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            丙烯酸系上漿料

            上海徐工涂料技術有限公司 徐國興

            一、概況

            在紡織行業中,漿紗工藝對紡織效率和織物質量都有很大的影響。它是紡織技術中很重要的環節。上漿工序是在經紗周圍涂敷上一層有足夠高的張力強度、粘結牢度和彈性而且潤滑的漿膜,以便保護經紗舔紡織過程中不受梭子或其他機件的摩擦而損傷,從而達到減少斷頭次數和提高紡織效率的目的。而退漿則是在織造以后將織物上的柴膜用溶解或分解的方法除去,使以后在漂白、染色、印花或其他后整理工序中能順利進行加工。

            對于聚酯、尼龍等合成纖維,由于具有較高的疏水性、真很難用傳統的絲綢和棉花纖維用的漿料上漿,與其他纖維也很難捻合在一起。就需要特殊的上漿料。

            丙烯酸系上漿料就是針對這個問題研究開發成功的。它利用丙烯酸基團對疏水和親水官能團都具有良好的粘合功能,較好地解決了疏水性合成纖維難以粘結的問題,而且形成的漿膜具有彈性和柔軟性,經加熱處理后,對退漿、精練均無妨礙。還值得一提的是它具有抗靜電性,使用也很方便。在合成漿料中最為理想,所以被廣泛用于滌/棉混紡和滌綸長絲等紗線的上漿。

            自1964年試用丙烯酸系漿料以來,先后上市的品種有數十種之多?,F在國際市場上暢銷的有聯邦德國BASF公司的CE漿(銨鹽型)、CC漿(鈉鹽型)、 英國Allied Colloid公司的Tescol R、日本松本油脂制藥公司的Marposol S-50、S-80等。使用量也增長迅速。據統計,世界每年丙烯酸系漿科產量約3.6萬噸。

            我國近年來這類產品也發展很快。全國各地紡織科學研究機構、紡織印染工廠均先后開發出各種配方的滌/棉紗上漿料。它們均是以水溶性丙烯酸系樹脂共聚物為主要成分,與合纖有較強的親和力。下面簡單介紹幾種上海地生產使用的丙烯酸系上漿料的制備和應用情況。

            二、 制備工藝

            丙烯酸系漿料制備的途徑,有下列三種:

            1、AN皂化漿

            是從聚丙烯腈直接皂化而得,為本市最早開發的品種:

            用稀堿液在100~110℃,常壓下水解聚丙烯腈6-8小時,使其部分皂化,形成丙烯酸鈉(銨)鹽—丙烯腈—丙烯酰胺共聚樹脂。

            2.甲酯漿料

            先從丙烯腈分別制成丙烯酸及其甲酯、乙酯,然后進行乳液共聚合,或在乙醇中進行共聚合。

            引發劑為過硫酸鉀KPS(O.1%)或過氧化苯甲酰(0.5一1.0%),乳化劑為十二烷基硫酸鈉(1%)。在80~85℃水中, 連續滴加物料進行反應。中和劑用氨水,中和至pH 7~7.50 配方中酯類單體按照適應季節溫度、所需軟化點和所需機械性能,調整使用比例,在不同季節內對甲酯,乙酯采用的配比如下:

            單體(%) 5-10月 11-4月
            丙烯酸甲酯 40-45 20-30
            丙烯酸乙酯 40-45 60-70
            丙烯酸 10-15 10-15

            為了取得一定的親水性、凝膠稠度和容易用堿退漿,丙烯酸含量應在8~15%范圍內,成品含固量14±1%。

            3、VAc-AM漿料

            是以丙烯酰胺—醋酸乙烯共聚體為主基料,可從兩個單體乳液共聚而成,也可以從丙烯腈—醋酸乙烯共聚體部分水解得到。成品含固量16±2%。

            4.漿料制備中改進結塊的工藝條件

            乳液聚合工藝中經常產生塊狀物,造成原料浪費,影響漿液質量。筆者最近曾對這個問題的解決進行探討試驗。

            影響塊狀物生成的因素很多,主要有引發劑用量、乳化劑的種類和用量、保護膠體的使用、單體添加方式,還有聚合溫度、攪拌條件,pH值和水質等。

            經過系統試驗,得到減少塊狀物的主要措施如下:

            1.引發劑過硫酸鉀或銨用量要適中, 以O.3%左右為宜,過多或過少,塊狀物均會占單體份量的2%以上。

            2,乳化劑的種類和用量。陰離子型乳化劑能生成較小粒度的乳液,機械穩定性好,但化學穩定性不很好;而非離子型乳化劑對電解有較好的穩定性,但乳化能力較弱,并使單體聚合速度減慢,不過它分子中的醚氧起水合作用,能吸引水分子復蓋在粒子表面,減少粒子碰撞生成凝聚物的機會。所以在多數情況,采用陰離子型與非離子型拼用,能得到互相補償的好處。經過試驗,乳化劑用量占單體總量的1.2%左右,出現塊狀物最少的條件下,十二烷基硫酸鈉與聚乙二醇辛基苯基醚用量之比在1:2至1:4之間,塊狀物生成量為單獨用十二烷基硫酸鈉時的半數不到。在上述乳液穩定性較好的乳化劑用量比例范圍內,再變化比例,對減少塊狀物的影響不大。

