一种改性淀粉生物基浆料的制备方法及其产品与应用与流程

本发明属于纺织品领域，具体涉及一种改性淀粉生物基浆料的制备方法及其产品与应用。

背景技术：

1、经纱从织机的后梁到织口要受到反复拉伸与弯曲达4000多次；经纱之间摩擦，以及经纱与棕眼、走梭板、引纬器等摩擦是相当剧烈的，都超过了纬上浆的原纱的耐磨性。为了降低经纱断头率，提高经纱的可织性及产品质量，必须赋予经纱以更高的耐磨性，贴伏纱线表面的毛羽，适当增加经纱强度，并尽可能保存经纱原有的弹性。因此，浆纱上浆是织造前经纱准备工作中的一个关键工序。

2、淀粉作业浆纱上浆的主要浆料，已有悠久历史。淀粉来源广、价格便宜、生物降解性能好。当前，淀粉类浆料在所有纺织浆料中占有70％。淀粉浆料优势在于对纤维素纤维良好的黏附性、成膜性、极高的断裂强力和断裂伸长率和耐疲劳性等优良的上浆性能。但是，淀粉浆料对高支高密纱棉纤维的粘附性差、毛羽贴伏性能差、落物多，纱线断头率高，严重影响了纱线的织造效率。

3、淀粉由直链淀粉和支链淀粉两部分组成，其中直链淀粉是由脱水葡萄糖单元通过α-1,4糖苷键连接而成的线性大分子。直链淀粉的分子量远远小于支链淀粉的分子量，直链淀粉在热水中的水溶性能好。直链淀粉的浆液粘度小，渗透性能强，但直链淀粉的容易老化回生，这不利于直链淀粉的渗透性能及成膜性能，限制了其在纺织浆料中的应用。为改善淀粉的性能、扩大其应用范围，利用物理、化学或酶法处理，在淀粉分子上引入新的官能团或改变淀粉分子大小和淀粉颗粒性质，从而改变淀粉的天然特性，如：糊化温度、热粘度及其稳定性、冻融稳定性、凝胶力、成膜性、透明性等，使其更适合于一定应用的要求。

4、现有技术中对淀粉的变性主要有两大类，一类是干法，一类是湿法；湿法制备淀粉的工艺过程复杂，耗时长，能耗大；干法制备变性淀粉工艺流程简洁、耗时短，但是制备过程中因为不加水或加入的水分过少，导致化学试剂与淀粉混合不均匀，反应不充分，容易结块，产物得率不稳定。因此，如何提供一种具有优异浆膜性能且产物稳定性较高的淀粉改性方法具有重要意义。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种改性淀粉生物基浆料的制备方法及其产品与应用，尤其提供一种改性淀粉生物基浆料的制备方法及其产品与在纺织品中的应用。

2、为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种改性淀粉生物基浆料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

4、将淀粉、生物基乳化剂、碱性溶液和氯乙酸钠混合后进行反应，得到反应物，调节反应物ph至5-8后经过滤、洗涤后得到所述改性淀粉生物基浆料；

5、所述生物基乳化剂为腰果酚聚氧乙烯醚。

6、其中，上述“5-8”例如可以是5、5.2、5.5、5.8、6、6.2、6.5、6.8、7、7.2、7.5、7.8、8等，该数值范围内的其他具体点值均可选择，在此便不再一一赘述。

7、在本发明中，淀粉上的羟基在碱的催化作用下被活化，然后与醚化剂进行反应，使得羧甲基基团被引入淀粉分子链上。通过在直链淀粉的分子链引入羧基基团，首先羧基基团属于亲水性基团，它可以增加直链淀粉水溶解性能；其次，引入的羧基基团有空间位阻效应，降低了直链淀粉氢键的缔合作用，增加了直链淀粉浆的浆膜韧性，并提高了其对纯棉纤维的粘合性，充分挥发了直链淀粉的优势。并且在此过程中加入特定的生物基乳化剂，可以帮助碱和氯乙酸钠更好地渗透进入淀粉内部，提高反应效率，从而提高了反应产物的稳定性和浆膜性能。

8、本发明制备得到的改性淀粉生物基浆料具有降低的糊化温度，使其具有良好的抗凝沉性。改性后的淀粉分子链容易扩散，降低了淀粉的玻璃化温度，形成的浆膜具有优异的柔韧性。由于改性淀粉生物基浆料的浆液透明、细腻、粘度高、黏着力较大，且有良好的乳化性和渗透性，不易腐败变质。在纺织工业中，依据相似相容原理，改性淀粉生物基浆料对天然纤维有较好的粘附性，本发明对淀粉进行了醚化改性后，完全可以作为高支高密棉及其混纺纤维的上浆原料。

9、优选地，所述淀粉、氯乙酸钠和生物基乳化剂的质量比为1:(0.1-1):(0.005-0.02)；

10、其中，上述“0.1-1”，例如可以是0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1等；

11、上述“0.005-0.02”，例如可以是0.005、0.008、0.01、0.012、0.015、0.018、0.02等，该数值范围内的其他具体点值均可选择，在此便不再一一赘述。

