李媛，钱现

( 西安工程大学纺织科学与工程学院，陕西西安710048)

0 引 言

作为三大浆料之一的淀粉在浆纱工艺中的应用已经有很久的历史，它是一种易降解、可再生、无毒害的自然资源。 在注重环境保护问题的今天, 对其应用及开发倍受关注,目前浆纱生产工艺中广泛使用的淀粉浆料有天然淀粉和变性淀粉[1]。天然淀粉包括玉米淀粉、木薯淀粉、马铃薯淀粉等，目前用于上浆工艺的以玉米为主；变性淀粉包括酯化淀粉、酸解淀粉、氧化淀粉、接枝淀粉、醚化淀粉、交联淀粉等[2]。

浆料的糊化温度、黏度及黏度热稳定性直接影响了浆料的浆纱性能，因此研究淀粉的糊化特性很有必要。淀粉浆液随着温度的升高，黏度会随着糊化的进行有所变化，实验通过玉米淀粉、氧化淀粉、A115淀粉、SPR淀粉浆液黏度的变化及黏度热稳定性来反映淀粉的糊化特性。其中A115淀粉和SPR淀粉属于醚化淀粉。糊化的过程非常复杂, 它通常伴随着透明度、黏度的变化和再结晶等现象。其本质是水分子进入淀粉颗粒后，使结晶区和非结晶区的淀粉分子间的氢键断裂，破坏淀粉分子之间的缔合状态，从而使淀粉小颗粒分散于水中形成亲水性的胶体溶液[3]。通过对四种淀粉浆料的糊化温度、黏度和黏度热稳定性进行比较分析，得出利于低温上浆的浆料。目前我国浆纱一般使用传统的高温上浆( 90℃以上)工艺[4]，但高温上浆中会存在一些问题：一是高温煮浆及保持浆槽中浆液的温度会消耗大量资源，不利于环保且浆纱成本高[5]；二是浆液温度(95℃～98℃)和车间温度(30℃)之间差异较大，浆液表面易冷凝而结成浆皮，其黏附在纱线上经烘干就会产生浆斑，从而影响浆纱的质量[6]。因此，为了提高浆纱的质量以及降低资源的消费，需要对低温上浆进行研究。其次比较四种淀粉浆料的糊化特性，为工厂中的实际上浆工艺提供参考。

1 实验部分

1.1 材料与仪器

实验材料：玉米淀粉(陕西宝鸡眉县淀粉厂)；氧化淀粉(山东帛方纺织公司)；A115淀粉(常州乐高纺织品有限公司)；SPR淀粉(常州乐高纺织品有限公司)；

实验仪器：YT821型漏斗式黏度计(常州第一纺织设备有限公司)；HH-2型恒温水浴锅(常州国华电器有限公司)

1.2 测试方法

用YT821型漏斗式黏度计(3号孔)测浆液的黏度，测试时，用右手将漏斗浸入浆液中，上下多次运动，在一定深度的液体中放置，使漏斗与液体温度相同后再迅速的将漏斗提起离开液面10cm高度，同时左手用秒表计时，待全部液体从漏斗中流出，开始出现断续状态时记录下所需时间，多次反复求其平均值[7]。以浆液从黏度计中漏完所需秒数来衡量浆液的黏度大小。使用此方法操作方便简单，为调浆和上浆更加符合生产实际。

具体操作如下：

调制700mL浓度为6%的淀粉浆液放入800mL的烧杯中，恒温水浴加热，每10℃测一次黏度，加热至95℃后保温半小时测试黏度值，在以后的3小时内，每半小时测一次，用秒表记录黏度值。在保温1小时测得的黏度即为浆液的黏度值，最后绘出黏-温、黏-时曲线。计算公式如下：

(1)

其中：η1为在95℃保温1小时测得的黏度值(s)；maxη-η1为后五次黏度值的极差；

黏度热稳定性(%)=100-黏度波动率

(2)

2 测试结果与分析

2.1 淀粉浆液糊化温度测试结果

表1 各淀粉的糊化温度 温度/℃

淀粉在糊化过程中黏度变化显著，且长时间不搅拌时不会沉淀，此时说明淀粉浆液糊化。

测试结果与分析：

四种淀粉的糊化温度：玉米淀粉>氧化淀粉>A115淀粉>SPR淀粉

其中玉米淀粉中直链淀粉的含量高，破坏分子间的氢键需要外能，而分子间的结合力越大，分子排列结构越紧密，其拆开微晶束所需要的能量就越大，因而糊化温度就高。除玉米淀粉外，其他三种淀粉的糊化温度相对较低，可以研究低温上浆工艺。

