喷气涡流纺纱无PVA浆纱工艺_陈路.pdf

喷气涡流纺纱无P VA浆纱工艺陈 路1,彭福建1,张仕诚1,王瑞瑞2,*(1.吴江京奕特种纤维有限公司,江苏 苏州2 1 5 0 0 0;2.西安工程大学,陕西 西安7 1 0 0 4 8)摘 要:对丙烯酰胺基共聚浆料用于喷气涡流纺纱的无P VA浆纱工艺进行研究。采用丙烯酰胺基共聚浆料对1 9.7t e x涤/黏喷气涡流纺纱及9.7t e x黏胶喷气涡流纺纱进行浆纱试验,测试丙烯酰胺基共聚浆料的浆膜成膜性能、浆液流动性以及浆纱力学性能。结果表明:丙烯酰胺基共聚浆料的成膜较为柔韧,浆液黏度稳定,流动性较好,对喷气涡流纺纱的上浆效果优异,能够满足无P VA浆纱工艺的要求。关键词:喷气涡流纺;经纱上浆;浆料性能;浆纱质量中图分类号:T S1 0 3.8 4 6 文献标志码:B文章编号:1 6 7 3-0 3 5 6(2 0 2 3)0 6-0 0 3 5-0 4收稿日期:2 0 2 3-0 3-2 4第一作者:陈 路(1 9 8 6),男,研究方向:涡流纺纺纱工艺设计、研发、质量控制、管理。*通信作者:王瑞瑞(1 9 9 9),女,研究生,研究方向:纺织浆料与浆纱技术。喷气涡流纺纱具有纱线质量好、生产流程短、产量高的优点,引起了纺织企业的广泛关注1-3,但其强力低于环锭纺,易断头,在织造过程中容易影响织造效率及成品质量。因此,需要选择合理的浆纱工艺,提高喷气涡流纺纱的相关性能,以满足后续织造要求。目前所使用浆料主要有三大类,即淀粉、丙烯酸及P VA浆料。其中,淀粉浆液流动性差、浆膜硬脆4;聚丙烯酸类浆料吸湿性大、易导致再黏5;P VA性能优良,但生物降解性差,易造成环境污染,被称为“不洁浆料”6。基于此,针对涤/黏喷气涡流纺纱原理与性能,采用水溶性能优良、纤维粘附性能好、易生物降解的丙烯酰胺基共聚浆料7对1 9.7t e x涤/黏及9.7t e x黏胶喷气涡流纺纱进行了浆纱试验,并对丙烯酰胺基共聚浆料的浆料性能进行了相关分析与测试,研究丙烯酰胺基共聚浆料的浆料性能,以期为喷气涡流纺纱的无P VA浆纱工艺设定提供一定的理论参考。1 试验部分1.1 材料与仪器试验材料:丙烯酰氨基共聚酯浆料;去离子水;1 9.7t e x涤/黏喷气涡流纺纱;9.7 t e x黏胶喷气涡流纺纱。试验仪器:Y 8 0 1型电热恒温干燥箱;HW S-2 5 0型恒温恒湿箱;H D 0 2 1 N型电子单纱强力仪;Z B H-4型浆膜厚度仪;H D 0 2 6 P C电子织物强力仪;N D J-1 E型旋转式黏度仪;HH-2型恒温水浴锅;J J-1型电动搅拌器;Y G 1 7 2 A型毛羽测试仪;G A 3 9 2全电子式单纱浆纱机。1.2 试验方法1.2.1 浆纱工艺参数浆料基本性能、上浆工艺及浆纱参数分别见表1、表2和表3。表1 丙烯酰胺基共聚浆料基本性能项 目外 观含固量/%p H值气味丙烯酰氨基共聚酯浆料透明黏稠体3 07无味表2 上浆工艺参数项 目浆液浓度/%浆液p H值黏度/(m P as)浆槽温度/T/R1 9.7t e x1 074 5.14 5R9.7t e x1 074 5.14 5表3 浆纱工艺参数项 目工艺参数设定长度/m5 0 0浸浆方式单浸单压压浆力/N4 0烘房温度/8 0浆纱速度/(mm i n-1)2 01.2.2 浆膜性能测试(1)浆膜制备将丙烯酰氨基共聚酯浆料配置成浓度为3%的浆液,用作浆膜的制备,测试所用浆膜采用浇铸法制备,制备方法见参考文献8。(2)浆膜力学性能测试根据文献1 7 所述方法,对浆膜厚度、浆膜拉伸断裂强力、浆膜拉伸断裂伸长率以及浆膜的耐屈曲性进行测试。(3)浆膜回潮率测试53 2 0 2 3年第6期 应用技术 DOI:10.19507/ki.1673-0356.2023.06.007根据文献9 所述方法,采用烘箱干燥法,测试丙烯酰氨基共聚酯浆料浆膜的回潮率。(4)浆膜水溶性测试根据文献1 0 所述方法,测试浆膜在水中的破裂时间,用以表示浆膜的水溶速率。