皂荚种子胶的羧甲基化及应用
导读:皂荚种子胶的羧甲基化及应用 : 77.1 简介含有羧基的多糖化合物与氯乙酸缩合后,脱去盐酸,生成羧甲基衍生物,可溶于热水或冷水中成糊。有些适宜于整理、经纱上浆以及印花原糊用的羧甲基纤维素醚(C.M.C)、羧甲基淀粉醚(C.M.S),以及羧甲基、荚皂植物种子胶,均可由此种反应制成。皂荚种子可分为外皮、内胚层、胚芽三部分,其中内胚
皂荚种子胶的羧甲基化及应用 : 77.1 简介
含有羧基的多糖化合物与氯乙酸缩合后,脱去盐酸,生成羧甲基
衍生物,可溶于热水或冷水中成糊。有些适宜于整理、经纱上浆以及
印花原糊用的羧甲基纤维素醚(C.M.C)、羧甲基淀粉醚(C.M.S),以及
羧甲基、荚皂植物种子胶,均可由此种反应制成。
皂荚种子可分为外皮、内胚层、胚芽三部分,其中内胚层为制取种
子胶的主要来源,大部分能在水中溶胀,小部分为不溶物。
皂荚种子的单糖成分主要为甘露糖及半乳糖,因此能与氯乙酸反
应,经过醚化后,可得到黏度较大的原糊,其实用价值往往比天然种子
胶更为广泛。工业上比较成熟的醚化路线有3种:①甲基化;②羧甲
基化;③羟乙基化。甲基化以后,由于代入的化学基团的拒水性,取代
度越高,水溶性越小,会造成洗涤困难,因此这条路线不宜采用。
羟乙基化后能得到水溶性良好的浆料,但原料环氧乙烷目前来源
有限,且价格高。因此,宜采用原料氯乙酸较为普遍的羧甲基化路线。
77.2 羧甲基化反应中的几项因素
皂荚种子胶水解后在纸上分层分析出现两个斑点,与甘露糖及半
乳糖相同,据Hirst对类似的荚豆植物种子胶的研究,认为两种单糖的
比例和结构,可能有下列两种方式:
其中,M=甘露糖,G=半乳糖,下标数字代表碳原子相联的位置。一 般认为单糖的比例和结构以第一种方式为主。甘露糖与半乳糖的比 例常随不同的植物种子胶而异,因此M的数值可大可小(等于1或 3),但单糖分子量为162。因此,氯乙酸与其进行反应的通式可以表 达为:
如以1 mol的氯乙酸与1 mol的无水单糖反应,若反应完全,得到 的取代度(亦称醚化度)应为1。但在反应过程中往往有副反应发生, 如氢氧化钠与氯乙酸发生的皂化反应,可生成羟乙酸钠:
ClH2 COOH+2NaOH→CH2OHCOONa+NaCl+H2O
又如乙醇钠与氯乙酸反应,生成乙氧基乙酸:
C2H5ONa+ClH2COOH→C2H5OCH2COOH+NaCl
当氯乙酸的投料量增加时,有效反应率会大幅降低。
对成品质量有直接影响的工艺条件可以分为如下3项:
(1)影响平均取代度的工艺条件
我们以氯乙酸为原料,对有机溶剂中醚化淀粉的各种条件进行了 试验,如有机溶剂的种类、氯乙酸与氢氧化钠的用量比、有机溶剂与水 的比例等,最终认为,以1 mol的氯乙酸与淀粉起反应后的最高平均取 代度在0.5~0.6左右。
R.R.Mclaug hlin 等对纤维素进行了多阶段的羧甲基化研究,认为 要达到大于1的平均取代度,需经过两次以上的羧甲基化反应,而经 过连续4次处理以后,提高取代度就变得极为困难。
有的资料认为,在羧甲基化纤维素的工艺上有40%~70%的氯乙 酸反应完全,5%~20%在反应中会残留下,其余部分进行了副反应。 因此有必要探索一个合理的条件,以便使氯乙酸得到最高的利用率。 主要包括下面几个条件:①氯乙酸与无水单糖的用料比例;②水与有 机溶剂的比例;③反应温度;④原料颗粒的大小;⑤溶剂种类;⑥反应 时间;⑦氢氧化钠的用量。
(2)影响成品质量均一性的工艺条件
悬浮在溶剂中进行反应,是使成品质量获得良好的均一性的一种 方法。有资料显示,制造羧甲基纤维素时采用高速机械搅拌,对提高 成品的均一性有很大好处,制成的浆液透明,没有颗粒存在。具体数 据见下表。
搅拌速度/(r/min) | 反应时间/h | 平均取代度/% | 透光率/% |