            3.保護膠體的應用。水溶性保護膠體在乳液體系中一方面能包圍乳膠粒子,避免其直接碰撞多另一方面能增大乳液的粘度,增大阻力,大大降低粒子間碰撞的機率,因而可以減少以至消除塊狀物的形成。我們分別試驗了淀粉、聚乙烯醇,羧甲基纖維素,隨著它們用量的增加,塊狀物生成量逐漸減少。但聚乙烯醇用量為乳化劑的4倍時,聚合過程中發生分層。淀粉用作保護膠體時,要用到單體量的30%,塊狀物才消失。用量較大時,難免對漿料造成較大的影響。相比之下,羧甲基纖維素用到單體量的5%時,塊狀物已基本消失,它的用量僅是淀粉的六分之一。由于紡織廠配漿應用時仍須加入不少保護膠體,在本工序加入保護膠體不致太大地影響使用質量,而卻可達到完全消除塊狀物的目的。

            其他影響結塊的因素,如在加料時采用分批滴加,調節pH,溫度,以及攪拌效率等影響,在此不一一述及。

            三、 性能和應用

            本類型上漿料為半透明或不透明膠粘體,容易而均勻地溶解于50℃熱水,與任何比例的水迅速均勻調合,溶液十分穩定。上漿后易于退漿。能與聚酯、尼龍、粘膠纖維有較強的抱合力,能與一般天然及合成漿料混合使用,互溶性良好,不發生沉淀??苫煊玫臐{料有聚乙烯醇、動物膠、羧甲基纖維素,淀粉、海藻酸鈉等。若將陽離子型表面活性劑直接加入漿中,易產生沉淀。若與鎂鹽、硫酸鈉等鹽類混合,或遇硫酸,鹽酸等會產生白色凝絮,遇堿液使溶液增稠。

            在以上幾種類型的丙烯酸型漿料中,應用較廣的為甲酯漿料。上海市所有滌/棉混紡織生產廠幾乎都用它上漿。它與其他常用漿料相比,漿膜強度較差,但漿膜柔軟爽滑,彎撓性好,斷裂伸長率最高,成膜性好,對纖維的粘附力優異,溶解方便。但本身含固量較低,漿膜柔軟不堅,有返粘現象,不能單獨使用。

            目前經紗上漿時只用一種漿料的還很少,通常要進行最院良,最有效的上漿,都是用兩種以上的漿料和油劑、其他輔料混合調制成漿液,得到均勻而穩定的漿液,才能取得均勻一致的上漿。由于各廠機械設備、氣候環境,織造對象的不同,配漿的配方有很大的不同,用于滌綸和滌/f帛混紡紗配漿的用料范圍(%)如下:

            聚乙烯醇 46~69

            甲酯漿料 21-23(多數在27-28之間)

            羧甲基纖維素 0~16(或海藻膠)

            乳化油劑 2-7(1:2=油/水)

            滑石粉(減摩劑) 0-5

            燒堿液 0.01~0.25(以溶解萘酚為主)

            β—萘酚 0~0.12

            水玻璃 0~1.2

            抗靜電劑 0-0.7

            用50C水稀釋至總含固量為7.5-11.5%。水溶液十分穩定。甲酯漿料在高溫上漿的條件下,無起泡、結皮膜現象。上漿率掌握在9.5一l0%之間,比苞米粉少用2-3%。由于漿液粘度適中,可防止苞米粉漿壓漿輥的回轉失靈,包布起皺等事故。漿過的紗容易分絞,可降低落漿、落棉50%以上。成膜性能良好,手感爽滑,布面光潔。并頭、絞頭、漿斑等疵點較少??棛C開口清晰,經向斷頭可降低25%左右。

            甲酯混合漿料與苞米粉混合漿的耐磨性能對比如下:

            項目 甲酯混合漿 苞米粉混合漿
            耐磨性(轉) 184.9 161.8
            不勻率(%) 29.8 30.3

            這是由于漿液的滲透作用,結合粘合力、漿膜強力及上漿量的綜合反映的效果。因甲酯漿料有一定的吸濕性,所以車間相對濕度可降低到65~70%。

            含丙烯酰胺組分的漿料為白色粘稠液體,其強度較高,有足夠的水溶性,對滌綸的粘結抱合力較好,比甲酯漿料帶來更低的斷頭率,使用過程無氨味,價格較低,但液質粘稠,在使用中計量操作稍有困難。

            丙烯酸酯系列漿料還可在其他工業產品中應用。例如作為樹脂領襯、腰襯及服裝的挺括劑,可用80℃熱水稀釋5倍后,浸或涂布在織物上,晾半干后,熨燙成型,挺刮光滑,水洗不脫。

            丙烯酰胺系列漿料還可作造紙助劑,用于記錄紙、膠版印刷紙施膠,以提高紙張強度,降低伸縮率,增加耐磨和使用質量。在玻璃纖維紡絲工藝中,作為浸潤劑的一個組分,可以增加單絲強力,散進手感,光潔無毛絲。

            本文承徐步云高級工程師(上海市合成樹脂所)審校, 改進乳液結塊試驗工藝部分承趙擇卿(中國紡織大學教授)指導,并此致謝。

             

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