12、所述淀粉与碱性溶液中溶质的摩尔比为1:(0.8-2)，例如可以是1:0.8、1:1、1:1.1、1:1.2、1:1.3、1:1.4、1:1.5、1:1.8、1:2等，该数值范围内的其他具体点值均可选择，在此便不再一一赘述。优选为1:(1-1.5)。

13、在本发明中，所述原料配比在上述特定范围时，其反应的效率更高，成品率高且得到的改性产物具有更优异的浆膜性能。

14、优选地，所述淀粉包括玉米淀粉、小麦淀粉、木薯淀粉或马铃薯淀粉中的任意一种或至少两种的组合。

15、优选地，所述碱性溶液包括氢氧化钠溶液。

16、优选地，所述氢氧化钠溶液的质量浓度为28％-36％，例如可以是28％、29％、30％、31％、32％、33％、34％、35％、36％等，该数值范围内的其他具体点值均可选择，在此便不再一一赘述。

17、优选地，所述混合后还进行预干燥。

18、优选地，所述预干燥的温度为40-60℃，例如可以是40℃、42℃、45℃、48℃、50℃、51℃、52℃、53℃、54℃、55℃、56℃、57℃、58℃、59℃、60℃等，该数值范围内的其他具体点值均可选择，在此便不再一一赘述，优选为50-56℃。

19、优选地，所述预干燥为干燥至含水量不大于8％，例如可以是8％、7.8％、7.5％、7.2％、7％、6.8％、6.6％、6.5％、6.2％、5％等，该数值范围内的其他具体点值均可选择，在此便不再一一赘述。

20、优选地，所述反应的温度为120-170℃，例如可以是120℃、125℃、130℃、135℃、140℃、145℃、150℃、155℃、160℃、165℃、170℃等，该数值范围内的其他具体点值均可选择，在此便不再一一赘述；时间为120-160min，例如可以是120min、122min、125min、128min、130min、135min、140min、145min、150min、155min、160min等，该数值范围内的其他具体点值均可选择，在此便不再一一赘述。

21、优选地，所述反应的温度为150-160℃，例如可以是150℃、151℃、152℃、153℃、154℃、155℃、156℃、157℃、158℃、159℃、160℃等，该数值范围内的其他具体点值均可选择，在此便不再一一赘述；时间为130-150min，例如可以是130min、131min、132min、133min、134min、135min、138min、140min、142min、145min、148min、150min等，该数值范围内的其他具体点值均可选择，在此便不再一一赘述。

22、优选地，所述ph采用质量浓度为1％-3％的盐酸溶液进行调节，例如可以是1％、1.2％、1.5％、1.8％、2％、2.2％、2.5％、2.8％、3％等，该数值范围内的其他具体点值均可选择，在此便不再一一赘述。

23、优选地，所述洗涤的溶剂为水和/或乙醇。

24、优选地，所述洗涤后还进行干燥、粉碎过筛。

25、优选地，所述干燥的温度为100-200℃，例如可以是100℃、105℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃、180℃、190℃、200℃等，该数值范围内的其他具体点值均可选择，在此便不再一一赘述。

26、优选地，所述干燥的时间为2-20h，例如可以是2h、4h、6h、8h、10h、12h、14h、16h、18h、20h等，该数值范围内的其他具体点值均可选择，在此便不再一一赘述。

27、优选地，所述干燥为干燥至水分含量不大于10％，例如可以是10％、9.8％、9.5％、9.2％、9％、8.8％、8.6％、8.5％、8.2％、8％等，该数值范围内的其他具体点值均可选择，在此便不再一一赘述。

28、优选地，所述粉碎过筛的筛网目数不小于100目。

29、第二方面，本发明提供一种改性淀粉生物基浆料，所述改性淀粉生物基浆料为通过第一方面所述的制备方法制得。

30、第三方面，本发明提供一种根据第二方面所述的改性淀粉生物基浆料在纺织品中的应用。

31、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

32、在本发明中，淀粉上的羟基在碱的催化作用下被活化，然后与醚化剂进行反应，使得羧甲基基团被引入淀粉分子链上。通过在直链淀粉的分子链引入羧基基团，首先羧基基团属于亲水性基团，它可以增加直链淀粉水溶解性能；其次，引入的羧基基团有空间位阻效应，降低了直链淀粉氢键的缔合作用，增加了直链淀粉浆的浆膜韧性，并提高了其对纯棉纤维的粘合性，充分挥发了直链淀粉的优势。并且在此过程中加入特定的生物基乳化剂，可以帮助碱和氯乙酸钠更好地渗透进入淀粉内部，提高反应效率，从而提高了反应产物的稳定性和浆膜性能，并且节约能源，混合性能优异，反应后块状物非常少，成品率极高，产品性能更优。