增塑劑在淀粉漿膜脆硬性能中的應(yīng)用

增塑劑在淀粉漿膜脆硬性能中的應(yīng)用

淀粉是可分解多糖的天然高分子。它具有價格低廉、可回收、易分解、污染小等優(yōu)點?，F(xiàn)在，它被廣泛應(yīng)用于絲綢的制備中。然而,淀粉大分子鏈是由環(huán)狀結(jié)構(gòu)的葡萄糖?；鶚?gòu)成,環(huán)狀結(jié)構(gòu)和極性使其柔順性差,玻璃化溫度高,漿膜硬而脆。磷酸酯淀粉是變性淀粉中使用較多的一種,作為經(jīng)紗上漿中的上漿劑在低溫時不會凝凍,漿膜透明,但依然沒有解決淀粉漿料成膜性不完整、脆硬的問題。因此,在淀粉漿料作為主體用于上漿時,通常需加入一些極性助劑以改善漿紗質(zhì)量。增塑劑是一種加入到高分子聚合體系中增加可塑性、柔軟性和膨脹性的物質(zhì),在漿液中常用作柔軟劑。它的主要作用是削弱聚合物分子間的次價鍵即范德華力,從而增加了聚合物分子鏈的移動性,降低了聚合物鏈的結(jié)晶性,即增加了聚合物的塑性,表現(xiàn)為轉(zhuǎn)化溫度和玻璃溫度下降,伸長率、曲撓性和柔韌性提高。本文采用甘油、尿素、檸檬酸氫二銨三種增塑劑以不同量加入到磷酸酯淀粉中,通過測試漿膜的吸濕率、斷裂強力、斷裂伸長率、耐屈曲性及漿液粘附力等性能,對比分析了其改善淀粉漿膜脆硬性和提高淀粉漿料上漿性的效果。1實驗部分1.1儀器、設(shè)備和測試箱實驗材料:磷酸酯淀粉;甘油(分析純);尿素(分析純);檸檬酸氫二銨(分析純);純棉粗紗。實驗儀器:JA2003A電子天平(上海精密科學(xué)儀器有限公司);JJ-1精密增力電動攪拌器(常州國華電器有限公司);HWS-250型恒溫恒濕箱(上海精宏實驗設(shè)備有限公司);ZHD-4型紙張厚度計測定儀(長春市第三材料試驗機廠);HD021N+電子單紗強力儀(南通宏大實驗儀器有限公司);HD026D電子織物強力儀(南通宏大實驗儀器有限公司);漿膜板(秒表)等。1.2測試測試(1)單膜強伸度的測試方法將幾種增塑劑按對淀粉漿料的質(zhì)量分數(shù)分別配制成濃度為3%的漿液200ml,升溫至95℃,保溫30min,然后冷卻至50℃左右將40ml漿液倒入聚四氟乙烯膜槽內(nèi)澆制成膜,干燥成膜后實驗待用。漿膜強伸度的測試是在HD021N電子單紗強力儀上進行。將漿膜裁成100mm、寬5mm條狀試樣,在恒溫恒濕室內(nèi)平衡24h,然后在HD021N電子單紗強力儀上測試其斷裂強力、斷裂伸長率等。每種漿膜樣品測試30次,取其平均值。(2)水溶速率的測定采用漿膜水溶速率試驗法進行。即將漿膜裁成100mm、寬20mm的條狀,在長度方向的中間處劃一直線為記號。然后將漿膜浸入80℃水中,待水平面與漿膜中間記號線重合時,立即按動秒表開始計時,到浸沒于水中的一段漿膜斷脫時,再按下秒表終止計時,秒表顯示的時間秒數(shù)就表示漿膜的水溶速率。每種漿膜樣品測試30次,取其平均值。(3)斷裂強力測試漿液粘附力的測試方法主要有薄膜滴漿法、布條剝離法和粗紗浸漿法三種,本實驗采用粗紗法。