500
4000 |
3.0
3.0 |
0.505
0.527 |
77.2
95.5 |
只有当印花糊料有良好的均一性时,才能避免因颗粒堵塞筛网网 孔以及在机印中造成刀线等疵病。
(3)提高反应速率的工艺条件
提高反应温度会显著地提高反应速率。例如,在同一条件下,当 温度从20℃提高到50℃、80℃、95℃时,反应速率分别提高了2.3倍、 14倍及42倍,各个温度下的反应时间分别为7 h、3 h、0.5 h及0.17 h。
77.3 制造
(1)实验室制法
1)在烧杯中配制氢氧化钠水溶液,冷却后待用。
2)在另一烧杯中加入乙醇(纯度95%以上)总量的一半,并加入皂 仁粉,然后加入氢氧化钠溶液,并洗入三口烧瓶中。
3)将混合物搅匀。
4)把氯乙酸加入剩下的一半乙醇中,溶解待用。
5)把氯乙酸和乙醇的混合液在搅拌下滴入皂仁粉糊中,把温度控 制在30℃以下。
6)滴加完毕以后将温度升高至40℃,在恒温槽中维持搅拌8 h。
(2)改变条件试验结果及讨论
根据氯乙酸与皂荚胶反应的通式,可以计算出投料的用量,再按 照一些能影响成品取代度及黏度的各项参变因素进行条件试验,所得 的结果见下列各表。
表1 氯乙酸与无水单糖用料比的不同对取代度的影响
皂荚种子胶粉 16.2 g(0.1 mol)
溶剂(质量比为:乙醇:水=8:2) 75.0 g
反应温度 40℃
反应时间 8 h
氯乙酸(mol):氢氧化钠(mol) 1:2
实验编号 |
氯乙酸(mol):皂荚种子
胶粉(mol) | 平均取代度/% | 氯乙酸利用率/% |
64
57H 40 47 45 48 43 |
0.7:1.0
0.7:1.0 1.0:1.0 1.0:1.0 1.5:1.0 1.5:1.0 1.5:1.0 |
0.41
0.43 0.60 0.58 0.70 0.69 0.67 |
58.6
61.4 60.0 58.0 46.7 46.0 44.7 |
表2 溶剂中水分含量的不同对取代度的影响
皂荚种子胶粉 16.2 g(0.1 mol)
氯乙酸 6.8 g(0.07 mol)
氢氧化钠 5.6 g(0.14 mol)
溶剂用量 75.0 g
反应温度 40℃
反应时间 8 h
实验
编号 |
水:乙醇
(质量比) |
水:皂荚粉
(质量比) |
平均取
代度/% |
氯乙酸利
用率/% |
66
65 64 39 |
3.15:8
2.45:8 2.00:8 0.85:8 |
1.45:1
1.13:1 0.43:1 0.41:1 |
0.36
0.36 0.41 0.37 |
51.5
51.4 58.6 52.9 |
表3 反应温度对取代度的影响
皂荚种子胶粉 16.2 g(0.1 mol)
氯乙酸 6.8 g(0.07 mol)
氢氧化钠 5.6 g(0.14 mol)
溶剂(质量比为:乙醇:水=8:2) 75.0 g
反应时间 8 h
实验编号 | 反应温度/℃ | 平均取代度/% | 氯乙酸利用率/% |
78
79 64 83 84 |
30
35 40 45 50 |
0.16
0.27 0.41 0.42 0.24 |
22.4
38.6 58.6 60.0 34.3 |
表4 原料颗粒大小对取代度的影响
皂荚种子胶粉 16.2 g(0.1 mol)
氯乙酸 6.8 g(0.07 mol)
氢氧化钠 5.6 g(0.14 mol)
溶剂(质量比为:乙醇:水=8:2) 75.0 g
反应时间 8 h
实验编号 | 原料颗粒大小/目 | 平均取代度/% | 氯乙酸利用率/% |
80
64 63 |
<120
80~120 >80 |
0.94
0.41 0.40 |
70.0
58.6 57.1 |
表5 不同溶剂对取代度的影响
