复合改性淀粉用于玻纤浸润剂的研究进展与探索

复合改性淀粉用于玻纤浸润剂的研究进展与探索李建峰

（四川建筑职业技术学院，四川德阳 618000）

摘要：本文综述了玻纤浸润剂用复合改性淀粉的概况，复合改性淀粉的种类、制备方法，评价了各种复合改性淀粉用于玻纤浸润剂的效果，通过分析复合改性淀粉型浸润剂在国内外的发展现状，对复合改性淀粉玻纤浸润剂的发展作出展望。关键词：复合改性；淀粉；玻纤；浸润剂中图分类号：Q539+.1

一、前言

在玻纤的拉丝过程中，为了在后续纺织过程中得到性能更加优异的玻纤，工业上通常需要在玻纤原丝表面上涂覆一层以溶液或有机物乳状液为主体的浸润剂。

浸润剂是一种多相结构的表面处理剂，它一方面既能够对玻纤表面进行有效润滑，另一方面又能起到很好的集束作用，可以大大提升玻纤的后续加工性能

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󰀃文献标识码：A 󰀃󰀃文章编号：2096-4609（2019）38-0284-0002

化剂的存在下，在40℃反应24h左右，经过滤，漂洗、烘干后得到的产物。其中，生成的产物其交联度一般控制在100～200 葡萄糖基环／交联键[8-9]。

（三）羟丙基化淀粉用于玻纤浸润剂羟丙基化淀粉在淀粉乳中加入环氧丙烷、NaCl和Na2SO，在碱性及40℃条件下，反应24小时，然后用酸中和，经洗涤，烘干，去杂质，得到的产品。羟丙基化淀粉在纺织行业得到广泛的应用，可以有效提高玻璃纤维的耐折度、减少玻纤掉毛掉粉等不足

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法的优点是能够显著降低淀粉浸润剂的迁移；缺点是配制工艺复杂，耗能较大，需将淀粉高温高压蒸煮。

（3）采用改性支链淀粉，利用淀粉的羟基同浸润剂配方中其他组份发反应生生络物从而防止浸润剂的迁移。此方法使用范围较小，且配制工艺要求极其严格。

（4）采用醚化改性的直链淀粉，此方法可提高淀粉的亲水性。该体系最大的优点是蒸煮工艺简单，然而会对玻纤原丝存放、退解时的温度、湿度要求较严格，工艺控制不当，会使玻纤纱线产生毛丝、落粉等现象，该体系玻纤纱的强度相对较低，但纱质柔软。

（5）由于玻纤表面带阴电，采用一定量直链淀粉和阳离子改性淀粉的混合物，这种改性淀粉能形成强度高的膜，而且由于静电作用，可以有效降低浸润剂在玻纤表面的迁移。目前该体系在美国和欧洲较为普遍。

三、复合改性淀粉用于玻纤浸润剂目前浸润剂用改性淀粉复合改性的手段有：（1）热处理、机械力等为代表的物理型改性淀粉；（2）氧化、醚化、酯化等为代表的化学改性淀粉；（3）酶解为代表的生物改性淀粉。三种手段各有优劣，将其优势进行整合，采用上述两种或两种以上的方法对淀粉进行改性，叫做复合改性淀粉。复合改性淀粉具有多改性淀粉拥有各自的优点，在玻纤浸润剂领域应用广泛。

（一）交联酯化淀粉用于玻纤浸润剂交联酯化淀粉是利用淀粉多元醇的特性，使淀粉羟基被有机酸或者无机酸酯化后的得到的具有交联结构的产物。由于所用酸的不同，通常可以分为由淀粉顺丁烯二酸酯、淀粉醋酸酯为代表的淀粉有机酸酯和有淀粉酯、淀粉硫酸酯为代表的淀粉无机酸酯。其中淀粉有机酸酯，在纺织型淀粉浸润剂中应用广泛，有较好的使用效果和商业前景

[6-7]

。浸润剂的

核心是成膜剂，随着国内玻璃纤维工业技术的不断发展，淀粉良好的成膜性能，使得淀粉型浸润成膜剂成为纺织型浸润剂中的一股主要力量。但是普通淀粉也有自身的缺陷，因此需要对其进行改性，而其中，复合改性手段是当前最为常用，也是最有效的手段之一。

