專利名稱：脂肪族水性聚酯接枝共聚物、改善淀粉漿料對滌綸纖維粘合強(qiáng)度的粘合促進(jìn)劑及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及材料領(lǐng)域，屬于紡織經(jīng)紗上漿使用的漿料制備技術(shù)領(lǐng)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、用于改善淀粉漿料對滌綸纖維粘合強(qiáng)度的粘合促進(jìn)劑，這種含有脂肪族水性聚酯接枝共聚物的含水制劑，能夠提高淀粉漿料對含滌短纖維經(jīng)紗的上漿性能。
背景技術(shù)：
淀粉和變性淀粉漿料是漿紗生產(chǎn)中最常用的主漿料之一，它來源豐富、價(jià)格低廉、對環(huán)境友好，容易為微生物降解，可以采用生物酶退漿，退漿后對生態(tài)環(huán)境的負(fù)面影響小，因而被廣泛用于經(jīng)紗上漿生產(chǎn)之中。然而，隨著漿紗和織造生產(chǎn)速度的不斷提高，淀粉類漿 料對滌綸纖維粘合強(qiáng)度不足的缺陷日益顯現(xiàn)，不僅難以有效地實(shí)現(xiàn)對含滌經(jīng)紗進(jìn)行增強(qiáng)、貼服毛羽、提高耐磨性，還會(huì)因粘合強(qiáng)度不足而形成大量落漿，導(dǎo)致漿紗的耐磨性降低，再生毛羽大量增加，造成經(jīng)紗開口不清和斷頭，嚴(yán)重影響了織機(jī)的生產(chǎn)效率。這是因?yàn)闈{紗機(jī)和織機(jī)的速度越高，所要求的漿料粘合強(qiáng)度也就越強(qiáng)。因此，如何有效地增大淀粉漿料對滌綸纖維的粘合強(qiáng)度，是提高漿紗強(qiáng)度、增大漿紗耐磨性、減少漿紗毛羽、改善漿紗質(zhì)量的基礎(chǔ)，具有重要的實(shí)際意義。眾所周知，淀粉是極性的，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淀粉膠接層之間的界面上不可能存在很強(qiáng)的相互作用。另一方面，淀粉分子鏈?zhǔn)怯森h(huán)狀的a-D-葡萄糖縮合而成的高分子化合物，這種環(huán)狀結(jié)構(gòu)和大量羥基的存在，導(dǎo)致了在纖維之間實(shí)現(xiàn)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(nèi)應(yīng)力和應(yīng)力集中。因此，淀粉類漿料對疏水性合成纖維的粘合強(qiáng)度通常都很差。由此可見，造成淀粉類漿料對合成纖維粘合強(qiáng)度不足的主要原因有兩個(gè)(I)滌綸纖維和淀粉膠接層界面上的相互作用弱；(2)滌綸纖維之間的淀粉膠接層脆硬。必須明確，由于坯布退漿的要求，不能采用共價(jià)鍵的方式來改善淀粉對滌綸纖維的粘合強(qiáng)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，人們主要采用兩種途徑來提高淀粉對滌綸纖維的粘合強(qiáng)度(I)對淀粉進(jìn)行化學(xué)變性(ZL 03113350. 9 ；ZL2007 I 0024110. I) ；(2)用其它有益組分與淀粉共混(祝志峰等SiO2納米微粒子對淀粉與纖維之間粘合強(qiáng)度的影響，美國紡織印染師與化學(xué)師協(xié)會(huì)，8 (10) :45-48，2008)。然而，即使對淀粉進(jìn)行化學(xué)改性，也不能改變滌綸纖維與淀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(qiáng)的粘合強(qiáng)度；其次，即使是一些變性淀粉漿料，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(dāng)粘合部位受載荷作用或有溫度變化而出現(xiàn)形變時(shí)，必然會(huì)在粘合界面上產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，當(dāng)局部應(yīng)力超過局部強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生銀紋或裂紋，并在裂紋的頂部產(chǎn)生應(yīng)力集中，而脆硬的淀粉膠接層往往形成很大的內(nèi)應(yīng)力和嚴(yán)重應(yīng)力集中，造成粘合破壞。所以，淀粉及變性淀粉類漿料對滌綸纖維的粘合強(qiáng)度總體上不高，難以在上漿過程中對滌綸纖維實(shí)施有效的粘合，影響了經(jīng)紗的增強(qiáng)、耐磨性和毛羽降低率，致使淀粉對含有滌綸纖維經(jīng)紗的上漿質(zhì)量不高。由此可見，迫切需要開發(fā)一種既能夠用于增加淀粉膠接層與滌綸纖維之間相互作用，又能夠降低淀粉膠接層的脆硬屬性、增加韌性的技術(shù)，以提高淀粉漿料對滌綸纖維的粘合強(qiáng)度，改善含有滌綸短纖維經(jīng)紗的上漿質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)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制備方法。本發(fā)明還提供了含有該共聚物的粘合促進(jìn)劑，用于提高善淀粉漿料對滌綸纖維粘合強(qiáng)度，可改善淀粉漿料對含有滌綸短纖維經(jīng)紗的上漿質(zhì)量。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是首先以脂肪族二元羧酸與二元醇，在惰性氣體保護(hù)、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(jìn)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，最后將增塑劑溶解在這種接枝共聚合產(chǎn)物的水性漿液中即得到粘合促進(jìn)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(guī)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(zhì)量為3500 14000，可表示
為
