接枝变性淀粉的性能研究及生产应用

  前言 

      性能优异的接枝淀粉一直是国内外浆料专家的重点研究对象之一，我国浆料用接枝淀粉已被冷漠了五六年之久，其中有技术原因也不排除资金的投入问题，早在95年河南的AM接枝淀粉其接枝率可做到15%，浆膜柔韧，对涤棉的粘着力强，并已批量生产和应用，就是因为资金原因而流产，目前由于环保问题的日益突出，我们不得不重新再认识，这种非常有发展前途的浆料-绿色浆料接枝淀粉，从当前对接枝淀粉研究的有关数据显示，它不仅对纱线的粘着力上优于PVA，更重要的是浆纱耐磨性有望同PVA耐磨差达到5%。本文仅根据接枝率为17-22％的接枝淀粉PCMS的生产和其等量替代50％PVA混合浆前后的相关性能(粘度，混合浆的均匀性、耐磨、毛羽和再生毛羽以及应用中的有关问题)进行了较为系统的测试与分析。对该浆料的进一步认识和实际应用提供了必要的依据。

一、PCMS接枝淀粉的生产 

      接枝淀粉的最大优点是可根据不同的纱线品种接枝不同的单体及单体量。可做到对疏水性纤维有较好的粘附性，同时对天然纤维也有良好的粘着力，并有其它变性淀粉不可比的优异性，加之接枝淀粉的生物降解特性。所以它无疑是浆料上非常有发展前途的一种绿色浆料。
如此优秀的浆料为何国内外一直没形成高性能接枝淀粉工业化生产呢?

其原因主要有四点：

1、接枝率做不高，一般<10％，性能好的单体不易接枝到淀粉大分子上去，其产品性能不能满足浆纱后的耐磨。

2、接枝效率低，一般<60％，表现为生产成本高，并使得接枝率上升时浆料易结块，影响存放和使用。

3、引发剂价格大高，不适合工业化生产。

4、接枝时的工艺叁数不易控制掌握，造成批与批之间的质量差易。

      PCMS接枝淀粉的接枝工艺是经过十多年的艰苦努力。它打破了传统的接枝工艺路线，接枝工艺叁数易于控制，其主要特点是找到了一种廉价的引发剂(每生产一吨接枝淀粉只有几十元，而传统的引发剂高达三千元)以及适合该引发剂的接枝工艺路线，该工艺路线很好地解决了一次性接枝制取高接枝率时的温升问题(因为接枝聚合反应是一种放热反应，它在数秒种内产生热量使反应体系温度剧增，特别是在制取高接枝率的接枝淀粉时产生的温升在局部上将使接枝淀粉糊化)，使其接枝率可达24％，同时做到了接枝效率>75％，单体转化率>95％的水平，由此得到相应低的原料成本，并使得生产中每批产品之间的接枝率偏差<0．25％，产品存放可达数年。

二、接枝淀粉PCMS的结构与性状

      PCMS的分子是由丙烯类单体与葡萄糖残基聚合而成，分子量为5-600万道尔顿。这个高分子的性能主要由分子中丙烯类的种类和其占整个高分子的重量所决定。其次，还受大分子中丙烯类链节与葡萄糖残基之间的空间物理结构的影响，一般在这个大分子中它们之间的重量比为19：81左右。该高分子产品除了有一般淀粉的物理和化学性能外，还具有丙烯类高分子的性能。

1、PCMS主要指标：表1

注：表1中接枝率栏由中棉行协浆料检测中心于2003年一季度测试结果为20．5％。

2、红外光谱分析

       将PCMS产品经丙酮处理后，作红外光谱测试。与原淀粉不同的是在3400-3500CM处有COOH与OH缔合形成氢键所产生的强而宽的吸收峰，在1737CM处有C=O振动吸收峰。由此说明PCMS分子上有羧基和酯基的结构特征。