1.2.3 浆液性能测试(1)浆液黏度及黏度热稳定性依据文献1 1 的方法,使用N D J-1 E型旋转式黏度仪,测试液黏度及黏度热稳定性,有效样本容量为1 0。(2)黏度-温度测试将丙烯酰氨基共聚酯浆料调制5 0 0 m L浓度为6%的浆液,在温度分别为9 5、8 5、7 5、6 5、5 5、4 5下测试样品的黏度值。(3)黏度-浓度测试将丙烯酰氨基共聚酯浆料调制成浓度为1 0%、6%、4%、2%的浆液,测试不同浓度下浆液的黏度。1.2.4 浆纱性能测试(1)浆纱增强率与减伸率依据文献1 2 测试浆纱断裂强力及伸长率,并计算其增强率及减伸率。(2)浆纱耐磨性能纱线耐磨性使用Y 7 3 1 D型抱合力机进行测试,有效样本容量为1 0,计算平均值,并根据文献1 3 所述方法计算其增磨率。(3)浆纱毛羽根据文献1 4,对浆纱毛羽进行测试,并计算毛羽降低率。(4)浆纱回潮率采用烘箱干燥法(详见1.2.2部分),测试浆纱回潮率。(5)退浆率采用氢氧化钠退浆法进行测试。依据文献1 5,测试其退浆率。2 结果与讨论2.1 丙烯酰胺基共聚浆料的结构分析图1是丙烯酰胺基共聚浆料的红外光谱。从图1看出,P MMA谱图上在31 9 3c m-1和16 5 4c m-1处分别出现了-N H2和酯基的特征峰,证实结合产物是由AM与MMA共聚形成的,表明了丙烯酰胺基共聚浆料中含有酯基,有利于对涤纶纤维纱线粘附。P A M-P M M A透过率/%3 3 5 1-N H23 1 9 3-N H22 9 3 3C H21 7 3 3-C O O波长/c m-11 6 5 4C=O1 6 0 6N-H4 0 0 03 5 0 03 0 0 01 5 0 01 0 0 0图1 丙烯酰胺基共聚浆料红外光谱2.2 浆膜性能丙烯酰胺基共聚浆料的浆膜外观如图2所示。可以看出丙烯酰胺基共聚浆料的浆膜成膜透亮且较为完整,表明丙烯酰胺基共聚浆料具有优良的成膜性。图2 丙烯酰胺基共聚浆料的浆膜外观图丙烯酰胺基共聚浆料浆膜的力学性能、吸湿性及水溶速率的测试结果见表4。由表4可知,丙烯酰胺基共聚浆料的浆膜平均厚度为0.1 3 3mm,平均断裂强力为7 1 3.1c N,平均伸长率为0.7 9%,平均断裂强度为10 5 8.4c N/mm2,水溶速率为3.5 6s,吸湿率为1 6.9 2%,耐屈曲次数2 4次。这表明丙烯酰胺基共聚浆料浆膜的力学性能优异,具有较好的成膜柔韧性、耐屈曲性,满足浆纱要求。2.3 浆液性能2.3.1 浆液黏度及黏度热稳定性浆液黏度大小对浆液的流动性来说至关重要,浆液黏度热稳定性在一定程度上体现着浆料的浆液黏度随着高温高热处理时间延长下的变化规律,这两种因素对经纱上浆的质量具有显著影响1 6。将丙烯酰胺基共聚浆料分别在9 5条件下调制成质量分数为6%浆液,保温3h,每隔0.5h记录其黏度,测得丙烯酰胺基共聚浆料的黏度及黏度热稳定性见表5。63纺织科技进展 2 0 2 3年第6期 表4 丙烯酰胺基共聚浆料的浆膜性能项目厚度/mm断裂强力/c N伸长率/%水溶速率/s耐屈曲次数/次吸湿率/%测试结果0.1 3 37 1 3.1 00.7 93.5 62 41 6.9 2表5 丙烯酰胺基共聚浆料的黏度及黏度热稳定性项目浆液黏度/(m P as)3 0m i n6 0m i n9 0m i n1 2 0m i n1 5 0m i n1 8 0m i n黏度波动率/%热稳定性/%测试结果1 8.2 01 8.3 11 8.4 01 8.8 71 9.5 31 9.9 29.4 59 0.5 5 由表5可以看出:丙烯酰胺基共聚浆料的浆液黏度热稳定性8 5%,黏度稳定。这表明丙烯酰胺基共聚浆料的黏度稳定,且随着煮浆时间的延长,黏度波动较小,这表明丙烯酰胺基共聚浆料能够在上浆过程中保持浆液在纱线表面均匀的浸透及被覆,满足浆纱要求。