二、传统改性淀粉用于玻纤浸润剂淀粉是多聚糖的混合物，根据其结构的不同，分为直链淀粉和支链淀粉，两者各有优劣。直链淀粉具有成膜性好和凝胶化特性优的特点，尤其是其凝胶特性的存在能够阻止浸润剂在玻纤表面的迁移。但是，直链淀粉却存在水溶性较差的缺陷，制备的浸润剂黏度普遍较高，这对后续工艺性能加工会造成很大的阻碍，并且容易引起玻纤纱飞丝、起毛、断裂等现象。支链淀粉相比于直链淀粉，水溶性好、制备的浸润剂溶液粘度低、粘结性好，因此能对玻纤起到良好的集束作用，但支链淀粉形成的膜强度较低，浸润后的玻纤纱线耐磨性差，并且容易在玻纤表面产生迁移[3]。

浸润剂迁移问题一直是困扰玻纤纺织工业的一个难题，为解决迁移问题，获得高质量的玻璃纤维，人们进行了大量的研究工作。首先在工艺上进行了改进，对原料改进方法一般有以下几种[4-5]：

（1）采用改性高直链淀粉，这使得浸润剂的迁移有显著的减少，配制工艺相对简单。因而被较为广泛地使用。

（2）采用高直链含量的淀粉，这种方

。

（四）硅胶改性淀粉用于玻纤浸润剂硅胶也对普通淀粉进行复合改性，也使得玻纤性能有很好的提升。研究表面，硅胶分别对阳离子改性酶解淀粉和明胶改性豌豆淀粉进行复合改性，可以使得玻纤在力学性能和耐腐蚀度上有良好的改善作用[12]。

四、复合改性淀粉用于玻纤浸润剂的优点

（1）复合改性淀粉制备得到的玻纤浸润成膜剂，具有良好的粘度特性，表面张力下降，具有良好的贴合度，凝沉稳定性明显提升，使其具有良好的使用性能。

（2）复合改性淀粉在室温或低温保藏过程中不易回生，从而避免了在玻纤拉丝和浸润过程中，由于淀粉回生对成膜剂性能下降的影响。

（3）复合改性淀粉能够提高玻纤光泽度，具有更好的使用特性。

（4）复合改性淀粉形成的薄膜强度更大，因此可以更好的包裹在玻纤表面，起到较强的保护和集束作用。

（5）通过复合改性处理可根据纺织需要，控制直链和支链淀粉的比例，还可提高淀粉形成凝胶的能力[13]。

（6）复合改性处理，可以提高淀粉溶解度或改善其在冷水中的吸水膨胀能力。

五、复合改性淀粉的灰度、成膜性、粘结性的性能研究

根据纺织型玻纤工业的研究需要，淀粉

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。

（二）交联醚化淀粉用于玻纤浸润剂交联醚化淀粉的制备，同样是利用淀粉的多羟基特性，使其与环氧氯丙烷在碱性催

智者论道 的烧失灰分含量对浸润剂的性能影响较大。灰分大，则淀粉布的后处理困难，布的强度损失大，外观、电绝缘性等指标将不合格， 智库时代 抓住此次机遇，在不久的将来在复合改性淀粉浸润剂上能够取得，摆脱垄断，广泛地将技术用于工业化生产。

华南理工大学,2010:17-21.

【相关链接】

淀粉是葡萄糖分子聚合而成的，它是细因此淀粉的灰分越小越好。关于成膜性，主要研究其耐磨性能，耐磨次数比较高，它们的成膜性相对面言就好一些。

通过比较原丝的强力，可以得出它们粘结性的大小，强力比较高，相对面言它们的粘结性比较好。通过比较不同的改性淀粉，得到以下结论：

（一）淀粉的灰分由小到大顺序为交联酯化<交联醚化<酯化<醚化<阳离子<氧化淀粉。

（二）淀粉成膜性的顺序如下

交联酯化>交联醚化>阳离子>醚化>氧化>酯化。

（三）淀粉的粘结性的顺序如下交联醚化>酯化>交联酯化>醚化>氧化>用离子。

六、结语

浸润剂在玻纤的生产加工中起着至关重要的作用。淀粉型浸润剂原料易得、涂覆简单、清洗容易、分解温度低、处理后布面整洁。但淀粉型浸润剂在成膜性和粘附性方面还是存在一定的缺陷。因此需要对淀粉进行复合改性，从而提升它在浸润剂领域的应用范围。