皂荚种子胶粉 16.2 g(0.1 mol)
氯乙酸 6.8 g(0.07 mol)
氢氧化钠 5.6 g(0.14 mol)
溶剂(质量比为:乙醇:水=8:2) 75.0 g
反应时间 8 h
实验编号 | 溶剂种类 | 反应温度/℃ | 平均取代度/% | 氯乙酸利用率/% |
64
81 82 |
乙醇
异丙醇 丙酮 |
40
40 30 |
0.41
0.49 0.33 |
58.6
70.0 47.1 |
121苯:乙醇=1:1(质量比) 40
122苯:乙醇=1:1(质量比)*40 124苯:乙醇=1:1(质量比)*40 |
0.56
0.98 0.956 |
80.0
70.0 68.6 |
注:*为醚化两次。
表6 不同反应时间对取代度的影响
皂荚种子胶粉 16.2 g(0.1 mol)
氯乙酸 6.8 g(0.07 mol)
氢氧化钠 5.6 g(0.14 mol)
溶剂(质量比为:乙醇:水=8:2) 75.0 g
反应温度 40℃
实验编号 | 第一次醚化反应时间/h | 平均取代度/% | 氯乙酸利用率/% |
56A
56B 56C 56D 56E 56F |
1
2 3 4 5 6 |
0.15
0.21 0.23 0.26 0.27 — |
21.4
30.0 32.9 37.1 38.6 — |
56G
56H |
7
8 |
0.30
0.33 |
42.9
47.1 |
续表
实验编号 | 第二次醚化反应时间/h | 平均取代度/% | 氯乙酸利用率/% |
67A
67B 67C 67D 67E 67F 67G 67H |
1
2 3 4 5 6 7 8 |
0.70
0.84 0.91 0.94 0.97 1.13 1.04 1.03 |
50.0
60.0 65.0 67.1 69.3 80.7 73.6 73.6 |
注:①实验分成两次醚化,每次投入氯乙酸0.07 mol,因此在第二次醚化时投 入的氯乙酸总共为0.14 mol。
②56F样品因在试验中突发故障,数据未得出。
③第一次醚化时采用柱状螺旋式搅拌器,接触范围较小,故从67 A起采用耳 环式搅拌器。
④对不同反应时间的取样,采用移液管在三口烧瓶中吸出,仅能作为一般 参数。
表7 不同氢氧化钠用量对取代度的影响
皂荚种子胶粉 16.2 g(0.1 mol)
氯乙酸 6.8 g(0.07 mol)
氢氧化钠 用量见下表
溶剂(质量比为:乙醇:水=8:2) 75.0 g
反应时间 8 h
反应温度 40℃
实验编号 | 氢氧化钠(mol):氯乙酸(mol) | 平均取代度/% | 氯乙酸利用率/% |
61
64 |
1.33:1
2:1 |
0.04
0.41 |
12.4
58.6 |
表8 几种主要反应条件下的黏度比较
实验编号 | 平均取代度 | 氯乙酸利用率/% | 2%胶液黏度/(Pa·s) | 备注 |
64
83 57H 67H 79H |
0.41
0. 42 0.43 1.03 0.27 |
58.60
60.0 61.9 73.8 38.5 |
68.0
73.0 4.6 2.1 210.0 |
反应条件见表1
反应条件见表3 反应条件同57H 反应条件见表6 反应条件见表3 |
现将上列各表的试验结果,归纳成下列几点作讨论:
1)氯乙酸的用量。氯乙酸的投料量与成品的取代度有关,适用于 某些活泼性的反应染料用的成品平均取代度。经实样实验后,得出取 代度必须在0.6以上,但某些热固性的反应染料对取代度的要求比较 低。因此,可以把平均取代度规格分成两种:一种是0.40~0.45,一种 是0.80~0.90。对后者来说,采取一次醚化工艺将有困难这是由于, 一方面是氯乙酸的有效利用率会大为降低(见表1);另一方面,在投产 时要采用固体烧碱,势必将增加成本。因此,可以采用氯乙酸与皂荚 胶粉为1.5mol:1.0 mol的比例,分成两次投料,每次投入0.75 mol的 氯乙酸,醚化一次,平均取代度可达0.40~0.45,醚化两次的,取代度 可达0.8~0.9。