2.3.2 丙烯酰胺基共聚浆料的黏度与浓度关系将丙烯酰胺基共聚浆料配制成浓度分别为2%、4%、6%、8%、1 0%的浆液,在恒温水浴条件下,加热至9 5,测试其在9 5 条件下的浆液黏度。丙烯酰胺基共聚浆料的黏度随浓度变化情况见表6。表6 丙烯酰胺基共聚浆料的黏度与浓度的关系项目浓度/%1 08642黏度/(m P as)4 5.1 02 5.3 11 3.4 01 3.0 01 2.8 2 由表6可知,丙烯酰胺基共聚浆料的黏度均随浓度的降低而降低。在较高浓度时,丙烯酰胺基共聚浆料的浆液黏度变化较明显,黏度值波动较大;而在较低浓度时,丙烯酰胺基共聚浆料的浆液黏度的降低逐渐变缓。这表明:当丙烯酰胺基共聚浆料的浆液浓度偏大时,浆液中的丙烯酰胺基大分子链段也越多,由于这些大分子链段运动的异向性,使得浆液的流动性变差,宏观表现为浆液的黏度值增加。此外,浆液的黏度过大会导致浆纱质量的不稳定,而黏度过小则会导致浆液难以渗透进纤维内部。综合以上数据来看,确定丙烯酰胺基共聚浆料的浆液浓度为1 0%较为合适。2.3.3 丙烯酰胺基共聚浆料的黏度与温度关系配制6 0 0m L浓度为6%的丙烯酰胺基共聚浆料的浆液,并将其放置在水浴锅中,水浴加热至9 5,在温度分别为9 5、8 5、7 5、6 5、5 5、4 5 时,测试丙烯酰胺基共聚浆料的浆液黏度,丙烯酰胺基共聚浆料在不同温度条件下,其黏度的变化情况见表7。表7 丙烯酰胺基共聚浆料的黏度与温度的关系项目温度/9 58 57 56 55 54 5黏度/(m P as)1 6.7 31 7.8 01 8.5 51 9.2 42 0.3 02 1.3 7 由表7可知,丙烯酰胺基共聚浆料的黏度均随温度的降低而增大。这是由于在高温条件下,分子间的相对运动较为剧烈,分子间作用力相对减弱,宏观表现为黏度低,而温度降低后分子运动减缓,黏度出现上升趋势。由于浆液的黏度过大会影响浆纱质量,过小则难以上浆。因此,为了保证浆液在纱线内部的渗透与被覆,确定丙烯酰胺基共聚浆料上浆的浆槽温度为4 5。2.4 丙烯酰胺基共聚浆料上浆工艺实践表8、图3及图4分别为丙烯酰胺基共聚浆料对1 9.7t e x涤/黏喷气涡流纺纱及9.7t e x黏胶喷气涡流纺纱的浆纱性能表现及上浆前后纱线微观形貌图。表8 浆纱性能测试项目毛羽降低率/%增强率/%减伸率/%增磨率/%回潮率/%退浆率/%T/R1 9.7t e x8 2.8 31 0.4 30.2 71 6 5.4 94.7 57.6 4R9.7t e x3 5.0 32 2.7 15 2.5 111 6 66.8 21 2.8 2 由表8可知,丙烯酰胺基共聚浆料可有效改善1 9.7t e x涤/黏喷气涡流纺纱及9.7 t e x黏胶喷气涡流纺纱的浆纱性能,涤/黏喷气涡流纺纱及黏胶喷气涡流纺纱在经过丙烯酰胺基共聚浆料上浆后,其纱线表面毛羽的数量明显降低,且浆纱的耐磨性得到了明显改善。这表明丙烯酰胺基共聚浆料对2种喷气涡流纺纱均起到了增强、减伸的作用。采用碱法对其进行退浆,发现丙烯酰胺基共聚浆料退浆容易,满足生产要求。73 2 0 2 3年第6期 应用技术 原纱浆纱图3 1 9.7t e x涤/黏喷气涡流纺纱上浆前后状态对比原纱浆纱图4 9.7t e x黏胶喷气涡流纺纱上浆前后状态对比由图3及图4的丙烯酰胺基共聚浆料的喷气涡流纺浆纱及原纱在显微镜下的纱线形态图可知:对比原纱,喷气涡流纺纱的纱线外观形态,在经过丙烯酰胺基共聚浆料上浆后,得到了明显改善,且喷气涡流纺浆纱的毛羽较少,条干也变得更为均匀,且丙烯酰胺基共聚浆料对1 9.7t e x涤/黏喷气涡流纺纱有着更强的毛羽贴伏能力。3 结 论(1)丙烯酰胺基共聚浆料的浆膜成膜完整透亮,水溶性佳,浆液流动性好且黏度稳定,浆膜的力学性能表现较好,能够在纱线表面形成柔韧且完整的浆膜,有利于浆纱性能的增强。(2)丙烯酰胺基共聚浆料对1 9.7t e x涤/黏喷气涡流纺纱及9.7t e x黏胶喷气涡流纺纱进行上浆,其浆纱性能优异,能够满足实际生产的需要。(3)丙烯酰胺基共聚浆料浆纱性能测试结果