基于ARGET ATRP技术的接枝淀粉浆料的制备及性能研究

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淀粉被认为是最丰富的多糖聚合物之一,具有良好的生物可降解性、环境友好性等特点,因此被广泛应用于纺织领域。然而,天然淀粉的抗剪切性、耐高温性,形成的浆膜硬而脆。此外,淀粉具有较低的水分散性,会对淀粉浆料在纤维表面的润湿和铺展产生负面影响,不利于淀粉与纤维的粘附,限制了淀粉的实用性。为提高淀粉浆料的使用性能,并为经纱上浆提供新型接枝淀粉浆料品种,本文首先以丙烯酸(AA)为接枝单体,2-溴异丁酯淀粉(BBES)为淀粉大分子引发剂,利用电子转移活化再生催化剂原子转移自由基聚合技术(ARGET ATRP)制备了丙烯酸接枝淀粉(BBES-g-PAA),对其合成工艺参数进行了研究,并在优化合成工艺参数基础上制备不同接枝率的BBES-g-PAA样品,研究其上浆性能。研究确定了ARGET ATRP体系接枝丙烯酸最适宜的合成工艺参数为:反应温度为40℃、抗坏血酸(VC)与BBES摩尔比为1.2、溴化铜(Cu Br2)与BBES摩尔比为0.32、五甲基二乙烯基三胺(PMDETA)与BBES摩尔比为0.6、反应时间为5h。利用探究的最适宜工艺参数,成功制备了AA接枝率在4.63~14.14%范围内的几种BBES-g-PAA样品。与AHS和BBES相比,BBES-g-PAA对羊毛纤维具有更高的粘附力,且随着接枝率的上升而增加。与AHS和BBES浆膜相比,BBES-g-PAA浆膜断裂伸长率更高,而断裂强度降低,并通过对浆膜进行XRD分析及其拉伸断面进行SEM表征分析,印证了接枝改性对浆膜脆性降低的积极提升作用。其次,为进一步探究双亲性接枝变性对淀粉浆料性能的影响,本课题以AA和丙烯酸丁酯(BA)为接枝单体,制备了双亲性接枝淀粉[BBES-g-P(AA-co-BA)]。在控制AA和BA单体(单体摩尔比为73:27)比例不变的前提下,同时增加两种单体用量,利用ARGET ATRP体系成功制备BBES-g-P(AA-co-BA)样品,并探讨了双亲性接枝变性对淀粉浆液粘附性能、浆膜力学性能及上浆性能的影响。研究发现:AA和BA的接枝率均呈逐渐增加,BBES-g-P(AA-co-BA)相较于AHS、BBES浆液,粘度热稳定性有所上升,且高于90%,满足经纱上浆要求,且BBES-g-P(AA-co-BA)浆料对涤纶纤维及涤/棉纤维的粘附力均有明显提升,并随总接枝率的上升而增加,与AHS和BBES浆膜性能相比,BBES-g-P(AA-co-BA)浆膜结晶度下降,水溶时间降低,浆膜韧性等性能得到明显增强。最后,在上述研究基础上,选用总接枝率为16.51%的BBES-g-P(AA-co-BA)(VI)、AHS、BBES三种样品进行上浆浆液的调制,对涤纶纱与涤/棉混纺纱分别进行经纱上浆实验,以及浆纱性能的测试分析。结果发现,对涤纶纱与涤/棉混纺纱进行上浆后,BBES-g-P(AA-co-BA)(VI)对于涤纶细纱增强率为21.8%,减伸率为15.2%,增磨率为144%,毛羽降低率为87.2%;对涤/棉混纺纱增强率为23.7%,减伸率为16.3%,增磨率为169%,毛羽降低率为84.1%。与AHS、BBES浆纱相比,BBES-g-P(AA-co-BA)(VI)浆纱性能有一定程度提升,所开发新型浆料对于改善两种经纱的浆纱性能明显。
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