棕櫚酸酯改性淀粉漿料的離子液體溶液及其應用
【技術領域】
[0001]本發明涉及紡織漿料生產技術領域，具體涉及一種在離子液體中合成棕櫚酸酯改性淀粉漿料并直接用于紡織紗線上漿的技術。
【背景技術】
[0002]淀粉來源廣泛，價格低廉，一直是紡織工業中經紗上漿的主漿料。但淀粉分子含有大量的羥基，親水性過強而且分子間氫鍵作用強，糊化后粘度大，流動性差，漿膜硬脆，對合成纖維的粘附性差，因此，原淀粉在滌棉紗上漿時不能滿足織造工藝的要求，目前市場上多采用PVA漿料以及變性淀粉與PVA漿料混合的方法來對滌棉紗進行上漿。但是PVA漿料對環境的破壞、污染問題已經引起人們廣泛重視，經過PVA上漿的織物在歐洲已經受阻。因此，經紗上漿少用或不用PVA漿料，已成為亟待解決的重大問題。
[0003]解決這一問題的重要思路便是完全采用變性淀粉進行上漿。通過對淀粉進行改性，封閉其羥基或者在淀粉大分子鏈上引入一些柔性支鏈，從而降低分子間的堆積作用，改善漿膜的柔韌性，降低淀粉漿液的凝膠現象和漿液的混溶性。
[0004]目前常用的一些醚化淀粉、醋酸酯淀粉、磷酸酯淀粉以及丙烯酸類單體接枝淀粉就是基于以上思路得到的變性淀粉。雖然他們性能上有了一定程度的提高，但是仍然無法滿足實際需要，而且其合成也存在諸多問題。例如，常規的丙烯酸類接枝淀粉，在合成中容易產生大量的均聚物，接枝效率不高，而且此類單體本身也不能生物降解。另外，現有的淀粉改性方法中，淀粉常常需要預先糊化，這導致反應器中的含固量不能太大，否則粘度高，反應困難。最后，大部分接枝反應需要加入引發劑，這往往導致反應速率難以控制，引發劑不易去除等一系列問題。
【發明內容】
[0005]本發明目的是為了克服以上現有技術缺陷，提出一種在離子液體中以棕櫚酸酯制備改性淀粉漿料的方法。
[0006]本發明技術方案包括以下步驟:
1)將淀粉溶解于[Amim]Cl離子液體中，制成淀粉質量百分數為8%?12%的淀粉離子液體溶液；
2)在淀粉離子液體溶液中溶入對甲苯磺酰氯和棕櫚酸，然后恒溫反應至反應結束，經冷卻，取得棕櫚酸酯改性淀粉漿料的離子液體溶液。
[0007]本發明將[Amim]Cl離子液體這一新型溶劑體系引入到淀粉改性中，將完全可生物降解的長鏈脂肪酸單體-棕櫚酸引入到淀粉大分子主鏈中，實現淀粉的疏水化改性，提高其對合成纖維上漿時的粘附力。由于離子液體對淀粉具有良好的溶解能力，因此淀粉在此溶劑下可以不經糊化直接進行反應，而且，在離子液體氛圍中反應時無需添加引發劑即可進行，反應得到的改性淀粉離子液體溶液性質穩定，并能在現有設備上直接對滌棉紗線上漿。與傳統的化學引發聚合相比，本發明具有反應條件溫和、活性可控、產物選擇性好、具有反應尚效、綠色等優點。
[0008]本發明可以在無需添加引發劑以及預糊化的條件下，簡單高效地合成含有棕櫚酸酯改性的淀粉漿料，該漿料能在離子液體中長時間保存，使用時無需再調漿，該漿料對滌棉紗線粘附力好，可作為滌棉紗經紗上漿的主漿料。