2)反应温度。当温度低于40℃或大于50℃时,氯乙酸的利用率均 不理想(见表3),因此适宜温度在40~45℃之间。
3)反应时间。与搅拌器的形式和转速有关,反应时间一般需维持 在6~8 h之间(见表6)。
4)水与溶剂的比例。水分过多会引起取代度降低,并且成品的黏 度也会大为降低;水分过少则反应进行不快。水与溶剂的质量比控制 在2:8之间较为合适(见表2)。
5)原料颗粒大小。原料颗粒细可以缩短反应时间,但过细则黏度 下降,过粗则醚化后不易粉碎。因此,颗粒大小维持在80~100目为 宜(见表4)。
6)氢氧化钠的用量。羧甲基化反应本身为一种稀酸反应,因此在 反应过程中必须有氢氧化钠存在。按反应式计算,投入1 mol的氯乙 酸后应当投入2 mol的氢氧化钠。氢氧化钠用量过少反应不会进行, 过多则副反应就会增加,同时成品的黏度亦会下降(见表7)。
7)用异丙醇作溶剂获得的取代度比乙醇高,但成本过高。丙酮的 沸点低,在使用时必然会降低反应温度。苯及甲苯与乙醇混合后使 用,生产出的成品呈胶凝状,难以干燥及粉碎。因此可以采用乙醇作 溶剂。
8)黏度。按照上述各项条件得到的成品黏度,醚化一次的取代度 为0.45~0.50时,2%胶液的黏度为70 Pa·s左右;醚化两次的平均取 代度为0.85~0.90左右时,2%胶液的黏度为2.5 Pa·s左右。有许多 反应条件对黏度的影响很大,一般可按成品的要求来调节反应条件, 以便获得所需要的黏度(见表8)。
(3)中型试验
中型试验是在选择实验室最佳条件的基础上,投料量扩大到每批 10 kg左右进行的,具体工作是在油脂化工厂中进行。反应器采用密 闭式反应锅(铁质);搅拌器改为锚式,与锅壁的间距为1.5 cm,转速为 70 r/min左右;用蒸汽加热。
具体工艺系采取两次醚化,反应温度为40~42℃,反应时间8 h。 为了便于计算采取下列配方,按比例增加或减少,并采用液体氢氧化 钠代替水及固体氢氧化钠。
原料 用量
皂荚种子胶粉 500 g(3.1 mol)
氯乙酸 215 g(2.3 mol)
氢氧化钠 170 g(4.25 mol)
乙醇 1900 g(氢氧化钠:氯乙酸=1.85:1.0,质量比)
水 500 g
按照同样条件,进行了3批醚化两次的中型试验,新得的成品称 为高醚化度规格。同时进行了两批醚化一次的中型试验,新得的成品 称为低醚化度规格。
第三批中样投料量为10 kg,搅拌器露出在整个体积之外;第四批 中样投料为15 kg,搅拌器已浸入液面之下,搅拌效率较差。此外在未 采用锚式搅拌器之前曾采用推进式搅拌器,效率比前者差,测得数据 如下:
各批中样的黏度测定如下:
中样批次
第二批(醚化两次) |
未除盐
— |
除盐
10.0 Pa·s |
第三批(醚化一次)
第四批(醚化一次) 第五批(醚化两次) |
3.70 Pa·s
4.30 Pa·s — |
63.0 Pa·s
77.0 Pa·s 4.25 Pa·s |
第六批(醚化两次) | 2.35 Pa·s | 6.45 Pa·s |
醚化两次的平均取代度在0.85左右,氯乙酸的利用率为60%左 右。如果搅拌器效率高,反应时间可以缩短到6 h左右。成品2%浆 液黏度醚化一次者在65~70 Pa·s左右,醚化两次者在5~10 Pa·s 左右。
按实际的投料量来计算,醚化一次的成品经乙醇(95%)洗涤两次 后烘燥,可得120%的成品。醚化两次,成品的质量为投料量的140%。
(4)生产试验
根据中型试验的结果,扩大到在500 L反应釜中进行生产试验,具 体条件如下:
A.搅拌器形式:三叶螺旋桨式。
B.搅拌器转速:500 r/min。
C.投料量:皂仁粉1.0 mol,氯乙酸0.74 mol,氢氧化钠1.64 mol。
反应时间/h | 第二批中样 | 第五批中样 | 第六批中样 | |||
平均取
代度 |
氯乙酸
利用率 /% |
平均取
代度 |
氯乙酸
利用率 /% |
平均取
代度 |
氯乙酸
利用率 /% | |
第一次醚化
2 | 0.42 | 56.7 | 0.40 | 54.1 | 0.44 | 59.5 |
4 | 0.43 | 58.1 | 0.39 | 52.7 | 0.46 | 62.2 |
6 | 0.49 | 66.2 | 0.40 | 54.1 | 0.46 | 62.2 |
8 | 0.45 | 60.8 | 0.47 | 63.5 | 0.53 | 71.6 |
续表
反应时间/h | 第二批中样 | 第五批中样 | 第六批中样 | |||
平均取
代度 |
氯乙酸
利用率 /% |
平均取
代度 |
氯乙酸
利用率 /% |
平均取
代度 |
氯乙酸
利用率 /% | |
第二次醚化
2 | 0.81 | 54.7 | — | — | 0.62 | 44.1 |
4 | 0.86 | 58.1 | 0.70 | 46.7 | 0.75 | 50.0 |
6 | 0.84 | 56.8 | 0.82 | 55.4 | 0.82 | 55.4 |
8 | 0.83 | 56.1 | 0.86 | 58.1 | 0.81 | 54.0 |
反应时间/h | 第三批中样 | 第四批中样 | ||
平均取代度 | 氯乙酸利用率/% | 平均取代度 | 氯乙酸利用率/% | |
2
4 6 |
0.40
0.44 0.48 |
54.06
59.47 64.86 |
0.30
0.40 0.40 |
40.5
54.1 54.1 |
反应时间/h | 推进式搅拌器(第一批中样) | 锚式搅拌器(第二批中样) | ||
平均取代度 | 氯乙酸利用率/% | 平均取代度 | 氯乙酸利用率/% | |
2
4 6 8 |
0.31
0.37 0.49 0.43 |
41.9
50.1 66.2 58.1 |
0.42
0.43 0.49 0.45 |
56.8
58.1 66.2 60.8 |
平均取代度:0.49。
目前能够按此条件生产,成品质量稳定。
关于成品质量的性能检验方法,我们认为有4项指标对于使用方 面有直接影响:①平均取代度;②黏度;③氯化钠含量;④不溶物含量。
(1)平均取代度的检验方法
在许多方法中,通常采用酸洗法及高氯酸法两种。因对高氯酸法 中样品纯化问题未彻底解决,故以酸洗法为主。平均取代度在1.4以 下的衍生物,可采用酸洗法来测定。
首先需把样品精制,用乙醇与盐酸混合液(乙醇用量90%以上)中 和试样,接着用乙醇连续及间断地洗涤样品,直到没有氯离子为止。
1)酸化试剂:以100 mL的70%硝酸慢慢地与100 mL无水甲醇或 乙醇混合后待用。
2)把羧甲基衍生物钠盐转换成游离酸,取10 g羧甲基衍生物与 200 mL酸化试剂摇匀3~4 h,随后在砂芯漏斗上过滤。如果试样一部 分胶化不能过滤,可以改在离心机中洗涤。
将砂芯漏斗中的固体物,用100~150 mL 95%以上的乙醇或80% 以上的甲醇作为洗液进行洗涤。如果情况良好,继续用约3 L的洗液 进行洗涤,速度约为每秒钟1滴左右。这种操作必须避免将固体物抽 干或干燥。到达终点后即可将过量的溶剂抽除,以100~150 mL的 95%乙醇或80%以上的甲醇搅拌,放置1 h后再次抽干,并检查是否还 有余酸未洗净。
洗涤终点的测试是将一部分滤液取出,混入一倍体积的蒸馏水, 以甲基红为指示剂,显示出中性为止。最后把样品在60~80℃的烘箱 中干燥。
