王百慧;王雪燕
【摘 要】我国现有浆料的使用成本较高，因此研究价格较低、性能优良的浆料已经成为目前的热潮。文章介绍了国内外研究关于接枝淀粉浆料、蛋白浆料、新型浆料、PVA改性、浆料回收利用等方面的进展，以及对目前我国常用浆料所存在的问题进行了探讨。%Due to high costs of existing textile sizes in China, developing high-performance sizes with lower prices has become a trend. The paper introduced the progress in the research of grafted starch size, protein size, new sizes and modification of PVA at home and abroad, the development of size recovery and the problems often confronted with when using some common sizes. 【期刊名称】《纺织导报》 【年(卷),期】2014(000)002 【总页数】4页(P45-48) 【关键词】浆料;绿色环保;发展 【作 者】王百慧;王雪燕
【作者单位】西安工程大学纺织与材料学院;西安工程大学纺织与材料学院 【正文语种】中 文 【中图分类】TS103.846
随着我国纱线逐步向高支化和高密化的方向发展，对浆料的需求越来越大。据国家统计局数据显示：2012年1—11月，我国规模以上企业纱线总产量3 002万t，织物累计产量为591.1亿m，其中大部分织物都需要进行浆纱上浆。据统计，我国目前使用的三大类浆料中，其中70％是变性淀粉，20％是PVA，10％是丙烯酸类及其他浆料。经过上浆的纱线必须退浆才可以进行染色，不然会影响染色效果。目前在生产中一般采用碱退浆、双氧水退浆及酶退浆等。碱和双氧水退浆的成本较低，操作简单，生产中便于控制；酶退浆成本较高，不容易控制活性，所以大部分企业采用最为传统的碱和双氧水退浆，这种退浆工艺的缺点是路线长、碱耗大、能耗高，且污水处理负担重。
PVA浆料是一种难以生物降解的浆料，平均每年将近消耗约17万t的PVA。据报道，美国环境保护署（EPA）认为退浆处理是印染行业排放废水污染物的最大来源之一，其中废水的BOD负荷达到50％。前处理废水COD值约占印染行业COD排放总量的60％，每年约为20.36万t，其中50％是由PVA浆料造成的。 十二五期间，国家一直提倡节能减排、清洁生产，随着新规定的推出、门坎的增高，纺织印染行业也迅速向绿色环保路线转型。对达不到标准的企业给予关门停产的决定，无疑给我国的纺织印染企业带来了巨大的打击。因此，开发新型绿色环保型浆料是一种新的出路。
自我国加入WTO后，欧盟国家要求所用纺织浆料在标准条件下14天内全部降解，而高聚合度PVA全部降解需 3年之久。对此国家环保总局在2001年发布的《印染行业废水污染防治技术政策》通知中也明确提出：提倡采用易降解的浆料，限制或不用PVA难降解的浆料。由于我国长期以来使用PVA和淀粉，我国的纺织品出口受到影响。国内外提倡“少用、不用PVA的口号”越来越响，甚至有些欧美国家已经禁止使用PVA，因此部分取代以及完全取代PVA的研究越来越多。 1.1 变性淀粉
淀粉自身具有优良的粘附性、成膜性、溶解性以及取材方便、价格低廉等优势，但淀粉形成的浆膜硬而脆，不易于单独上浆，一般都是与PVA复配使用。然而针对PVA对环境造成危害，许多研究学者开始对淀粉进行物理和化学的改性，以满足上浆时优良的粘附性和耐磨性能。变性淀粉的发展时间较长，从第一代酸解、氧化、糊精淀粉等发展到第二代醚化、酯化、交联、阳子化淀粉，再到第三代醋酸酯、接枝、尿素淀粉。现在使用最普遍的是第三代变性淀粉。对于第一代和第二代变性淀粉，其因为在淀粉大分子链上引入具有一定聚合度的高分子化合物，同时通过高分子设计方法，不但保持了淀粉原有的亲水性，而且也对合成纤维具有良好的粘附性，从而可以单独使用在合成纤维的上浆工序中，不仅减少了对环境的污染，同时节约了上浆的成本。