2.2 淀粉浆液黏度、黏度热稳定性测试结果

表2 各淀粉浆液黏度、黏度热稳定性测试结果

测试结果与分析：

(1)各淀粉的黏度：玉米淀粉>SPR淀粉>A115淀粉>氧化淀粉

与三种变性淀粉相比，玉米淀粉的黏度很大，这是由于玉米淀粉中的支链淀粉含量高，聚合度大，支链淀粉在热水中膨胀，使浆液变得黏稠。在上浆过程中，浆液的黏度不宜过大，黏度越大浆液越黏稠，则流动性就越差，直接影响浆液对经纱的被覆和浸透能力。

(2)黏度热稳定性：SPR淀粉>A115淀粉>氧化淀粉>玉米淀粉

其中，玉米淀粉的黏度热稳定最差。变性淀粉和玉米淀粉的性质不同,这是因为变性淀粉经过物理和化学等手段处理，引入了一些亲水性基团来改变天然淀粉的性质，使变性淀粉极性变大，加强了与水的亲和力，且有较好的抗凝沉性和黏度热稳定性，以及较高的膨胀度、透明度等，对改善淀粉的浆纱性能具有重要作用。 因而变性淀粉具有广阔的应用性[8]。

2.3 淀粉浆液黏-温、黏-时曲线

图1 玉米淀粉的黏-温、黏-时曲线

图2 氧化淀粉的黏-温、黏-时曲线

注：煮浆过程中，SPR淀粉浆液为淡黄色，在糊化进行过程中有少量泡沫出现。

图4 A115淀粉的黏-温、黏-时曲线

注：由于客观因素，玉米淀粉浆液温度升至最高温为88℃，氧化淀粉为95℃，SPR淀粉和A115淀粉为90℃。

测试结果与分析：

煮浆过程中，氧化淀粉、SPR淀粉、A115淀粉浆液的黏度先随温度的升高而缓慢增大，随着温度的升高，浆液开始糊化，其黏度迅速上升达到最大值，糊化完成后，浆液的黏度随温度的升高而下降，并随保温时间的延长趋于稳定。

玉米淀粉的黏度先随温度的升高几乎不变，后随着糊化的进行黏度迅速增大，当黏度增至最大值后又随着温度的升高而下降，并随着保温时间的延长缓慢下降。测得的玉米淀粉黏度变化与理论的玉米黏温、黏时曲线有一定的差距，这是由于浆液的黏度与搅拌的速度和浓度有关，实验采用玻璃棒搅拌浆液，与搅拌器相比，搅拌器的剪切力可降低浆液的黏度,只有不停地搅拌，测得数据才能更加准确、可靠。同时，煮浆过程中会有水分的蒸发，导致浆液浓度稍有改变，使测得的黏度偏大，在煮浆过程中，为避免水分的减少，应定时补充少量水分，使得浆液浓度保持不变[9]。必要情况下，可采取保鲜膜等材料以减少水分蒸发。

3 结论

(1)煮浆过程中，淀粉的黏度一般先随温度的升高而略有增大，随着温度的升高，浆液开始糊化，其黏度迅速上升达到最大值，糊化完成后，浆液的黏度随温度的升高而下降，并随保温时间的延长趋于稳定。

(2)黏度及黏度热稳定性：玉米淀粉的黏度最大，不利于浆液对纱线的浸透，且黏度热稳定性最差；而三种变性淀粉的黏度热稳定性均比玉米淀粉好。

(3)淀粉浆液的糊化温度：玉米淀粉糊化温度最高，不能低温上浆；三种变性淀粉的糊化温度相对较低。

(4)低温上浆建议：经综合分析，三种变性淀粉的糊化特性、黏度及黏度热稳定均优于玉米淀粉，且糊化温度低，可进行低温上浆以降低浆纱成本。SPR淀粉低温上浆效果好，但氧化淀粉的成本低。

参考文献

[1] 陈忠祥,胡政平,蒋伟峰.淀粉的糊化及添加剂对其糊化温度的影响[J].化学与黏合,2003(2):91-93.

[2] 崔鸿钧,李丽君,陈爱香.现代机织技术[M].上海：东华大学出版社,2010:71-74.

[3] 范雪荣,荣瑞萍,纪惠军.纺织浆料检测技术[M].北京：中国纺织出版社,2007:10.

[4] 本德萍,郭晓玲.酶解淀粉在纯棉纱低温上浆中的应用[J].棉纺织技术,2011(8):48-50.

[5] 王学绂,翟仲元,孙国珍,等.纯PVA低温上浆的探讨[J].纺织学报,1982(8):53-54.

[6] 程富深,康庆发,高瑜静.涤黏细布用DDF混合浆低温上浆[J].棉纺织技术,1994(5):41-43.

[7] 朱苏康,祝成炎.机织实验教程[M].北京：中国纺织出版社,2015:31.

[8] 岳晓霞,毛迪锐,赵全,等.玉米淀粉与玉米变性淀粉性质比较研究[J].食品科学,2005(5):116-118.

[9] 赵其明,崔瑞芳,王文淑,等.变性淀粉浆液黏度的测试方法研究[J].纺织学报,2002(3):30-31.