權(quán)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(guī)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(zhì)量為3500 14000，以摩爾百分比計(jì)，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(guī)共聚物，包括(a)丙烯酰胺結(jié)構(gòu)單元；以及(b)乙烯基類羧酸鹽結(jié)構(gòu)單元；以摩爾百分比計(jì)，接枝支鏈中丙烯酰胺結(jié)構(gòu)單元含量為10% 90%，乙烯基類羧酸鹽結(jié)構(gòu)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(quán)利要求I所述脂肪族水性聚酯接枝共聚物，其特征在于，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(quán)利要求2所述脂肪族水性聚酯接枝共聚物，其特征在于，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(quán)利要求I所述脂肪族水性聚酯接枝共聚物，其特征在于，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(quán)利要求I 4任一項(xiàng)所述脂肪族水性聚酯接枝共聚物的制備方法，其特征在于，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，采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?dú)饣蚨栊詺怏w保護(hù)下加熱，并在釜內(nèi)反應(yīng)物熔融后開始攪拌； 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，并將釜內(nèi)壓力降至12 20毫米汞柱，然后在200 210°C和12 20毫米汞柱下攪拌反應(yīng)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(yīng)，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)丙烯酰胺；(b)含羧基類乙烯基單體； 親水性乙烯基單體總量中，丙烯酰胺摩爾含量為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?nèi)我獗壤慕M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(zhì)量濃度為15% 30%的水分散液，用氮?dú)饣蚨栊詺怏w保護(hù)； 丙烯酰胺溶解在I 2倍重量的去離子水中，加入含羧基類乙烯基單體，攪拌均勻后加入重量為乙烯基單體O. 5% 3%的引發(fā)劑，形成引發(fā)劑-單體溶液； 引發(fā)劑-單體溶液于40 120min內(nèi)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(yīng)I 12h，再加入堿調(diào)節(jié)至中性，得到脂肪族水性聚酯接枝共聚物。
6.權(quán)利要求5所述所述脂肪族水性聚酯接枝共聚物的制備方法，其特征在于，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(quán)利要求5所述所述脂肪族水性聚酯接枝共聚物的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述的引發(fā)劑為過氧化苯甲酰； 引發(fā)劑-單體溶液的滴加時(shí)間為40 120min ； 所述的堿為氨水、氫氧化鈉、氫氧化鉀中至少一種，或者任意比的混合物。
8.權(quán)利要求I 4任一項(xiàng)所述脂肪族水性聚酯接枝共聚物在制備改善淀粉漿料對滌綸纖維粘合強(qiáng)度的粘合促進(jìn)劑方面的應(yīng)用； 所述的淀粉為原淀粉或變性淀粉，或原淀粉與變性淀粉任意比例的混合物； 所述的原淀粉包括玉米原淀粉、小麥原淀粉、馬鈴薯原淀粉或木薯原淀粉中的一種，或是它們的任意混合物； 所述的變性淀粉選自以玉米原淀粉、小麥原淀粉、馬鈴薯原淀粉或木薯原淀粉中的一種或兩種及兩種以上的混合物為原料制備的酸解淀粉、氧化淀粉、酶解淀粉、醋酸酯淀粉、磷酸酯淀粉、氨基甲酸酯淀粉及兩性淀粉。
9.一種改善淀粉漿料對滌綸纖維粘合強(qiáng)度的粘合促進(jìn)劑，其特征在于，包括權(quán)利要求I 4任一項(xiàng)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(quán)利要求9所述改善淀粉漿料對滌綸纖維粘合強(qiáng)度的粘合促進(jìn)劑，其特征在于，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(quán)利要求9所述改善淀粉漿料對滌綸纖維粘合強(qiáng)度的粘合促進(jìn)劑，其特征在于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%，余量為水；上述均為重量百分比。
12.權(quán)利要求9 11任一項(xiàng)所述改善淀粉漿料對滌綸纖維粘合強(qiáng)度的粘合促進(jìn)劑的制備方法，其特征在于，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(fā)明涉及材料領(lǐng)域，尤其是紡織經(jīng)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于改善淀粉漿料對滌綸纖維粘合強(qiáng)度的粘合促進(jìn)劑的制備方法。所述接枝共聚物的主鏈?zhǔn)鞘杷跃埘ユ湺沃咀宥人岫减ズ陀H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(guī)共聚物；接枝支鏈為丙烯酰胺和乙烯基類羧酸鹽的無規(guī)共聚物。所述粘合促進(jìn)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、余量為水。制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(jìn)行接枝共聚合，最后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(jìn)劑。
文檔編號(hào)D06M13/148GK102898594SQ20121032132
公開日2013年1月30日 申請日期2012年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月3日
發(fā)明者祝志峰, 林源杰, 田培善 申請人:西達(dá)(無錫)生物科技有限公司, 江南大學(xué)