摘    要
 本文通过向淀粉浆料、 PVA与淀粉混合浆料中添加糖份的方法，并以纯棉，涤/棉，纯涤三种轻浆粗纱条的断裂强度为量化指标，定量地研究了糖份对各种浆料粘着性能的影响。实验结果表明：在玉米、马铃薯、木薯和小麦淀粉中添加糖份，会使它们对纯棉及涤/棉（65/35）纤维的粘着性能普遍下降；而对于纯涤基质来说，添加糖份能使木薯和小麦淀粉浆料的粘着性能显著增强，但会使玉米和马铃薯淀粉的粘着性能下降。而在淀粉/PVA混合浆中存在或添加糖组分时，混合浆液对纯棉，涤/棉，纯涤三种纤维的粘着性能普遍下降。
 本实验还探讨了在不同糖份与浆料混合比的情况之下，糖份的含量对浆料粘着性能的影响。实验结果发现：糖份的含量增加，糖份对浆料粘着性能的影响程度也随之增大。随着玉米淀粉浆料中糖组分含量的增加，其粘着性能普遍下降。
 
关 键 词:  糖，浆 料，粘 着 性 能

一  绪  论

      随着我国加入WTO，纺织品市场的竞争也日益激烈，以高质量、低成本取胜已显得愈来愈重要。纺织浆料与产品质量，成本息息相关，国内外纺织浆料也在不断更新。据报道：浆料费用是构成纺织成本的重要内容之一，约占上浆坯布总成本的2%-5%。而在今后，进口浆料的关税将从入关时的30%逐渐下调至15%-20%，其性价比将趋于合理，更容易为广大纺织企业所接受。加之随着纺织工业的发展，织造工艺向着宽幅，高速，高档产品的方向发展。细特、高密、化纤、混纺、纯纺、高强、多功能织物不断出现，对经纱上浆的要求越来越高。因此，在这样的市场形势下，合理地调配浆料，降低生产，保证产品质量稳定和提高，就显得尤为重要。

    糖，作为人们生活的必需品之一，不仅来源丰富，价格低廉，而且具有良好的水溶性。可其他浆料相溶性亦不错，然而“糖”用作浆料，以往没听说过，更未见过，在过去的文献资料中也未涉及到。只是到了九十年代后，国外浆料进入我国，才逐渐接触到有甜味的浆料。正因首次接触，故也曾一度作为浆纱界笑文传播，延续至今，并不时地还谈到这一“笑料”。但不可不引起注意的是：该浆料仍在不少厂家受到欢迎，并认为高支高密品种或纯涤，或是高比例棉涤混纺纱上浆中应用带甜味浆料是有一定好处的。但是，糖真的能用作上浆吗？其在上浆中到底是起到一个怎么样的作用呢？我们能否利用糖的特殊性研制一种更为廉价的含糖浆料呢？带着这一连串的问题，本文采用在多种常用淀粉浆料，各比例PVA与淀粉的混合浆料中添加糖份的方式，并通过比较他们与未加入糖份浆液粘着性能的变化，来揭示糖份对纯棉，涤/棉，纯涤纤维粘着性能的影响，为浆料的生产和使用提供参考，为了更好地说明问题，以下就相关知识作一个简要的介绍。

    一 淀粉浆料^[1-2]

   淀粉是天然高分子化合物，在浆纱工序中作为粘着剂的历史最久，用量最大，使用范围最广泛，它的优点是淀粉浆对天然纤维有较好的粘附性，来源广泛，价格低廉，退浆废液对环境的影响程度小。

    ⑴ 淀粉的一般性质

    淀粉是从一些植物的种子，块茎，块根或果实中制取来的，由于来源不同，所以性质也不同，即使是同一种类的淀粉，如小麦淀粉，也由于品种，产地和制法的不同，其性质也或多或少有所差异。

    淀粉按加工方法不同，可分为粗制淀粉和精制淀粉。工业用淀粉不是化学纯物质，各种粗淀粉一般含纯淀粉65%-85%，其余为粗脂肪，粗蛋白，灰分，纤维素和水分。各种淀粉的上述组分的含量都不一样，只是大致相近。淀粉中的这些不纯物质都会影响淀粉浆液的质量。蛋白质易使浆液起泡和发霉，使浆膜发脆，因此，浆用淀粉中的蛋白质含量越低越好。纤维素是残余颗粒外皮，在煮浆时如不能全部溶解。灰分是矿物质，也会影响浆液质量。由见于此，本次实验在开始时，特别注意各类淀粉的精制过程。

       淀粉的化学结构是由a —葡萄糖缩聚而成，分子量在数万至百万左右，具有高分子化合物的一般特性。淀粉分子式为（C₆H₁₀O₅）n，N为葡萄糖剩基个数，即淀粉的聚合度，一般为200—6000。在上浆过程中，淀粉浆的重要性在于其浸透性，粘附性和成膜性的良好统一。其中，因为淀粉浆是一种胶状分散液，在水中呈粒子碎片或多分子集合状态，浸透性能较差。但经分解或变性处理成后，其浸透性可得到较大改善。此外，我们还可以利用升高温度，添加表面活性剂等方法来改善淀粉浆的浸透性。