近年来我国13 tex 65/35涤棉混纺经纱上浆时不能完全取代PVA，一般只能取代70％PVA，对于这种纱线，张斌等致力于研究完全取代PVA的浆料，他的研究思路是是加入一些丙烯酸类单体，对淀粉进行接枝共聚，最后经过大量的实验，得出在实验室中能够全部替代PVA进行经纱上浆。 1.2 丙烯酸类
丙烯酸类浆料的吸湿再粘性比较严重，因此一直作为纺织用浆料的辅助浆料。但是丙烯酸类浆料水溶性较好，对亲水性纤维有良好的吸附性，易于退浆，价格比PVA便宜。在国外使用的丙烯酸类浆料与PVA浆料的使用量相近，但是在国内丙烯酸类浆料占全部浆料的10％左右。因此很多人研究使用单纯的丙烯酸类浆料作为上浆的主要浆料，一般很多研究者利用各种丙烯酸类浆料的优点，通过二元、三元或者多元聚合的方法对其进行研究，采用的方法主要为乳液聚合和溶液聚合两种。 我国学者熊结刚通过分析丙烯酸类各种浆料的分子、离子、极性基团以及玻璃化温度等对单体进行选择，最后采用丙烯酸、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯等 4种单体通过乳液聚合的方式进行合成，得到了合成的丙烯酸类浆料YX-A。
并对合成的丙烯酸类浆料、国内外常用丙烯酸类浆料、PVA浆料进行单纱和片纱的性能测试与对比，证明该浆料克服了以往丙烯酸类浆料的缺点，并且上浆性能优于PVA浆料，可以取代PVA浆料用于涤棉织物经纱上浆。 1.3 新型材料
随着纳米技术研究以及应用于生产的成熟度，有部分学者考虑，把纳米二氧化硅、纳米二氧化钛等无机粒子加入到淀粉、丙烯酸类浆料中，利用无机纳米氧化物对淀粉、丙烯酸和棉纤维的相互作用，提高淀粉、丙烯酸类浆料对纯棉纤维的粘附力和耐磨性，从而实现在纯棉经纱上浆中完全取代PVA。
刘启凯和祝志峰则在淀粉浆液中加入具有良好分散性的纳米SiO2微粒子，经实验表明，纳米SiO2微粒对淀粉浆料的浆纱性能具有明显的促进作用，使纯棉浆纱的增强率提高，耐磨性能增强，毛羽降低率提高。 1.4 天然浆料
膨润土是1898年美国地质学家在美国怀俄明州福特本顿堡附近发现的一种黄绿色的黏土岩，吸水之后会发生膨胀。目前国内外许多研究学者对其进行研究，膨润土作为最重要的非金属矿物之一，资源丰富，价格低廉，具有无毒、无化学污染、强吸附、吸湿、膨胀、催化、润滑等特性，被人们称为万能土。目前膨润土在我国废水处理领域研究较广，有很少的学者在纺织领域对其研究。
近来我国研究学者王飞龙、杨晓娟等对蒙脱土进行改性研究，主要采用溶液插层法制备了淀粉基蒙脱土复合浆料，并对淀粉蒙脱土复合浆料的浆纱性能进行探讨，测试了其浆液黏度、黏附性、浆膜的强伸性和耐磨性，并采用所制备出的淀粉蒙脱土复合浆料进行了上浆试验。结果表明：淀粉蒙脱土复合浆料浆膜的断裂伸长率和耐磨性较普通淀粉浆料有明显改善，对涤棉经纱有较好的黏附性。并且研究学者认为通过蒙脱土的改性处理可改善淀粉的脆硬性，提高淀粉浆的上浆效果。 1.5 蛋白质浆料
在推行节能减排的同时，有些研究学者使用蛋白质材料进行改性，比如张尚勇等人以明胶为主体，接枝丙烯酰胺、丙烯酸甲酯、乙酸乙烯酯等进行乳液聚合，制得一种蛋白质浆料WG-1，运用于毛纱上浆。通过实验得出，毛纱上浆后不仅提高了强力和耐磨性，而且降低了毛羽。刘玉森等人也利用明胶、丙烯酸和丙烯酸甲酯为单体进行乳液聚合，并且利用该浆料与明胶、PVA（50％） + XZW-1（20％）+TSB-1（30％）混合浆料做了浆膜性能测试和黏附性的对比。结果表明，接枝明胶浆膜的水溶性好于PVA混合浆料，断裂强度要高于PVA混合浆料，断裂伸长率略低于PVA混合浆料，但差距不大，对毛纱的黏附性能高于PVA混合浆料，所有性能均比明胶有明显的改善，并且接枝明胶的吸湿率有了明显的改进。由此可以得出，接枝明胶作为主浆料基本能满足毛纱上浆的要求。从目前情况来看，大部分研究者是以改性淀粉为主体研究，也有一些人研究明胶和丙烯酸类聚合，不过只是用于毛纱上浆。
