Изучение физико-химичесческих свойств полимерной композиции на основе крахмала

Шлихтование одним из важного этапа в процессе подготовки основной пряжи к ткачеству. Назначение процесса шлихтования сводится к сообщению основной пряже соответствующих свойств, обеспечивающих эффективную текстильную переработку ее на ткацком станке [1].

В связи с этим возникает необходимость разработки новых типов шлихтующих композиций на основе местных сырьевых ресурсов, в частности рисового крахмала и полимеров – полиакриламида (ПАА), унифлока, выпускаемых химической промышленностью нашей страны, взамен пищевого кукурузного крахмала и других дорогостоящих ингредиентов, завозимых из-за рубежа [2].

Однако шлихтующие композиции на основе местных сырьевых ресурсов не нашли широкого применения в облагораживании хлопковых нитей, так как до настоящего времени не изучены их химические, физикохимические и механические свойства, а именно, влияние ПАА и унифлока на свойства рисового крахмала, реологические и адгезионные свойства шлихты. Также не изучено влияние природы и концентрации компонентов, входящих в состав шлихты, на капиллярность и разрывные характеристики ошлихтованной пряжи [3].

Целью настоящей работы является изучение структурно – механических и реологических свойств полимерной композиции. Включение в состав шлихты крахмала, ПАА и унифлока приводит к существенному изменению структурно–механических свойств системы. Преимущество полимерных шлихтующих композиций заключается в их высоком адгезионном свойстве.

Растворы полимеров, в том числе крахмалов, характеризуются тиксотропностью. Исследования показали, что крахмальные клейстеры, содержащие ПАА и унифлок, характеризуются более высокими значениями степени тиксотропного восстановления (табл.1).

Таблица 1

Свойства растворов крахмала с различным содержанием ПАА и унифлока

Такое постепенное восстановление структуры и, следовательно, нарастание ее прочности происходит не только тогда, когда система находится в покое, но и при течении со скоростью, меньшей той, которая обусловила данную степень разрушения первоначальной структуры. Однако при обратном переходе от установившегося режима течения с высокой скоростью к течению с меньшей скоростью происходит некоторое восстановление структуры и, соответственно, эффективная вязкость и прочность структуры увеличивается и, чем больше содержание ПАА в системе, этот эффект более ярче выражен.

Реологические свойства 6%-ных клейстеров на основе рисового крахмала с добавлением небольших количеств (0,2-0,6 %) ПАА и унифлока претерпевают значительные изменения.

Таблица 2

Вязкость 6%-ного крахмального клейстера

При повышении температуры вязкость систем снижается (табл. 2). Это можно объяснить тем, что с повышением температуры резко повышается энергия теплового движения звеньев полимера и при определенных значениях эта энергия превышает энергию внутри межмолекулярного взаимодействия.

Растворы крахмала при хранении способны к старению в силу явлений ретроградации и биологического разложения. Способность к ретроградации чрезвычайно сильно проявляется у растворов чистой амилозы, которая со временем агрегируется и образует нерастворимый микрокристаллический осадок. Исследования процесса старения 6%-ного крахмального клейстера с ПАА (0,5%), унифлока (0,3%) и без него при температуре 293 К по изменению вязкости системы показали, что для крахмального клейстера, не содержащего ПАА, зависимость вязкости клейстера от продолжительности хранения проходит через максимум. Наличие максимума в указанной зависимости можно объяснить ростом вязкости клейстера в течение первых суток вследствие протекания процесса ретроградации клейстера.

В отличие чистого крахмала от композиции, характеризующая зависимость вязкости 6%-ного крахмального клейстера, модифицированного ПАА и унифлоком, не имеют максимума. Вязкость данного клейстера монотонно растет в течение 5 суток.

Отсутствие снижения вязкости клейстера на второй день хранения объясняется блокированием процесса микробиологической деструкции крахмала вследствие антисептического действия ПАА и унифлока.

При этом мы исследовали период первых суток, когда процесс микробиологической деструкции не накладывает свой отпечаток на ретроградацию. Следует отметить, что полиакрилаты оказывают стабилизирующее действие на крахмальные клейстеры, замедляя процессы их ретроградации и микробиологической деструкции крахмала.

Таким образом, улучшение реологических свойств растворов полимерных композиций на основе рисового крахмала, ПАА и унифлока свидетельствует о хорошей шлихтующей способности хлопчатобумажной пряжи.