       ⑵   淀粉浆液的性质

       淀粉浆液的性质有粘度特性，粘附性，成膜性，浸透性等。

       ①   粘度：粘度是淀粉浆液的重要性质之一，它对浆纱工艺影响很大。为使经纱上浆率的波动幅度小，必须保证浆液的粘度相对稳定。淀粉浆液的粘度—温度曲线表明：当加热至50℃以后，在接近各种淀粉的糊化温度时，粘度随着温度的上升而迅速增加，直到某一最高值为止，再加热，粘度反而下降，并逐渐趋于稳定。在粘度稳定期间进行上浆，可获得良好的上浆效果。当淀粉停止加热，令其静置或冷却时，粘度又会上升，这是淀粉的凝胶性所致。

       淀粉的聚合度越大，其浆液的粘度越大；淀粉浆液的浓度越大，粘度也越大。PH值对淀粉浆液的影响，随淀粉种类而异。PH值在5—7范围内，对种子淀粉的粘度没有影响，而对根淀粉（特别是马铃薯淀粉）对酸性烧煮很敏感。

       ②   粘附性：粘附性是两个或两个以上物体接触时，发生相互结合的能力。在上浆中是指浆液粘附纤维的性能。粘附性的强弱以粘附力（粘着力）的大小表示。淀粉大分子的多羟基结构，具有较强的极性。因此，淀粉对棉，粘纤等亲水性纤维有较好的粘附性，但对疏水性合纤的粘着性差。

       ③   成膜性：一般说来，淀粉浆的成膜性是较差的，浆膜硬而脆，主要是因其大分子链是由环状结构的葡萄糖剩基构成的。

       ④   浸透性：淀粉浆是一种胶状悬浊液，在水中呈粒子碎片或多分子集合状态，浸透性差，淀粉经分解或变性处理使其粘度降低后，浸透性可得到改善。

       ⑶   本实验用淀粉

       ①   玉米淀粉

       玉米淀粉的粒子坚硬，完全糊化的时间比小麦淀粉所需时间长。玉米淀粉浆液粘度的热稳定性开始较好，但在连续高温煮3小时以后，粘度亦变为不稳定而很快降低。玉米淀粉浆液的粘附性和浆膜断裂伸长率均比小麦淀粉好，浆膜强度大，耐曲性能也较好。但用玉米淀粉浆出的纱手感稍硬，浆纱的退浆性较差。在各类淀粉中，玉米淀粉的使用最为广泛。

       ②   小麦淀粉

       小麦淀粉是从小麦面粉中提取面筋后而取得的。小麦淀粉浆液的粘度比玉米淀粉的粘度低，粘度的热稳定较好，对棉纤维粘附性较强。小麦淀粉浆膜强度大，耐曲性能差，断裂伸长率小。若与断裂伸长率大的合成浆料混合使用，能收到取长补短的效果。

       ③   马铃薯淀粉

       马铃薯淀粉的颗粒大易糊化，糊化时粘度居烈上升，然后逐渐下浆，不稳定，长时间煮沸会显著失去粘度。马铃薯淀粉浆液的粘度高，被覆性强，浸透性差。单独使用马铃薯淀粉，上浆差异大，最好与粘度稳定的粘着剂混合使用。

       ④  木薯淀粉

       木薯淀粉是从我国西南各省所产的木薯块茎中制取的淀粉。木薯淀粉的吸湿性好，糊化温度低，但粘度变化大，宜小量调浆，用浆时间不宜超过2小时。木薯淀粉浆膜的耐曲性能差，手感粗硬。木薯淀粉经改性处理后，其性能可得到改善。

       总之，淀粉类浆料对极性较强的物质有较高的粘附性，但与其它化学浆料相比，淀粉浆料的粘附性仍很低，对于疏水性的合成纤维的粘附性就更差，因此，实际生产之中常与其它浆料混合使用，以提高淀粉的上浆效果并且扩大其使用范围。

       二 PVA浆料^[3-5]

       PVA浆料是一种经化学合成的具有优良水溶性的高分子聚合物，其实际上是纺织用维纶的切片，聚合度和醇解度是决定其性能的重要指标。国产PVA牌号数字起首两位乘以100为聚合度，末两位数字表示醇解度的百分数。其外观为白色絮状物，也有颗粒，片状或粉末。PVA的应用是随着合成纤维在棉纺织中与棉混纺成纱上浆而开始兴起的。由于化学纤维用量的增多，PVA的用量也随之增加。

