微波场中玉米淀粉的流变相接枝与其性能研究

摘要

PVA共混浆具有成膜性好，浆膜强韧的优点，长期以来在涤/棉混纺高支纱上浆中占有难以取代的位置。但其难以降解，污染环境。绿色天然的淀粉浆在上浆过程中却表现出脆、硬与落浆落物多的缺点，难以满足织造要求。因此，为了解决PVA的污染问题，开发新型的变性淀粉浆料势在必行。
　　 接枝淀粉浆料是一种应用广泛的新型浆料，特别适用于涤/棉混纺纱上浆。但目前接枝淀粉生产存在工艺复杂、反应时间长和污染严重等的问题。且接枝率低，产品质量不稳定，难以达到取代PVA的目的。
　　 为了从根本上解决原淀粉浆膜的脆、硬与落浆落物多的问题，本文利用非接触式红外测温仪测定织区内经纱表面浆膜温度、热机械分析仪测试PVA共混浆膜和原淀粉共混浆膜的阻尼特性，通过研究共混浆膜的阻尼特性与经纱表面浆膜温度之间的关系以及PVA共混浆膜与原淀粉共混浆膜阻尼特性的差异，为指导淀粉的接枝改性提供了理论依据。
　　 本文采用微波法对玉米淀粉进行流变相接枝改性。以丙烯酸、甲基丙烯酸丁酯为单体，过硫酸钾为引发剂，二甲基亚砜为界面剂，采用问歇式辐射方法对玉米淀粉进行接枝改性，合成了阻尼特性和上浆效果优良的接枝淀粉。并对其接枝规律进行研究。运用正交实验设计与模糊理论相结合的方法优化接枝工艺，其最佳工艺为:辐射时间为：3.5min，接枝单体含量：70％，引发剂含量：0.6％，界面剂含量：0.01～0.02％。制得的最佳接枝淀粉参数为：接枝率：22.69％，均聚物含量：8.57％，接枝效率：77.31％，单体转化率：51.83％。
　　 该接枝淀粉具有较好的阻尼特性，在28.3～35.1℃（经纱表面浆膜温度）范围内，接枝淀粉浆膜的储能模黾(290～310MPa)和耗能模量(16～22MPa)较原淀粉浆膜的储能模量(<50MPa)和耗能模量(<5MPa)分别提高了480％与220％，改善了原淀粉浆膜的阻尼特性。接枝淀粉共混浆膜的储能模量(500～520MPa)和耗能模量(35～40MPa)超过了PVA共混浆膜的储能模量(400～450MPa)和耗能模量(25～30MPa)，其阻尼特性也超过了PVA共混浆膜。因此，改善了原淀粉共混浆膜的脆、硬与落浆落物多的缺点。另外，接枝淀粉共混浆膜的玻璃态转变区的温度范围（-5～90℃）宽于PVA共混浆膜(10.3～58.8℃)，使得接枝淀粉共混浆膜能够在更为宽泛的温度范围内保持强韧性。

目录

文摘

英文文摘

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第一章 前言

1.1 淀粉浆料的研究与应用

1.1.1 淀粉浆料的发展及现状

1.1.2 接枝淀粉的发展与现状

1.2 本课题研究背景、意义及内容

1.2.1 本课题研究背景和意义

1.2.2 本课题研究的主要内容

第二章 基于阻尼特性的浆料研究

2.1 粘弹阻尼材料简介

2.2 材料损伤机理

2.3 实验仪器、设备及主要原料

2.3.1 实验仪器及设备

2.3.2 实验原料

2.4 实验方法

2.4.1 经纱表面浆膜温度

2.4.2 浆料的阻尼特性

2.5 结果与讨论

2.5.1 经纱表面浆膜温度

2.5.2 浆料的阻尼特性

2.6 理想淀粉浆料的阻尼特性研究

2.7 本章小结

第三章 微波场中玉米淀粉的改性设计

3.1 淀粉改性目标

3.1.1 涤／棉混纺纱特点

3.1.2 涤／棉混纱对浆料的要求

3.2 淀粉结构和性质

3.2.1 淀粉物理性质

3.2.2 淀粉化学结构及性质

3.3 接枝工艺的选择

3.3.1 物理与化学引发

3.3.2 微波引发

3.4 接枝单体的选择

3.4.1 亲水性和疏水性的选择

3.4.2 软单体与硬单体的选择

3.5 引发体系的选择

3.5.1 高铈离子引发剂

3.5.2 过氧化氢引发剂

3.5.3 锰离子引发剂

3.5.4 过硫酸盐引发剂

3.5.5 本课题引发剂的确定及其反应基理

3.6 接技共聚方案的确定

第四章 微波场中玉米淀粉的流变相接枝共聚

4.1 实验仪器、设备及主要原料

4.1.1 实验仪器及设备

4.1.2 实验原料

4.2 实验方法

4.2.1 接枝淀粉的合成与提纯

4.2.2 红外光谱

4.2.3 扫描电镜

4.2.4 粘度

4.2.5 阻尼特性

4.3 结果与讨论

4.3.1 红外光谱

4.3.2 扫描电镜

4.3.3 粘度

4.3.4 阻尼特性

4.4 本章小节

第五章 接枝规律及工艺的研究与优化

5.1 接枝规律的研究

5.1.1 实验仪器、设备及主要原料

5.1.2 实验方法

5.1.3 结果与讨论

5.2 接枝淀粉合成工艺优化

5.2.1 正交实验设计

5.2.2 正交实验结果

5.2.3 正交实验结果的模糊评判

5.3 本章小结

第六章 接枝淀粉浆料性能的研究

6.1 实验仪器、设备及主要原料

6.1.1 实验仪器及设备

6.1.2 实验原料

6.2 实验方法

6.2.1 粘度及稳定性

6.2.2 粗纱粘附力

6.2.3 浆膜性能

6.2.4 阻尼特性

6.3 结果与讨论

6.3.1 粘度及稳定性

6.3.2 粗纱粘附力

6.3.3 浆膜性能

6.3.4 阻尼特性

6.4 本章小结

第七章 接枝淀粉共混浆上浆性能研究

7.1 实验仪器、设备及主要原料

7.1.1 实验仪器及设备

7.1.2 实验主要原料

7.2 实验方法

7.2.1 经纱上浆

7.2.2 经纱断裂强力与伸长

7.2.3 毛羽指数

7.2.4 耐磨

7.2.5 外观

7.2.6 渗透与被覆

7.3 结果与讨论

7.3.1 断裂强度与断裂伸长

7.3.2 毛羽指数

7.3.3 耐磨

7.3.4 外观

7.3.5 渗透与被覆

7.4 本章小结

第八章 接枝淀粉微波设备的设计

8.1 微波有机反应技术的发展

8.1.1 微波闭合反应技术

8.1.2 微波常压合成反应技术

8.1.3 微波干法合成反应技术

8.1.4 微波连续合成反应体技术

8.2 微波场中玉米淀粉的合成工艺及要求

8.3 微波设备的设计

8.3.1 微波改备图

8.3.2 微波设备工作原理

结论与展望

参考文献

攻读硕士研究生期间研究成果

附录

致谢