3)平均取代度的测定。将酸化后的试样放在称量瓶中,在105℃ 下烘干2 h,除去水分。然后称2 g左右的干燥样品,放入三角烧瓶中, 加入15 mL 70%甲醇润湿后,加水200 mL及0.5 mol/L氢氧化钠溶液 5 mL(量准),将混合物摇匀,待试样全部溶化后,再以0.4 mol/L盐酸 滴定剩余氢氧化钠,以酚酞作指示剂。
4)计算。
平均取代度=0.162A(1-0.058A)
其中,A——每克试样耗用的氢氧化钠的量(moL)。在文内所列的平 均醚化度数值均以本法测得。
(2)氯化钠含量的测定
由于羧甲基化反应释出的盐酸与氢氧化钠中和后生成氯化钠,而 氯化钠的含量对染料的溶解度有影响,因此须进行分析。具体方法如 下:
试剂:
1)指示剂铬酸钾(0.5%水溶液)。
2)硝酸银0.02 mol标准液。
测定方法:精确称取样品0.5~1 g(准确至0.002 g),放在磁坩埚 内,先在100℃烘干,再以高温灼烧试样,冷却后用少量6 mol/L的硝酸 冲洗,注入250 mL三口瓶内,加水冲稀到150 mL左右。加5滴铬酸钾 作指示剂,用硝酸银标准溶液滴定到终点。
氯化钠含量按下式计算:
式中:c——硝酸银标准液的浓度,mol/L;
V——消耗硝酸银标准液的体积,mL;
m——标品的称样量,g;
58.5——每摩尔氯化钠的质量。
几个试样的分析结果如下:
编号 NaCl含量/%
Diaprint NSG 15.11
中样2(高醚化度) 14.27
中样5(高醚化度) 15.46
中样6(高醚化度) 14.49
中样3(低醚化度) 9.55
中样4(低醚化度) 7.28
中样2(高醚化度) 14.27
(3)不溶物含量测定
称取试样1 g,先用冷水溶解,加水至250 mL,配成0.4%的溶液 (干基)。加热,待试样溶解彻底以后,调节pH至溶液成中性。用移液 管移溶液于已称重的离心试管内,在离心机内沉降分离,并洗涤沉淀, 在100~110℃时烘至恒重,计算不溶物的百分含量。
几个试样的分析结果如下:
编号 不溶物含量/%
Diaprint 0.58
中样2 2.19
中样3 2.53
中样4 3.67
中样5 0.65
中样6 0.82
77.4 性能及使用方法
(1)性能
1)溶解性:浆料易溶于水。一般情况下,撒下粉末加以搅拌后,放 置4~5 h后即可使用。如能在煮浆锅中加热,搅拌1 h左右,浆料则 更为均匀。
2)稳定性:原糊制成后盖好,可放置2~3星期不会腐败变质,如 能加入少量防腐剂及金属络合剂,则效果更好。
3)对化学剂的稳定性:把原糊配成与使用时相同的厚度后,加入 下列化学剂,放置30 min后,观察其变化,结果如下:
化学剂名称 浓度/% 黏度变化
硫酸 50 显著下降
硫酸 20 渐变成胶体
盐酸 20 渐变成胶体
99%醋酸 50 上升极微
99%氢氧化钠 30 显著上升
碳酸钠 10 稍微上升
25%氨水 20 无变化
硼沙 10 加入小量呈胶体,加入大量后 显著下降
氯化亚锡 5 胶冻化
硫酸铜 20 胶冻化
氯化锌 10 胶冻化
醋酸铬 10 胶冻化
硫酸铝 10 胶冻化
丹宁酸 10 上升极微
硫脲 20 下降极微
黄血盐钾(1:2) 20 下降极微
雕白粉 20 无变化
氯化钾 10 下降极微
总的情况是:
A.酸:强酸量少时,黏度变化不大;醋酸量多时,变化亦不大。
B.碱:遇氢氧化钠时,黏度逐渐增大,但原糊性能佳;遇碳酸钠等 碱性较弱的碱剂时,影响不大。
C.金属离子:多数重金属离子能使原糊胶冻化,但量少并能与氨 水混合用时情况稍改善。
D.硼砂:量少时能使原糊胶凝,量多时则原糊黏度显著下降。阴 离子能使糊料微交联,从而降低其流动情况。这种特性可被用作还原 染料,即相法印花的原糊。