       PVA作为一种水溶性合成粘着剂，具有良好的成膜性，对各种纤维都有一定的粘附性，是一种适应面广泛的通用性浆料。自1940年第一次用于经纱上浆后，很快在全世界范围内得到广泛的采用。目前，国内棉纺织业在涤棉品种的浆纱生产中，浆料的配方一般都以PVA为主。根据相似相容原理，PVA与涤纶纤维有较强的亲和性，而且PVA浆液粘度稳定，浆膜强度高，弹性好，耐磨性强，是一种较为理想的粘着剂。

       PVA作为主浆料，虽然具有优良的上浆特性，但也同样有着其不足之处，概括起来为以下几点：

⑴   由于侧基单一，结构规整，内聚力超过粘着力几个数量级。在干燥成膜时，容易结晶。因此在高温上浆过程中，浆液容易结皮，造成浆斑且干燥时分纱困难，织造后坯布退浆精炼性也不好，坯布上PVA的残留物难以全部除尽，给后道染色带来困难。

⑵   PVA是一种非离子型高聚物，其水溶性靠的是侧基上大量的羟基。这种非离子化的极性基团比之离子化的亲水基团水溶性差得多。因此，PVA的调浆工序需经高温烧煮很长一段时间，造成设备能源的严重浪费。

⑶   入世后，关税壁垒将逐渐取消，但是非关税壁垒中的一些问题可想而知便会成为坯布贸易中的重要制约因素。如环保问题，据悉，我国企业已遇到被要求出口的坯布不得使用PVA上浆的情况。此外，PVA分子规整，结构稳定，用其上浆织造的坯布在精炼时，排放的废水回造成较大的环境污染。

⑷  PVA线性长链对纤维材料有一定的亲和力，但由于其侧基呈现的亲水性使得它对疏水性合成纤维粘着力并不充分。

    三  浆纱及浆纱的目的

    浆纱工序包括调浆和上浆两部分，调浆前首先要根据经纱情况和织物品种合理地选用浆料，确定浆液配方和适宜的上浆率，然后进行浆液的调制。上浆就是把一定数量的浆液粘附在经纱上，经烘燥后形成浆膜。

    我们研究浆料，其最终目的在于提高浆纱成品的质量，因此也有必要对浆纱的目的作个简单的介绍。

    据(苏)盖佐诺克所著《织造断头统计分析》指出，织造车间总停车时间约有77.6%是由于工艺原因停车的；4.97%是机械原因；0.42%是组织管理原因；17.01%是计划性保全保养原因。其中工艺原因而引起停车的主要是由于经纱断头而引起的。对发生断头规律的研究标明：由于纱线受到摩擦应变拉伸引起的疲劳和老化逐渐积累而引起损伤断头，所以如何提高经纱品质，抗疲劳，耐摩擦是上浆主要研究的对象。而经纱上浆的目的就在于降低织造经纱断头增进经纱可织性，既要增加经纱的强力与耐磨性，又要保持一定的伸长，贴伏毛羽，提高浆纱光滑性，这就是要求浆液浸透与被覆比例恰当，保证经纱上浆均匀。

    另据报道，在织机上单位长度的经纱从织轴上退绕至形成织物，要经受4000次左右不同的反复拉伸,扭曲,摩擦作用,在这样复杂的机械作用下，纱身易起毛，纤维游离,纱线解体断头，纱身起毛还会使经纱相互粘连，开口不清，从而形成织疵。因此，经纱上浆正是为了赋予经纱抵御这种作用的能力，提高纱线的可织性。而可织性由浆纱的摩擦性能，耐屈曲性，毛羽，强伸性综合体现。

    四  粘着性能^[6]

    经纱从浆槽通过浆料润湿，粘附纤维，烘干后浆料在经纱表层以及次表层将纤维粘合在一起。这一切都与纱线的粘附性有关，粘附性是两个或两个物体接触时，发生相互结合的能力。上浆过程就是借助这种性能使浆料在纤维之间互相粘合，增强纱线抵御机械作用的能力。由此可见，浆液的粘附性是评价浆料上浆性能的最基本也是最重要的指标之一。粘附性高可使渗透到纱线内的浆液在纤维间强力粘合，可提高纱线内的纤维的抱合力。增强纱线的强力和耐磨性能。同时，粘附性高也使被覆在经纱表面的浆膜能与纱线牢固结合，使纱线毛羽伏贴，而降低经纱的毛羽是上浆过程的主要目标之一^[7]。显然，粘附性能与上浆效果和浆纱质量有着密切的关系，是上浆工艺中的一个重要因素。因此，本实验主要研究浆料的粘着性能。

    因为纤维和浆料都是高聚物，其粘附过程一般认为可分为以下三步：^[8]