最近几年来，有一些研究学者打破传统的模式，从上浆方式进行研究，采用无浆、无水上浆的方式。国外也从回收降解利用PVA的角度实现节能减排环保的生产。 2.1 预湿上浆
本德萍等采用预湿上浆的工艺，对纱线通过预湿上浆，浆纱的毛羽数量明显减少，断裂强力有所增强，耐磨性能大幅度提高，最显著的特点就是节约浆料近30％，从纺织生产的成本上来讲，降低了一定的加工成本。 2.2 冷上浆
Parekh与Haresh研究冷上浆，对其浆纱进行性能测试，结果表明适用于织造。又从退浆方法探讨了优缺点，包括酸退浆和酶退浆。实验表明，冷上浆比传统上浆的加工成本有所降低，也减少了对环境的污染。 2.3 无水上浆
美国科研人员研究无水上浆的新型工艺，采用氟化物为基本原料合成超临界二氧化
碳可溶浆料，配制用不同量氟聚合物和全氟链烷醇在热熔体中或者二氧化碳溶液中混合。在涤棉经纱上浆实验中，合成浆料上浆的纱线耐磨性超过普通淀粉/聚乙烯醇类浆料的3倍。 2.4 无浆织造
近年来天然纺织集团研究无浆织造，不仅避免了上浆的高成本，而且在后整理过程中，可以完全避免烧毛、退浆、丝光工序。这样不但减小了设备、助剂的投入，同时与传统上浆面料相比，免上浆面料整理后的手感更柔软、更富有弹性。天然纺织集团通过不断的研究，目前经过特殊处理工艺的免上浆全棉纱线增强率在10％～20％左右，减伸率在15％左右，织造效率达90％，坯布平均下机一等品率约在95％左右，免浆料面料较传统上浆面料在色牢度、断裂强力、撕破强力、抗起毛起球性能方面表现更好，易清洁，具有抗旧功能，在多次洗涤后仍能保持原有的穿著效果，且持久不易变形。然而这种技术只是定位于高档梭织面料，价格较高。 2.5 回收降解PVA
从20世纪70年代开始美国、德国以及日本等国研究应用超滤技术回收PVA浆料。随着先进过滤技术的发展，对PVA进行回收再利用的大胆想法不仅已实现，而且这种技术还可用于羧甲基纤维素（CMC）、聚丙烯酸酯浆料的回收和再利用。这类技术主要包括3个步骤：浆料的分离；对含浆料液体进行处理；在上浆中使用再生浆料。德国研究学者利用生物降解法，即通过对污泥、沉淀物吸附的生物消除法和再循环/超滤法，从退浆废水中去除各种纺织浆料，探讨了淀粉、CMC、PVA和聚丙烯酸酯等各种纺织浆料的去除特性，介绍了用超滤法循环利用聚丙烯酸酯浆料的有关资料。德国的Ianger、Joerg也分析了聚乙烯醇浆料回收循环利用的现状。美国在实际生产中已用超滤法回收退浆废液中的PVA，但由于该技术设备投资大，目前还没有大范围推广。 （1）低温工艺，降低能耗
“十二五”期间我国新规定的推出，加速了节能减排、清洁生产的速度，因此纺织行业面临着巨大的挑战。为了达到淀粉类浆料的稳定粘度，需要在90～100 ℃下糊化0.5 ～2 h，浪费了大量的能源。因此开发低温类浆料也是现在需要解决的问题。我国研究低温型浆料的学者并不多，一般都是研究变性淀粉类、丙烯酸类浆料，但是这类浆料和淀粉浆料糊化的温度和时间相类似。 （2）降低成本，持续发展
聚丙烯酸类浆料因处于实验研究阶段，虽然价格比PVA低，但仅仅是用作辅助浆料。新型浆料成本较高，也不适于工厂大生产，所以可行性较低。目前国外有些学者使用价格低廉的大豆蛋白、小麦蛋白以及羽毛蛋白对纱线上浆进行研究，国内研究使用价格低廉的膨润土作为上浆剂，但由于这些研究在纺织行业仅处于初始研究阶段，还不可大规模推广。因此研究价格较低、性能优良的浆料已经成为目前的热潮。
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