4)黏度。国外样品Diaprint NSG与Polyprint Muitu成糊后的黏度基 本一致,低醚化度规格成品成糊后的黏度与前两者亦基本一致,高醚 化度规格成品成糊后的黏度约为国外样品的70%。因此,如果采用低 醚化度规格,配浆浓度可与Diaprint NSG相同;采用高醚化度规格时, 用量为Diaprint NSG的150%。
表9 醚化皂荚种子胶及国外样品成糊后的黏度
糊料浓度/% | 羧甲基化皂荚种子胶浆 |
Diaprint
NSG /(Pa·s) |
Polyprint
Muitu /(Pa·s) | |
低醚化度
/(Pa·s) |
高醚化度
/(Pa·s) | |||
1
2 |
2.1
43 |
—
— |
2.15
22.5 |
2.4
23 |
3
4 |
92
240 |
15
— |
93
200 |
98
230 |
5 | — | 95 | — | 440 |
6
10 |
—
— |
220
520 |
460
700 |
800
— |
5)流变特性测定:以日本B型黏度计四号转子测得原糊的流变性 状基本与Diaprint NSG相似,但外观黏度则稍低,说明在机器铜辊印花 时,两者性能基本相似。
醚化皂荚种子胶与Diaprint NSG流变性状对比
(2)使用方法
1)印花原糊:
A.配比。
原料 用量/kg
羧甲基化皂荚种子胶浆料(高醚化度) 70~80
水(温水或热水) 930~920
B.原糊调制方法:调浆时,边慢慢加入浆粉,边搅拌,加完后放置 4~5 h,其间稍加搅拌即得原糊。如能在煮浆锅中加热搅拌1 h左右, 则原糊更为均匀。
原糊呈碱性,如需调成中性,可加入醋酸(30%~50%)中和(加入 时勿用铜器盛酸)。原糊调成后最好加盖,放置2~3星期不变质,如 能加入少量防腐剂或金属铬合物则更佳。
2)反应性染料印花原糊:我们试验了20余种反应性染料,包括在 白布及纳夫妥打底布上直接印花,对Diaprint NSG及海藻酸钠作对比 试验,并在生产上作直接印花及阿尼林防染印花试验。采用高醚化度 规格后,适用的染料品种有:活性黄HR、黄XRN、嫩黄X6G、橙HR、橙 HG、大红HG、艳红X7B、红棕K3R、青莲KXR、黑KB、蓝KN5G、蓝 XARL、青莲X2R。染料除了在色糊中需含金属盐者以外,均可试验用 来替代其他原糊经纱上浆。醚化皂荚种子胶浆液稠厚而透明,浆膜坚 韧,黏附力则较差,但能耐强碱及弱酸,因此可加入微量硅酸钠增加其 黏附着力,或与黏附性较好的玉米淀粉混合成糊,作为浆用。曾以醚 化皂荚种子胶浆料替代进口聚乙烯醇,对聚酯-麻混纺纱做上浆试 验,效果尚佳。和浆成分如下(质量份):
配方1 | 配方2 | 配方3 | |
玉米粉
聚乙烯醇 |
100
40 |
100
30 |
100
__ |
醚化皂荚种子胶浆 | — | — | 25 |
羧甲基化纤维素
油脂 平平加 氢氧化钠 乙苯酚 |
5
10 0.3 0.1 0.1 |
5
10 0.3 0.1 0.1 |
2
10 0.3 0.1 0.1 |
3)其他用途:除了作为印花原糊及经纱上浆浆料外,在其他方面 具有实际使用意义的有:①乳化糊的保护胶体;②人造毛皮背面施胶 液中的增稠剂;③地质勘察用的润滑剂,泥浆凝聚剂。
77.5 结语
通过研究,得出了皂荚种子胶羧甲基化的工艺条件、成品的测试 方法及其在印染纺织方面的使用性能等。产品目前已由多家工厂正 式生产,通过生产中的应用证明,该产品能替代进口合成龙胶以及聚 乙烯醇等浆料,应用于活性染料布、冰染料布、直接印花芯布的生产以 及作为聚酯-麻混纺纱的上浆剂。其次,在作为乳化糊的保护胶体, 人造毛皮背面施胶液中的增稠剂,地质勘探用的润滑剂,泥浆凝聚剂 等用途时,亦非常有效。