⑴  润湿

    即是原来的固体—气体表面被固液表面取代，润湿使界面分子彼此之间相互接触。

⑵  吸附

    即界面大分子通过热运动建立适当的构型，并产生吸附作用。

⑶  粘附

    即是界面大分子扩散，使界面“模糊”，大分子之间发生缠绕，从而形成较为牢固的粘附。

    因此，可以这么说，润湿是粘附的先决条件。

    浆料的粘附性能可以以浆液形成的浆膜与被浆纤维的粘着力大小来反映。浆料的粘附性能好，则浆液所形成的浆膜与纤维的粘附力大。因此，通过测试浆膜与纤维之间的粘着力就能够对浆料的粘附性能作出评价。目前，在纺织行业中，测试浆料的粘附力的主要方法就是这种间接的手段。即粗纱法，其原理在于：纤维排列整齐的粗纱本身强力很小，可以忽略不计，通过测试上浆后粗纱的断裂强度来反映浆料的粘着力，虽说所得结果是浆料对纤维的粘附力和浆料自身内聚力的综合值，但与经纱上浆后的实际受力情况相似，因此，本实验采用粗纱法来测定。^[9-10]

    五  实验思路

    糖为含多羟基的醛或酮，是自然界最多的一类有机化合物。又称为碳水化合物，是由碳，氢，氧三元素组成。市面上的糖多为甘蔗制炼，故又称“蔗糖”，蔗糖按品质分为原糖，白糖（食糖亦本实验采用的糖份），精糖三种。

糖的分子包括葡萄糖组分和果糖组分，其化学结构式如下图所示：

    糖的主要化学性能：

（1）  可通过一般的有机化学方法，产生一系列的降解和合成反应。包括：氧化，醚化，氢化，酯化，酸碱降解等等。

（2）  由于糖分子结构中有八个羟基的醇，故有醇的某些典型反应。

    一般认为，糖份作为一种低分子物质，当加入到浆液之中，势必降低浆液的粘度，增加浆液的流动性能，便于上浆浸透，形成浆料与纤维的良好接触，因而有利于提高浆液的粘着性能。然而,我们也不难想象添加糖份进入浆液之中，一则是势必降低原先浆料中的浓度(因为浆料1%浓度不变)，二则，糖份小分子的存在,其在纤维与浆液界面间表现的作用将是一种怎么样子的作用呢？是否还会因为纤维种类,纱线结构,浆料性能的变化而不同呢？对于这种种问题，我们可以说是一无所知。因此，事实上,糖份对浆料粘着性能的影响，只能通过实验来做成回答。

    首先，考虑到实验结果的普遍适应性，本实验采用了以多种常用淀粉浆料为首批研究对象。包括:玉米淀粉,小麦淀粉,马铃薯淀粉以及木薯淀粉。以浆料/糖份之比为7:3为实验条件,分别对纯棉,涤/棉(65/35),纯涤三种纤维上浆，并以轻浆粗纱条的断裂强度为量化指标，通过于未添加糖份的实验数据作对比分析，定量地研究了糖份对淀粉类浆料的粘着性能的影响。

    接着，由于首批实验过程的结果，只能发现糖份对各种常用淀粉浆料粘着性能影响的一般性规律。然而，这种定性的认识对于实践是缺乏指导意义的。我们并不清楚当糖份含量改变，其对浆料粘附性能的这种影响是否也将随之而变化。即使变化的话，其又会呈现一种怎么样的规律呢？为了进一步搞清这些问题，本实验将继续选择一种带有普遍意义的淀粉浆料为下一步的研究对象。对其作一个量化的比较，即改变淀粉与糖份的比例关系。选定的浆料/糖份比例分别为：9:1，7:3，5:5，并分析其实验结果。

    淀粉作为经纱上浆的传统浆料之一，其对亲水性的天然纤维具有良好的粘附性能，也具有一定的成膜性，基本上能满足天然纤维的上浆要求。但是，由于淀粉分子键的环状结构和羟基的极性，故其柔顺性差，浆膜脆硬，并且由于淀粉中直链淀粉的线性分子之间的氢键缔合所致淀粉浆液冷却时易增稠及凝胶。而且，对于疏水性的合成纤维粘附性能较差。因此，在合成纤维应用广泛的今天，上浆时经常将淀粉与PVA浆料混合着使用，以相互弥补各自性能上的不足之处，获得良好的上浆效果。科研应面向社会，面向市场，面向生产实践。因此，最后，本实验还进一步探讨了糖份对PVA/淀粉混合浆料的粘附性能的影响。为做到研究的全面性，也为了更好得分析说明，实验选定了多比例PVA/淀粉混合浆料进行对比探讨。所选比例关系有：（淀粉/PVA）0:100，30:70，50:50，70:30，100:0，并分析其实验结果。

                                   二 实  验

    （一） 实验材料

    粗纱,纯涤,涤/棉(65/35)，中国人民解放军3509厂；

    纯棉，武汉国棉四厂；

    白糖，普通市场购买；

    絮状PVA17-99，兰州维尼纶(集团)有限责任公司；

    各类淀粉，全国浆料检测中心实验室精制。

    三种不同原料粗纱的规格  如表(1-1)所示：

                               表 1-1  实验用粗纱的规格

    （二） 各类原淀粉的精制^[11-12]