[0009]進一步地，本發明所述步驟I)中，在60?150°C的溫度條件下，將淀粉可以直接溶解于[Amim]Cl離子液體中。與傳統的淀粉糊化形成的小顆粒和膠狀液體相比，該過程可以更大程度上破壞淀粉的顆粒狀態，形成澄清透明的淀粉離子液體均相體系，而且該過程對淀粉的特性和結構沒有影響，有助于淀粉大分子與接枝物進行完全反應，得到取代度更高的改性淀粉。
[0010]所述步驟2)中，所述對甲苯磺酰氯和棕櫚酸的混合摩爾比為1:1，棕櫚酸和淀粉的混合摩爾比為I?10:1。采用此比例有助于生成高活性物質，促進淀粉酯化反應的快速進行，獲得取代度較高的改性淀粉。
所述步驟2)中，所述恒溫反應的溫度條件為80?150°C。低于80°C，反應速度非常慢，而如高于150°C，淀粉則容易降解而且反應設備無法承受如此的高溫。在80?150°C之間，淀粉離子液體溶液流動性較好，反應比較容易進行，反應速率適中，產物取代度較高。
[0011]所述步驟I)中，淀粉為木薯淀粉、馬鈴薯淀粉、小麥淀粉或玉米淀粉中的任意一種。這幾種淀粉均為紡織工業上漿常用淀粉，其中玉米淀粉為紡織漿料中最常用的淀粉，普通玉米淀粉的直鏈淀粉含量相對較高(約為27%)，在離子液體中溶解度較低，得到的改性淀粉的產物粘附性較好，成膜性差；小麥淀粉與玉米淀粉類似(直鏈淀粉含量約為25%)，但是價格較高；木薯淀粉和馬鈴薯淀粉都屬于直鏈淀粉含量較低的淀粉(直鏈淀粉含量〈20%)，其淀粉顆粒較大，在離子液體中的溶解度較玉米和小麥淀粉高，得到的產物成膜性較好，粘附性略低。
[0012]本發明的另一目的是提出合成方法制備的棕櫚酸酯改性淀粉漿料的離子液體溶液在紡織紗線上漿中的應用。
[0013]具體是:采用雙槽漿紗機對紡織紗線上漿，將溫度為40?60°C的所述棕櫚酸酯改性淀粉漿料的離子液體溶液置于第一漿槽內，將溫度為40?60°C的質量分數為80%的乙醇水溶液置于第二漿槽中，紡織紗線以單浸單乳方式在第一漿槽內浸漿，然后由導輥牽引浸入第二漿槽，最后進入50?80°C的烘房中烘干。該法上漿的優點是，采用得到的改性淀粉漿料離子液體溶液在升溫后即可上漿，不需要傳統上漿所需要的糊化過程，也不需要添加其他助劑，上漿過程簡單。之所以采用80%的乙醇水溶液，主要是由于該溶液對離子液體有較好的溶解能力，能夠去除漿料中不必要的離子液體，完成離子液體的回收，同時，改性淀粉在此溶液中可以較好的在紗線上成膜。
[0014]經第二漿槽處理后，在回收離子液體的同時，棕櫚酸酯改性淀粉可以在紗線表面形成一層光滑的薄膜，起到很好的保護作用，可以使得滌棉紗的毛羽下降約30?70%，斷裂強力比未上漿紗線提高約10?30%，斷裂伸長率降低約5?30%。
[0015]所述紡織紗線的漿紗速度為I?lOm/s。通過該漿紗速度可以調整上漿時的上漿率、漿液的浸透和被覆程度，速度過快容易引起上漿率過高，形成表面上漿以及離子液體去除不完全等問題。
[0016]所述紡織紗線為滌棉紗經紗。與普通淀粉上漿相比，采用該方法上漿，首先，可以避免淀粉調漿時的難以糊化以及糊化不勻等問題；其次，該法得到的棕櫚酸酯改性淀粉漿料對滌棉紗線中滌綸纖維粘附性也較好，上漿后的得到的漿膜