泛用於經紗上漿生產之中。然而，隨著漿紗和織造生產速度的不斷提高，澱粉類漿 料對滌綸纖維粘合強度不足的缺陷日益顯現，不僅難以有效地實現對含滌經紗進行增強、貼服毛羽、提高耐磨性，還會因粘合強度不足而形成大量落漿，導致漿紗的耐磨性降低，再生毛羽大量增加，造成經紗開口不清和斷頭，嚴重影響了織機的生產效率。這是因為漿紗機和織機的速度越高，所要求的漿料粘合強度也就越強。因此，如何有效地增大澱粉漿料對滌綸纖維的粘合強度，是提高漿紗強度、增大漿紗耐磨性、減少漿紗毛羽、改善漿紗質量的基礎，具有重要的實際意義。眾所周知，澱粉是極性的，而疏水性合成纖維則是非極性的，表面能的因素決定了在滌綸纖維與澱粉膠接層之間的界面上不可能存在很強的相互作用。另一方面，澱粉分子鏈是由環狀的a-D-葡萄糖縮合而成的高分子化合物，這種環狀結構和大量羥基的存在，導致了在纖維之間實現粘合作用的膠接層脆硬，從而在膠接層與纖維的粘合界面上形成內應力和應力集中。因此，澱粉類漿料對疏水性合成纖維的粘合強度通常都很差。由此可見，造成澱粉類漿料對合成纖維粘合強度不足的主要原因有兩個(I)滌綸纖維和澱粉膠接層界面上的相互作用弱；(2)滌綸纖維之間的澱粉膠接層脆硬。必須明確，由於坯布退漿的要求，不能採用共價鍵的方式來改善澱粉對滌綸纖維的粘合強度，否則將使坯布中所含的漿料難以在退漿過程除去，危及織物的染色、印花和整理加工。迄今為止，人們主要採用兩種途徑來提高澱粉對滌綸纖維的粘合強度(I)對澱粉進行化學變性(ZL 03113350. 9 ；ZL2007 I 0024110. I) ；(2)用其它有益組分與澱粉共混(祝志峰等SiO2納米微粒子對澱粉與纖維之間粘合強度的影響，美國紡織印染師與化學師協會，8 (10) :45-48，2008)。然而，即使對澱粉進行化學改性，也不能改變滌綸纖維與澱粉膠接層間界面極性相反的屬性，漿料膠接層與滌綸纖維間的界面作用弱，容易造成界面破壞，不可能形成很強的粘合強度；其次，即使是一些變性澱粉漿料，它們在滌綸纖維之間所形成的膠接層仍然比較脆硬，韌性很差，當粘合部位受載荷作用或有溫度變化而出現形變時，必然會在粘合界面上產生內應力，當局部應力超過局部強度時，就會產生銀紋或裂紋，並在裂紋的頂部產生應力集中，而脆硬的澱粉膠接層往往形成很大的內應力和嚴重應力集中，造成粘合破壞。所以，澱粉及變性澱粉類漿料對滌綸纖維的粘合強度總體上不高，難以在上漿過程中對滌綸纖維實施有效的粘合，影響了經紗的增強、耐磨性和毛羽降低率，致使澱粉對含有滌綸纖維經紗的上漿質量不高。由此可見，迫切需要開發一種既能夠用於增加澱粉膠接層與滌綸纖維之間相互作用，又能夠降低澱粉膠接層的脆硬屬性、增加韌性的技術，以提高澱粉漿料對滌綸纖維的粘合強度，改善含有滌綸短纖維經紗的上漿質量。
發明內容
本發明的目的是提供一種親水性接枝支鏈的脂肪族水性聚酯接枝共聚物及製備方法。本發明還提供了含有該共聚物的粘合促進劑，用於提高善澱粉漿料對滌綸纖維粘合強度，可改善澱粉漿料對含有滌綸短纖維經紗的上漿質量。
本發明所採用的技術方案是首先以脂肪族二元羧酸與二元醇，在惰性氣體保護、加熱和攪拌條件下合成具有一定親水性的脂肪族水性聚酯，以此為主鏈，再與親水性乙烯基單體進行接枝共聚合，得到鍵接有親水性接枝支鏈的脂肪族水性聚酯接枝共聚物，最後將增塑劑溶解在這種接枝共聚合產物的水性漿液中即得到粘合促進劑。一種脂肪族水性聚酯接枝共聚物，包括主鏈和接枝支鏈；以無規鍵接的疏水性聚酯鏈段和親水性聚酯鏈段為主鏈；所述脂肪族水性聚酯接枝共聚物的主鏈的相對分子質量為3500 14000，可表示