    各类原淀粉的精制过程如下(以玉米淀粉为例):

    ①  将350g玉米原淀粉分散于500毫升甲醇-水溶液中(溶液体积比为85:15，即将425毫升甲醇配成约为40%的淀粉乳：350/(350+500)

    ②  将上述淀粉乳置于三颈瓶中，于40摄氏度的温度下搅拌一小时。

    ③ 使用SHZ-D(Ⅲ)循环水式真空泵抽滤，滤饼以50豪升甲醇-水溶液洗4-5次直至滤液近乎无色。

    ④  将滤饼分散在500毫升的蒸馏水中洗涤(直至无淀粉结块)，倒入漏斗抽滤，然后再重复一次(注意不要将杯底渣子倒入)。

    ⑤ 用50毫升×5蒸馏水浇洗，过滤。

    ⑥  干燥，粉碎并用100目分样筛,筛过一遍(干燥及粉碎：60-65℃,烘4-5小时至淀粉近干，粉碎过筛，再在60-70℃烘干2小时，后将温度上调至80-90℃再烘干2小时)。

⑦ 放置一夜，袋装、备用。

注明：用甲醇一水溶液去掉蛋白质；蒸馏水洗净甲醇、离子及其他杂质。

（三） 精制淀粉的含水率测定

①      取称量瓶置于TG-328B型机械加码分析天平上称取称量瓶的重量。

②      在称量瓶中加入一定量的精制淀粉,并称取称量瓶和精制淀粉的总湿量。

③      将称量瓶置于烘箱之内，干燥4-5小时(烘箱之内温度调为105-110℃)

④      取出称量瓶，并再次称取称量瓶和精制淀粉的总干量。

⑤      计算：含水率=(总湿量-总干量)/( 总湿量-瓶的重量) ×100

结果测定各精制淀粉的含水率如下：

采用类似的原理,测试PVA-1799的挥发份含量为:10.28%

（四） 各类精制淀粉的浆液粘度及不稳定性测定

将试样配置成浓度为6%的淀粉浆液取400ml，移入500ml三瓶颈内。装上冷凝器和搅拌器并且容封。置于恒温油浴加热至95。边加热边搅拌。搅拌速度约为120转/分。从温度上升到95℃开始计时。保温1h。然后在NDJ-79型粘度计上测试浆液的粘度。观测粘度前，先按粘度计所规定的方法进行校正调整仪器测量筒与保温装置相连。打开保温装置。使仪器的温度保持在95℃观察。

结果如下表所示：

（五） 4%浓度的PVA煮浆

<1> 将PVA-1799干重40g（温重44.58g）（挥发份含量10.25%）置于三颈瓶。

<2> 加入960ml 蒸馏水，置于油浴之中加热至95℃。

<3> 装上冷凝管俄温度计置入三颈瓶口之内。

<4> 当温度计显示90℃时开始计时，煮絮状PVA浆液2.5小时。

<5> 倒入橙色广口瓶中备用。

（六） 各类浆料轻浆粗纱试样的制备

本次实验主要是研究糖份对浆料粘着力的影响，因而制备试样时要先制备不加糖份的质样，以备进行比较。以下就玉米淀粉为例加以说明实验过程：

首先，取精制玉米淀粉23.95g（湿重）加入蒸馏水配成淀粉溶液100ml加入到1000ml容量的三颈瓶中。同时量取100ml 蒸馏水与CS501型水浴中预先加热（不锈钢制容器中）。在机械搅拌及加冷凝装置的条件下，将三颈瓶水浴加热至95℃，机械搅拌速度大约为120转/分。从浆液开始糊化时（温度大约80℃）开始计时1小时。然后停止加热。关掉机械搅拌器调制好的浆液待用。在浆液开始计时1小时内。可以做制各粗纱试样的工作。将实验用的粗纱轻轻绕在特制的金属框上。绕制过程中确保粗纱不被抽细拉长。而且要注意尽量减少粗纱表面毛羽的产生。同时应注意绕纱的松紧度应适当。过松会影响下一步的浸浆，过紧容易拉断粗纱。特别是纯棉条因其纤维长度短，易起毛羽。制样时应多加注意。然后，将制样悬挂备用。待浆液制备好后。将其倒入水温位于93℃左右的定制不锈钢容器之中，与预先加热的1100ml蒸馏水 充分混合.并用玻璃棒搅拌。将绕有粗纱的金属框浸入粗纱的顺序为纯涤、涤/棉、纯棉。这样有助于降低浆液中的含毛羽率，不至于影响浸浆后粗纱的性能。在浆液中浸渍5分钟后。将绕有粗纱的金属框取出挂起。并轻轻将相互粘连的纱条拨开。在悬挂过程中使浸渍粗纱条不受外力影响。自然晾干然后将试样条剪下（每根长度不低于100mm）。分别收集备用，在收集过程中确保轻粗纱条部首外力变形、不弯折、不受潮）。