將漿料配制成濃度為1%的漿液700ml,均勻攪拌,恒溫水浴加熱,升溫到95℃保溫30min,將長度為300mm的純棉粗紗條30根和滌/棉粗紗條30根分別浸入漿液中,5min后取出,室溫下晾干后在HD026D織物強力儀上測試粗紗條的斷裂強力、斷裂伸長率等,共測試30次,取其平均值。2結(jié)果與討論2.1增塑劑對淀粉漿膜性能的影響2.1.1漿膜的斷裂強度甘油不同用量對淀粉漿膜性能影響的測試結(jié)果見表1。從表1可看出,在淀粉漿中加入不同質(zhì)量分數(shù)甘油后所制得的漿膜,其斷裂伸長率及耐屈曲次數(shù)均有所增大,但漿膜的斷裂強度則有所下降。這是因為甘油作為增塑劑使淀粉在熱和剪切力的作用下,分子間大量的氫鍵和結(jié)晶程度遭到了破壞,提高了淀粉漿料的柔韌性。2.1.2纖維素增強漿膜性能尿素不同用量對淀粉漿膜性能影響的測試結(jié)果見表2。由表2可見,在淀粉漿中加入尿素作為增塑劑后,漿膜性能同樣有所改善。由于尿素中含有兩個“酰胺基”,能與淀粉分子長鏈上的羥基形成氫鍵,因此在尿素用量逐漸增大時,漿膜的斷裂強度有所降低。而尿素中的-CONH2屬于吸濕基,所以其漿膜要比純粹的磷酸酯淀粉漿膜柔軟。這說明適當?shù)哪蛩赜昧亢驮谶m當?shù)南鄬穸认?尿素確實能改善淀粉漿膜的脆性。2.1.3種增塑劑對淀粉漿膜性能的影響檸檬酸氫二銨不同用量對淀粉漿膜性能影響的測試結(jié)果見表3。由表3可知,檸檬酸氫二銨對淀粉質(zhì)量分數(shù)為1%時對改善漿膜的各項性能效果最好,漿膜斷裂強度增加,斷裂伸長率及耐屈曲次數(shù)明顯提高。這是由于水溶性的檸檬酸氫二銨小分子進入淀粉大分子鏈之間,本身的極性基團與淀粉的極性基團相互作用,通過與淀粉漿料中的羥基、酯基或羧基形成氫鍵,穿插在高分子之間破壞了大分子間的物理交聯(lián)點,從而提高了漿膜的彈性和韌性及斷裂伸長率,起到了柔軟增塑作用。對比上述漿膜性能測試結(jié)果可知,三種增塑劑均可在不同程度上改善淀粉漿的漿膜性能,實現(xiàn)增塑效果。但是,與甘油和尿素相比,檸檬酸氫二銨以不同比例加入到磷酸酯變性淀粉中對漿膜的各項性能指標的影響效果更加顯著。且加入1%的檸檬酸氫二銨就可使?jié){膜的各性能在三種增塑劑中達到最優(yōu)。2.2淀粉粘附性測試漿液的粘附性反映了漿料本身的內(nèi)聚力和對另外物質(zhì)的粘附力大小及相對平衡情況,三種增塑劑對純棉粗紗的粘附力測試結(jié)果如表4所示。由表4可看出,三種增塑劑均能提高淀粉漿對純棉粗紗的粘附性能,其主要原因是增塑劑降低了淀粉的脆性,有利于提高淀粉與棉纖維之間的黏合作用。不同增塑劑對淀粉粘附性影響程度不同,相比較而言,檸檬酸氫二銨對淀粉用量為1%時,對純棉粗紗改善淀粉粘附性的作用最大。這說明對淀粉加入1%檸檬酸氫二銨后,其漿液對純棉纖維的浸透能力有提高,使得纖維間的抱合力增強,斷裂強力增大,即漿液的粘附性增強。3增塑劑和劑的性能(1)甘油、尿素、檸檬