為
權利要求
1.一種脂肪族水性聚酯接枝共聚物，包括主鏈和接枝支鏈； 以無規鍵接的疏水性聚酯鏈段和親水性聚酯鏈段為主鏈； 主鏈的相對分子質量為3500 14000，以摩爾百分比計，主鏈中疏水性聚酯鏈段含量為60% 75%，親水性聚酯鏈段含量為25% 40% ； 親水性聚酯鏈段為脂肪族二羧酸(1，2- 二羥基-3-丙磺酸鹽)酯； 疏水性聚酯鏈段為脂肪族二羧酸二元醇酯； 接枝支鏈為無規共聚物，包括(a)丙烯醯胺結構單元；以及(b)乙烯基類羧酸鹽結構單元；以摩爾百分比計，接枝支鏈中丙烯醯胺結構單元含量為10% 90%，乙烯基類羧酸鹽結構單元含量為10% 90% ； 所述脂肪族水性聚酯接枝共聚物的接枝率為10% 80%。
2.權利要求I所述脂肪族水性聚酯接枝共聚物，其特徵在於，所述的脂肪族二羧酸二元醇酯中的脂肪族二羧酸選自丁二酸、戊二酸或己二酸中的任一種或多種的任意組合；二元醇選自乙二醇、一縮乙二醇、二縮乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇或己二醇中的一種或多種的任意組合。
3.權利要求2所述脂肪族水性聚酯接枝共聚物，其特徵在於，所述的脂肪族二羧酸二元醇酯為 I.脂肪族二羧酸乙二醇酯、脂肪族二羧酸丙二醇酯、脂肪族二羧酸丁二醇酯、脂肪族二羧酸戊二醇酯和脂肪族二羧酸己二醇酯中的一種或多種的任意組合；以及， II.脂肪族二羧酸一縮乙二醇酯、脂肪族二羧酸二縮乙二醇酯中的一種或任意組合； I與II的摩爾比為I :4 4 :1。
4.權利要求I所述脂肪族水性聚酯接枝共聚物，其特徵在於，所述的乙烯基類羧酸鹽為丙烯酸鹽、甲基丙烯酸鹽、馬來酸鹽、衣康酸鹽中的一種，或者是多種任意比例的組合；所述的乙烯基類羧酸鹽為銨鹽、鈉鹽、鉀鹽中的一種，或者是多種任意比例的組合。
5.權利要求I 4任一項所述脂肪族水性聚酯接枝共聚物的製備方法，其特徵在於，包括如下步驟 (O以脂肪族二元羧酸、脂肪族二元醇和1，2-二羥基-3-丙磺酸鹽為原料，採用熔融縮聚法合成脂肪族水性聚酯接枝共聚物的線形聚酯主鏈將單體脂肪族二元酸、脂肪族二元醇及1，2- 二羥基-3-丙磺酸鹽加入到縮聚釜中，再加入重量為單體總重量O. 1% I. 0%催化劑，在氮氣或惰性氣體保護下加熱，並在釜內反應物熔融後開始攪拌； 脂肪族二元醇和1，2- 二羥基-3-丙磺酸鹽的總摩爾量與脂肪族二元羧酸的比例為O.98 I. 02，脂肪族二元醇和1，2- 二羥基-3-丙磺酸鹽總摩爾量中，脂肪族二元醇含量60% 75%，I, 2- 二羥基-3-丙磺酸鹽含量為25% 40% ； 將物料溫度逐步升至190 200°C，並將釜內壓力降至12 20毫米汞柱，然後在200 210°C和12 20毫米汞柱下攪拌反應20 36h，得到脂肪族水性聚酯接枝共聚物的線形聚酯主鏈； (2)線形聚酯主鏈通過與親水性乙烯基單體之間的自由基接枝共聚合反應，合成所述脂肪族水性聚酯接枝共聚物 所述的親水性乙烯基單體包括Ca)丙烯醯胺；(b)含羧基類乙烯基單體； 親水性乙烯基單體總量中，丙烯醯胺摩爾含量為10% 90%，含羧基類乙烯基單體摩爾含量為10% 90% ； 所述含羧基類乙烯基單體包括丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸、衣康酸至少一種，或者是它們任意比例的組合； 將步驟(I)所合成的線形聚酯主鏈分散在去離子水中形成質量濃度為15% 30%的水分散液，用氮氣或惰性氣體保護； 丙烯醯胺溶解在I 2倍重量的去離子水中，加入含羧基類乙烯基單體，攪拌均勻後加入重量為乙烯基單體O. 5% 3%的引發劑，形成引發劑-單體溶液； 引發劑-單體溶液於40 120min內滴加到線形聚酯主鏈的水分散液中，再在70 90°C下攪拌反應I 12h，再加入鹼調節至中性，得到脂肪族水性聚酯接枝共聚物。