添加糖份（糖：淀粉=3：7）至淀粉浆液中，按上述原样的制备过程进行调浆。绕粗纱、

浸浆、悬挂。晾干后将纯棉、涤/棉、纯棉粗纱条分别收集备用。

选择玉米淀粉浆料为进一步的研究对象, 改变淀粉与糖份的比例关系， 按上述原样的制备过程进行调浆，对轻浆粗纱条分别收集备用。

选定了多比例PVA/淀粉混合浆料，所选比例关系有：（淀粉/PVA）0:100，30:70，50:50，70:30，100:0，按上述原样的制备过程进行调浆，对轻浆粗纱条分别收集备用。

（七）拉伸机械性能测试

将轻浆粗纱条在相对湿度为65%，室温条件下平衡24小时后，再在Zwick万能材料试验机上测试轻浆粗纱条的拉伸断裂强度，并随机打印出实验的相关数据，包括：粗纱拉伸应变曲线, 拉伸断裂强度，以及拉伸断裂强度的变异系数。

实验测试的条件如下：

相对湿度：65%

实验温度：20℃

试验机拉伸的速度：50mm/min

试验机的夹距：100mm

                     三   结 果 与 讨 论

(一)   粘附及粘合破坏^[13]

根据“物理化学”的观点，两种不同的材料，当两表面相互之间足够近地靠在一起时,不管这两种物体之间是部分接触或是完全接触，都会引起粘合现象。粘合的实质是两种不同物质在粘合界面上分子相互作用，所形成的界面力。浆料属于非反应性粘合剂，由于退浆的要求，在浆料与纤维的粘合界面之间不能形成化学键的粘合，所以这种界面力主要是范德华力，氢键以及聚合物分子端部链段，侧链或局部链段跨越界面扩散所产生的机械作用等等。

在经纱上浆过程之中，由于浆液的流动人口能和较小的表面张力，浆液在被粘物(纤维)表面产生润湿作用，并通过纱线之间的毛细管或孔隙渗透到纱线的内部，在界面上达到分子级别的紧密接触。随后，浆液分子和被粘物在界面上发生超越界面的相互扩散，形成扩散界面层，最后形成以次价键为主的粘合，这就是粘附的基本过程。^[14]

粘合接头在外力作用下的破坏形式，根据其破坏的位置不同可以分成以下四种情况：^[15]

<1> 胶层内发生破坏的，称为内聚破坏。这种破坏形式表明粘合剂的粘合性能已经满足要求，但是粘合剂所形成的胶层本身强度不够。

<2> 胶层与被粘合物分离，称为界面破坏或粘附破坏。这说明粘合界面两相分子间的作用弱，粘着力低，粘合剂或粘合工艺不能满足要求。

<3> 被粘合物破坏，称为材料破坏。

<4> 兼有内聚破坏和界面破坏，称之为混合破坏。

一般而言，当被粘合物的强度较大而又粘合良好时，混合破坏是主要的破坏形式。出现这种混合破坏的粘合强度一般都比较高，是较为理想的情况^[16]。所以，粘合剂本身的内聚力及粘着力的大小是决定粘合强度的关键因素^[17]。浆料属于非反应性粘合剂，其在纤维之间所形成的粘合同样如此。

(二)   粘着性能的测试方法

浆料的粘着性能可以由浆液形成的浆膜与被浆纤维的粘附力的大小来反映。浆料的粘着性能好，则浆液所形成的浆膜对被浆纤维的粘附力大。因此，通过测试浆膜与纤维之间的粘力就能够对浆料的粘着性能做出评价。目前，在纺织行业之中测试浆料粘俯力的方法主要有以下两种：

1. 以直接指标表示的方法

即使用一定的液态粘附剂涂抹在两块被粘物上，被粘物可以是金属薄片(例如铝片)，织物或是高聚物薄膜。在一定压力下使其粘合干燥后(一般使用50-65℃的干燥温度)，在单纤维强力仪或是单纱强力仪上测定剥离所需的功。其结果受粘合剂浓度，温度以及实验室的条件等因素影响，因此需严格的试验条件才有可比性。

2. 粗纱法

即以纱线被粘合剂粘合后的物理机械性能变化表示的方法。一般地说，使用粗纱法作为被粘试料较为适合。因为粗纱本身的强度很低，在比较时粗纱自身强力可以忽略不计在内。因此，可以用上浆后的粗纱断裂强度来表示粘着性能。其优点在于：实验所得的结果虽是纤维与浆料之间的粘附力与浆料本身内聚力的综合，但是与实践所用的细纱上浆情况相近似。

