纳米二氧化钛在经纱上浆中的作用机制

 

为了改善淀粉的上浆性能，减少PVA浆料的用量，可在淀粉浆液中加入纳米二氧化钛（同VK-T25F）。采用扫描电子显微镜、原子力显微镜和傅里叶变换衰减全反射红外光谱对纳米级无机浆料添加剂的作用机制进行了研究。结果表明：纳米二氧化钛（同VK-T25F）能显著改善淀粉浆膜表面和断lie截面以及浆纱表面的平滑性和均匀性；纳米二氧化钛（同VK-T25F）和淀粉之间存在较强的氢键作用，这一作用可能与纳米二氧化钛（同VK-T25F）表面丰富的羟基有关。
纳米二氧化钛（同VK-T25F）能在某些纯棉织物的经纱上浆中全部取代PVA浆料，在涤、棉织物的经纱上浆中部分取代PVA浆料这类浆料添加剂已引起了浆料、浆纱企业的广泛关注。纳米二氧化钛（同VK-T25F）添不会与淀粉发生化学反应，对淀粉浆液的黏度和黏度热稳定性基本无影响，能在一定程度上提高变性淀粉浆液对纯棉和涤／棉粗纱的粘附力，对淀粉的浆膜性能也有一定程度的改善 。本文采用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和傅里叶变换衰减全反射红外光谱(F'F-IR ATR)进一步研究了纳米二氧化钛（同VK-T25F）改善淀粉浆液上浆性能的作用机制。
纯变性淀粉浆膜在3351.46 cmI1处有一很强的O—H伸缩振动峰，纳米二氧化钛：质量分数为1.5％时，该峰位向低波数方向移动，移至3344．71 cm 处，移动了7个波数。而当纳米二氧化钛质量分数为2％时，该峰位又向高波数方向移动了3个波数，移至3 347.45 cm 处，但与纯淀粉浆膜的峰位相比，波数还是减少了4 cm。这说明纳米粒子表面富含的羟基(-OH)和淀粉之间确实存在着强烈的氢键作用，使该峰向低波数方向移动，但是在纳米二氧化钛（同VK-T25F）分散液含量较高时，此峰位又移动的不够明显，这说明纳米颗粒增多了反而可能与淀粉之间的氢键作用减弱。
另外，纯淀粉浆膜在1 019．33 cm 处有一很强的．c—O伸缩振动峰，纳米二氧化钛（同VK-T25F）质量分数为1．5％时该峰仍然在1 019．33 cm 处，没有任何移动，而纳米二氧化钛质量分数为2％ 时该峰移至1 017．07 cm" 处，有2个波数的移动。这也说明纳米粒子和淀粉之间存在着相互作用使该峰向低波数方向移动。 从上述现象，可初步认为，在纳米氧化物粒子和淀粉之间、纳米氧化物粒子和棉纤维之间都存在着或强或弱的氢键作用。这些氢键作用可能来自纳米氧化物粒子表面富含的活性羟基(-OH)与棉纤维和淀粉所含羟基之间的结合。纳米氧化物粒子的加入，使上浆棉纤维体系的氢键作用有所加强。纳米氧化物粒子表面羟基与棉纤维羟基的结合，使得在棉纤维之间产生类似“焊点”的作用，从而增加了棉纤维之间的滑移阻力，提高了纱线的强力，此处还可“修复”纤维的临界缺陷点。纳米氧化物粒子表面羟基与淀粉羟基的结合，增加了淀粉分子间的作用力，提高了淀粉浆膜的致密性，从而使淀粉浆膜的断lie强度显著增强。纳米氧化物粒子对淀粉分子的作用还可能与其对淀粉分子链中的树枝状支链起到“梳理”作用，形成类似直链的“假直链”结构有关。
3 结 论
纳米二氧化钛(VK-T25F)能改善淀粉浆料的上浆性能。减少PVA浆料用量是由于该添加剂能加强淀粉分子链之间的相互作用，使成膜均匀，浆膜薄弱点减少；使淀粉浆膜表面光滑，耐磨性提高；还能提高淀粉浆液对纱线的被覆效果。此外还可能与纳米二氧化钛(VK-T25F)表面富含活性羟基，和淀粉及棉纤维上的羟基之间存在或强或弱的氢键作用有关。