纳米二氧化硅与淀粉复合浆对浆纱性能的影响
摘要： 分析对比纳米二氧化硅（同VK-SP30） 与淀粉复合浆对纯棉纱和涤棉混纺纱浆纱性能的影响。配制7种纳米二氧化硅（同VK-SP30）含量不同的淀粉复合浆液，分别对纯棉纱和涤棉混纺纱进行上浆，测试浆纱性能，并进行热重分析。杭州万景新材料有限公司研究人员经过测试，结果表明：纳米SiO2作为浆料添加剂使用时，有利于增强浆液对纤维的粘附性，可有效改善纯棉纱和涤棉纱的浆纱性能；纱线中羟基的含量直接影响纳米SiO2 对浆纱性能的改善程度，纳米二氧化硅（同VK-SP30）对纯棉纱浆纱表面性能和力学性能的改善效果更好。
为了进一步探讨纳米二氧化硅（同VK-SP30）作为浆料添加剂对不同纤维品种的适应性，将纳米SiO2，以不同的比例加入淀粉浆料中，对纯棉和涤棉纱进行上浆试验，分析纳米二氧化硅（同VK-SP30）对纯棉纱和涤棉混纺纱浆纱性能的影响，探讨纳米二氧化硅（同VK-SP30）对提高淀粉浆料上浆性能的作用机理。
1 上浆试验
将不同比例的纳米SiO2加入淀粉浆料中制成纳米SiO2 ／淀粉复合浆料，复合浆料各组分之间不发生化学反应，纳米二氧化硅（同VK-SP30） 在浆液中呈均匀分散状，混合后浆液在4 h～8 h之内不发生分层现象。试验配制4 000 mL含固率为10％ 的浆料，具体的浆料配方见表1。
表1 浆液配方
试验配方 淀粉含量% 纳米SIO2含量%
配方1 100 0
配方2 99 1
配方3 98 2
配方4 97 3
配方5 96 4
配方6 95 5
配方7 94 6
用片纱浆纱机对C 12.5 rex及T／C 50／5012.5 tex纱进行上浆。上浆工艺参数如下：退绕张力5 cN～8 cN，浆液粘度15 S～16 S，上浆温度90 ，烘燥温度130 ，前压浆辊压力2.01 kN，后压浆辊压力1.52 cN，浆纱机车速
2 纯棉纱和涤棉纱浆纱性能比较
2．1 浆纱性能测试
7种配方浆纱性能测试结果见表2。
表2 浆纱性能指标测试
配方 品种 增强率% 减伸率% 增磨率% 弹性降低率% 毛羽降低率%
配方1 纯棉 14.0 35.4 29.0 33.6 20.9
配方1 涤棉 5.0 25.4 30.0 25.9 21.9
配方2 纯棉 30.9 32.4 44.7 31.5 27.9
配方2 涤棉 9.0 22.2 35.0 24.8 31.1
配方3 纯棉 26.1 26.5 57.9 31.0 39.8
配方3 涤棉 15.1 22.0 55.0 23.7 41.3
配方4 纯棉 40.0 21.5 94.7 29.9 50.3
配方4 涤棉 22.9 15.0 75.0 21.7 50.1
配方5 纯棉 41.6 22.1 89.5 29.2 51.6
配方5 涤棉 21.4 15.3 65.0 25.4 48.7
配方6 纯棉 31.2 26.5 31.6 32.3 41.6
配方6 涤棉 13.8 15.2 65.0 24.5 43.5
配方7 纯棉 25.0 27.7 15.8 32.0 41.9
配方7 涤棉 14.6 22.8 52.5 25.6 42.0
其中，纯棉品种原纱性能指标如下：断裂强力128.2 cN，断裂伸长率4.432％ ，耐磨次数38次，弹性伸长率38.4％ ，毛羽数48.53根／
由表2可知，配方4和配方纳米二氧化硅（同VK-SP30）质量分数为3％和4％)的浆纱强力、耐磨性、毛羽均有较大程度的改善，而弹性损失较小。测试数据也显示出纯棉纱上浆后各项性能比涤棉纱有更好的改善效果。
2．2 纯棉纱和涤棉纱浆纱性能改善程度比较
纯棉和涤棉纱的浆纱性能因浆液中纳米SiO2质量分数的变化而不同，从试验数据可以看出，当纳米二氧化硅（同VK-SP30）在浆液中的质量分数为3％ 一4％时，纯棉和涤棉纱均获得了较好的浆纱性能，并比用纯淀粉上浆时的浆纱性能有了十分明显的改善。表3为纳米SiO2 在浆液中的质量分数为3％～ 4％时纯棉和涤棉纱的浆性能与纯淀粉上浆时浆纱性能的比较。
表3 纯棉纱和涤棉纱使用纳米SiO2对浆纱性能的影响
品种 浆料配方 强力 断裂伸长率 磨断次数 静摩擦 动摩擦 弹性 毛羽
/cN 伸长率% /次 因数 因数 伸长率% 降低率%
纯棉 纯淀粉 146.2 2.861 49 0.239 0.157 25.6 20.9
纯棉 纳米SiO2 181.5 3.478 74 0.191 0.126 27.2 51.6
涤棉 纯淀粉 167.2 3.125 52 0.239 0.165 26.3 21.9
涤棉 纳米SiO2 195.6 3.559 70 0.193 0.131 27.8 50.1
注：纳米SiO：在配方中所占比例为3％ ～4％。
由表3可知，纳米二氧化硅（同VK-SP30）在对纯棉品种上浆时能表现出明显优势。
3 作用机理分析
以下通过对上浆后纳米二氧化硅（同VK-SP30）与不同纤维分子结合状态的分析，探讨纳米SiO2对纯棉和涤棉浆纱性能影响程度的不同。对经同一种浆液含有3％纳米二氧化硅（同VK-SP30）的纳米SiO2／淀粉复合浆上浆后的纯棉纱、涤棉混纺纱、纯涤纶纱经定量退浆处理后的试样进行热重分析，控制3种试样退浆后干重均为10 mg，退浆率为6.7％。试验采用氮气气氛，气体流量为20 mL／min，升温速率为
表4 试样重量变化
试样 试样 ***失重阶段 第二失重阶段 第三失重阶段 总失 失重
干重 失重率 剩余重量 失重率 剩余重量 失重率 剩余重量 重率 总和
mg % mg % mg % mg % mg
纯棉纱 9.88 7.76 9.11 74.47 1.75 82.23 8.13
涤棉纱 9.93 7.50 9.19 76.24 1.61 83.75 8.32
纯涤纶纱 9.92 2.87 9.64 23.35 7.60 58.86 1.48 85.08 8.44
从表4可以看出，纯棉纱试样和涤棉纱试样 有2个阶段的失重，而涤纶纱则有3个阶段的失重。在50 左右，发生***阶段失重，纯棉纱、涤棉纱、涤纶纱失重率分别是7．76％、7．50％、2．87％ ，失重率随着纱线中化学纤维成分的增多而减少，纯棉纱、涤棉纱第二阶段失重开始于