考虑到实验的可操作性，本文采用了目前应用最为广泛的粗纱法来研究糖份对浆料的粘附性能的影响。

(三)   糖份对淀粉浆料粘着性能的影响

通过分别向玉米淀粉浆, 小麦淀粉浆, 木薯淀粉浆以及马铃薯淀粉浆中添加占浆料总量30%的糖份。实验的知：糖份对纯棉,涤/棉(65/35),及纯涤纤维粘着性能的影响。

如表(3-1)所示：

               表3-1  糖组份对淀粉浆料粘着性能的影响

注明： <1> 所有使用的淀粉浆料浓度均为：1%

    <2> 各实验之中添加的糖份均占浆料总量的30%

    根据表(3-1)中轻浆粗纱条的断裂强度，可知，在淀粉浆液之中添加糖份,对浆液的粘着性能的影响是相当显著的。通过分析，我们还不难发现， 糖份对浆液的粘着性能的影响是随着上浆纤维材料的变化而呈现一定规律性的。

    具体地讲，在淀粉浆液之中添加糖份，对于纯棉,涤/棉(65/35)纤维上浆来说，将会使其上浆时的粘着性能普遍下降。出现这样的结果，分析其内在的原因，应该说是与影响浆液粘附强度的因素有着密切的关系。根据周永元所著《浆料化学与物理》一书所叙述，对粘着力的影响，浆料分子量是一个极其关键的因素。一般说来，高聚物的分子量低，则其溶液粘度低，流动性能好，有利于润湿。但是也存在因为内聚力太低，最终的粘附强度并不高。相反的，分子量高则内聚力大，但是由于粘度太大，不利于润湿。另外，分子量如过分庞大的话，也使得扩散发生困难，同样也得不到最佳的粘附强度。因此，对于每一类高聚物只有分子量在一定范围内，其溶液才能既有良好的粘附性，又存在较大的内聚力，以保证较高的粘附强度。显然，糖作为一种低分子的化合物，添加进入淀粉浆液之中，虽然起到了降低浆液粘度，增加浆液流动性，便于上浆浸透的作用.但是。也正是因为糖分子的低分子量，以致其内聚力极低。从而在整体上来说，虽然有利于浆液的润湿作用，使浸透纤维较为未添加时容易。但是却极大地影响到了最终粘附强度，进而也就造成了淀粉浆料对于纯棉,涤/棉(65/35)纤维上浆时浆料粘着性能的下降。

另外，关于淀粉浆料对纯涤纤维上浆，添加糖份对浆液粘着性能的影响，就显得有些复杂了。根据实验所得数据我们发现，糖份能使小麦淀粉浆料对纯涤材料上浆的粘着性能显著增强。同时，木薯淀粉浆料的粘着性能则变化不大。而对于玉米淀粉浆料和马铃薯淀粉浆料来说，则依旧合乎上述理论。那么，为什么会出现这样的结果呢？我们都知道：粘附作用是各种分子间力作用的综合结果，要使这些力发生作用，必须使两者的分子充分地接近直至间距小于5Å左右。而在实际粘合时，由于固体表面都不是绝对平整的，浆液因流动或变形而渗入被粘物表面的空隙或洗缝内，必须驱出空气才能达到润湿。采用JSM-35C型扫描电子显微镜对浆纱试样进行的表面形态的横截面观察，更是发现到^[18]：浆纱过程后，浆液对纱线表面层被覆大多发生于纤维表面之上，浆液向内浸透深度是很有限的。一般只发生在表层1-3根纤维之间，再向里则很少，几乎不存在浸透。若是浸透，浆液也只存在于纤维与纤维之间的空隙处，使该空隙周围相邻的纤维与纤维之间发生粘连。综上所述，我们不难看出：改善浆液与纱线表面纤维有效的粘连，增强相互之间的润湿作用，对于浆料上浆实践是大有指导意义的。添加糖份，对于降低浆液粘度以更好地改善浆料与纤维界面，利于润湿纤维，这一点从理论上来讲也是合理的。显然，当纯涤纤维在小麦淀粉浆料和木薯淀粉浆料中上浆时，糖份对浆料的这种有益的润湿作用在最终上浆效果上的表现已经超过了因糖份自身的低分子量而造成的内聚力较小而导致的不利性，进而使小麦淀粉对涤纶纤维的粘着性能在总体上体现一种增强的效果。当然，这两者之间的效果会因纤维材料的种类以及浆料种类而异。例如，对于玉米淀粉浆料，糖份的低内聚力导致的不利影响就占据了主导地位，而对于糖份改善浆料与纤维界面的贡献就表现的不足。因此，在玉米淀粉浆料中添加糖份，将使浆料粘着性能下降。而对于小麦淀粉浆料，则刚刚相反，糖份改善浆料与纤维界面的贡献占据了主导地位，而对于糖份的低内聚力导致的不利影响表现的不足。因此，在小麦淀粉浆料中添加糖份，将使浆料粘着性能增强。