6.權利要求5所述所述脂肪族水性聚酯接枝共聚物的製備方法，其特徵在於，步驟(I)中，所述脂肪族二元羧酸選自丁二酸、戊二酸或己二酸中的任一種或多種的任意組合；脂肪族二元醇選自乙二醇、一縮乙二醇、二縮乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇或己二醇中的一種或多種的任意組合；催化劑選自醋酸鋅或醋酸錳。
7.權利要求5所述所述脂肪族水性聚酯接枝共聚物的製備方法，其特徵在於，步驟(2)中，所述的引發劑為過氧化苯甲醯； 引發劑-單體溶液的滴加時間為40 120min ； 所述的鹼為氨水、氫氧化鈉、氫氧化鉀中至少一種，或者任意比的混合物。
8.權利要求I 4任一項所述脂肪族水性聚酯接枝共聚物在製備改善澱粉漿料對滌綸纖維粘合強度的粘合促進劑方面的應用； 所述的澱粉為原澱粉或變性澱粉，或原澱粉與變性澱粉任意比例的混合物； 所述的原澱粉包括玉米原澱粉、小麥原澱粉、馬鈴薯原澱粉或木薯原澱粉中的一種，或是它們的任意混合物； 所述的變性澱粉選自以玉米原澱粉、小麥原澱粉、馬鈴薯原澱粉或木薯原澱粉中的一種或兩種及兩種以上的混合物為原料製備的酸解澱粉、氧化澱粉、酶解澱粉、醋酸酯澱粉、磷酸酯澱粉、氨基甲酸酯澱粉及兩性澱粉。
9.一種改善澱粉漿料對滌綸纖維粘合強度的粘合促進劑，其特徵在於，包括權利要求I 4任一項所述的脂肪族水性聚酯接枝共聚物、羥基增塑劑和氨基增塑劑，其重量比為100 3 30 10 30。
10.權利要求9所述改善澱粉漿料對滌綸纖維粘合強度的粘合促進劑，其特徵在於，所述的羥基增塑劑為乙二醇、一縮乙二醇、二縮乙二醇中的一種或任意比例的混合物；所述的氨基增塑劑為尿素。
11.權利要求9所述改善澱粉漿料對滌綸纖維粘合強度的粘合促進劑，其特徵在於包括以下重量比的原料脂肪族水性聚酯接枝共聚物含量為15% 28%，羥基增塑劑含量為1% 6%，氨基增塑劑含量為1% 8%，餘量為水；上述均為重量百分比。
12.權利要求9 11任一項所述改善澱粉漿料對滌綸纖維粘合強度的粘合促進劑的製備方法，其特徵在於，包括以下步驟將羥基增塑劑和氨基增塑劑在50 80°C下加入到脂肪族水性聚酯接枝共聚物的水分散液中，降溫至40 60°C出料。
全文摘要
本發明涉及材料領域，尤其是紡織經紗上漿用漿料，公開了一種脂肪族水性聚酯接枝共聚物以及一種用於改善澱粉漿料對滌綸纖維粘合強度的粘合促進劑的製備方法。所述接枝共聚物的主鏈是疏水性聚酯鏈段脂肪族二羧酸二元醇酯和親水性聚酯鏈段脂肪族二羧酸(1,2-二羥基-3-丙磺酸鹽)酯的無規共聚物；接枝支鏈為丙烯醯胺和乙烯基類羧酸鹽的無規共聚物。所述粘合促進劑的組成為15%～28%的脂肪族水性聚酯接枝共聚物、1%～6%的羥基增塑劑、1%～8%氨基增塑劑、餘量為水。製備工藝路線是先合成脂肪族水性聚酯主鏈，再與親水性乙烯基單體進行接枝共聚合，最後將所述增塑劑溶解在這種接枝共聚物的水性漿液中，即得所述的粘合促進劑。
文檔編號D06M13/148GK102898594SQ20121032132
公開日2013年1月30日 申請日期2012年9月3日 優先權日2012年9月3日
發明者祝志峰, 林源傑, 田培善 申請人:西達(無錫)生物科技有限公司, 江南大學