我国改性淀粉技术正处于起步阶段，对各种改性方法的最佳工艺条件没有得出明确结论。在复合改性淀粉的技术研究方面，我国的各大高校和研究所的学者做出了大量的研究，但是进展不大，没有出现一些突破性的研究结果，而且仅仅在实验室小规模试验，不能推广到工业的生产和应用[14]。

七、展望

淀粉型浸润剂已经成为玻纤纺织工业技术最重要的组成部分之一，但比较成熟的制作工艺目前都被美国、德国、日本等少数发达国家所掌握，并且在工业生产线上得到了技术支持和广泛应用。而我国虽然近些年，在改性淀粉玻纤浸润剂领取取得了重大突破，但整体上仍处于探索发展阶段。

随着玻纤纺织工业的不断壮大发展，复合改性淀粉型纺织浸润剂已经成为当下研究的热点，而改性淀粉技术的发展可以解决很多由于浸润剂给玻璃纤维发展带来的难题，并且在改性淀粉的研究上还有巨大的研究空间。虽然我国在改性淀粉技术上远远落后于其他等工业发达的国家，但是我们有信心，·285·

【作者简介】李建峰，就职于四川建筑职业技术学院。

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胞中碳水化合物最普遍的储藏形式。 [1] 淀粉在餐饮业中又称芡粉，通式是(C6H10O5)n，水解到二糖阶段为麦芽糖，化学式是C12H22O11，完全水解后得到单糖（葡萄糖），化学式是C6H12O6 。淀粉有直链淀粉和支链淀粉两类。前者为无分支的螺旋结构；后者以24~30个葡萄糖残基以α-1,4-糖苷键首尾相连而成，在支链处为α-1,6-糖苷键。直链淀粉遇碘呈蓝色，支链淀粉遇碘呈紫红色。这并非是淀粉与碘发生了化学反应(reaction)，产生相互作用(interaction)，而是淀粉螺旋空穴恰能容下碘分子，通过范德华力，两者形成一种蓝黑色络合物。实验证明，单独的碘分子不能使淀粉变蓝，实际上使淀粉变蓝的是碘分子离子(I3)。淀粉是植物体中贮存的养分，贮存在种子和块茎中，各类植物中的淀粉含量都较高。淀粉可以看作是葡萄糖的高聚体。淀粉除食用外，工业上用于制糊精、麦芽糖、葡萄糖、酒精等，也用于调制印花浆、纺织品的上浆、纸张的上胶、药物片剂的压制等。可由玉米、甘薯、野生橡子和葛根等含淀粉的物质中提取而得。淀粉是植物生长期间以淀粉粒形式贮存于细胞中的贮存多糖。它在种子、块茎和块根等器官中含量特别丰富。淀粉粒为水不溶性的半晶质，在偏振光下呈双折射。淀粉粒的形状（有卵形、球形、不规则形）和大小（直径1～175μm）因植物来源而异。淀粉有直链淀粉和支链淀粉两类。直链淀粉含几百个葡萄糖单元，支链淀粉含几千个葡萄糖单元。在天然淀粉中直链的占20%～26%，它是可溶性的，其余的则为支链淀粉。当用碘溶液进行检测时，直链淀粉液呈显蓝色，而支链淀粉与碘接触时则变为红棕色。（原因是：具有长螺旋段的直链淀粉可与长链的聚I3 － 形成复合物并产生蓝色。直链淀粉－碘复合物含有19%的碘。支链淀粉与碘复合生成微红－紫红色，这是因为支链淀粉的支链对于形成长链的聚I 3 － 而言是太短了。）淀粉是植物体中贮存的养分，贮存在种子和块茎中，各类植物中的淀粉含量都较高，大米中含淀粉62%～86%，麦子中含淀粉57%～75%，玉蜀黍中含淀粉65%～72%，马铃薯中则含淀粉不到20%。