    （四） 糖份含量对浆料粘着性能的影响

    由于上述实验过程，只能发现糖份对各种常用淀粉浆料粘着性能影响的一般性规律。然而，这种定性的认识对于实践是缺乏指导意义的。因此，本文进一步探讨了在不同浆料与糖份混合比的情况之下，糖份对浆料粘着性能的影响规律。考虑到玉米淀粉浆料在生产实践之中应用最为广泛，本实验就以不同比例的玉米淀粉浆料与糖份混合比为例作了一下探究。

    通过改变糖份在浆料总体之中的含量，选定的浆料/糖份比例分别为：9:1，7:3，5:5， 糖份对玉米浆料粘着性能的影响如下表(3-2)所示：

           表 3-2 糖份含量对玉米淀粉浆料粘着性能的影响

注明:  <1> 所有使用的淀粉浆料浓度均为：1%

    <2> 各实验之中添加的糖份的比例均为占浆料总量的百分比.

根据上表(3-2)所示的实验数据，我们可以将糖份含量的变化，对纯棉, 涤/棉(65/35), 纯涤三种纤维的粘着性能的影响，以曲线的形式表示出来。这样一来，将有助于我们更加直观地了解糖份含量的变化对玉米淀粉浆料的粘着性能的影响。如图(3-1)所示：

由图(3-1)我们可以很清楚地发现：无论是纯棉纤维，涤/棉(65/35) 纤维还是纯涤纤维。随着糖份含量的递增，糖份对浆料粘着性能的影响也在随之不断地增强，表现为浆料粘着力的不断下降。这主要是由于随着低分子糖份占浆液总量的比例的上升，导致浆料总体内聚力的逐渐下降，进而也就表现为粗纱试样条的断裂强度不断降低，而对于糖份改善浆料与纤维界面，利于润湿纤维的贡献就表现的不足，这也是合乎情理的一般性规律。

（五） 糖份对PVA/淀粉混合浆料粘着性能的影响

    浆纱质量的好坏，对织造有着不可忽视的影响。根据目前生产实际的需要，对浆料比较理想的要求应该是：^[19]

    <1> 对纱线有一定的粘着性和粘结力，能提高纱的强力，并起良好的贴伏毛羽的作用。

    <2> 成膜性强，同时浆膜有适当的弹力。

    <3> 耐磨性好，能承受开口过程中剧烈摩擦，落浆率要小。

    <4> 浆液粘度稳定性好，不易起泡沫，并有一定的渗透性和柔顺性。

    <5> 要有适当的吸湿性能和消除静电功能，同时无再粘现象。

    <6> 对浆纱机的各导纱部件不粘附或少粘附。

    在目前能够满足上述要求的单一浆料还没有生产，为了适应工艺，保证浆纱质量，生产上常使用多种浆料混合来进行上浆。其中，PVA/淀粉的混合浆料就是应用极为广泛的一种。因此，本实验还讨究了糖份对各比例PVA/淀粉混合浆的粘着性能的影响。面向生产实践，PVA选用工业上常用的絮状PVA17-99，淀粉采用使用量最大的玉米淀粉。表（3-3）即糖份对PVA/淀粉混合浆料粘着性能的影响。

             表 3-3  糖份对PVA/淀粉混合浆料粘着性能的影响

注明： <1> 所有使用的淀粉浆料浓度均为：1%

    <2> 各实验之中添加的糖份均占浆料总量的30%

根据实验数据，可将上述结果转化为图形曲线，以便我们更加直观地分析问题。如图（3-2）

由曲线图可知，当各比例PVA/淀粉浆料之中添加糖份，浆液的粘着性能普遍呈现一种下降的规律。这主要是由于糖份作为低分子量物质，降低了浆液形成浆膜后的浆膜自身内聚力的大小，致使浆膜总体强度大大下降。而淀粉对降低浆液粘度进而提升浆液润湿作用的贡献显然有限。因此，糖份的加入降低了混合浆的粘着性能。

                         四  结 束 语

以大量的实验数据为前提，本文初步得出糖份对浆料粘着性能的影响规律有以下几点：

<1> 使用淀粉浆料对于纯棉、涤棉（65/35）纤维的上浆，添加糖份后将使其粘着性能普遍下降。

<2> 以淀粉浆料对纯涤材料的上浆，糖份的影响规律就表现的比较复杂。具体地说，糖份将使小麦淀粉和木薯淀粉的粘着性能得到提高，而使玉米淀粉和马铃薯淀粉浆料的粘着性能下降。

<3> 当浆料之中的糖份含量递增，其对浆料粘着性能的影响也呈线性规律。例如，在玉米淀粉浆料中加入糖份，其粘着性能将下降，而随着糖份含量的增加，浆料的粘着性能将继续下降。

<4> 在各比例PVA/淀粉的混合浆料中添加糖份，对浆料粘着性能来说，都将表现为降低。