Физико-химические свойства композиций на основе крахмала модифицированного с фосфатными соединениями
Физико-химические свойства композиций на основе крахмала
модифицированного с фосфатными соединениями
Успешно решить основные задачи
крашения и печатания - достигнуть заданной интенсивности, равномерности и
прочности окраски без применения текстильных вспомагательных веществ
практически невозможно. В случая печатания тканей добавляется еще одно
обязательное условие - удержать краситель при нанесении печатной краски на
ткань в пределах контура рисунка. Все эти основные и многие другие частные задачи
решаются путем применения совместно с красителем текстильного вспомогательного
вещества, выбор которого определяется его химической природной и назначением.
Функции текстильных вспомогательных
веществ в процессах крашения и печатания текстильных материалов сводятся к
следующему.
повышение эффективности
пластифицирующего действия на структуру волокнообразующих полимеров с целью
активации волокон;
интенсификация и катализ процессов
колорирования текстильных материалов;
целенаправленное изменение коллоидного
состояния красителей в водных системах для придания им новых желаемых свойств.
Что касается роли и выбора
текстильных вспомогательных материалов для процессов печатания тканей, то здесь
наибольшее значение имеют загустители и некоторые другие компоненты печатных
красок. Особенно остро этот вопрос встает при печатании текстильных материалов
активными красителями и пигментами.
При печатании активными красителями
нельзя применять в качестве загустителей обычные крахмальные составы, так как
краситель одновременно может реагировать и с волокном, и с крахмалом. В
результате сильно затрудняется промывка напечатанной ткани, повышается ее
жесткость и увеличиваются непроизводительные потери красителя.
С точки зрения техники печатания и
достижения высоких показателей качества напечатанных тканей при печатании
активными красителями наиболее приемлемыми зарекомендовали себя загустители
альгинатной природы. Хорошие результаты обеспечивают эфиры крахмала и
целлюлозы, а также некоторые типы синтетических загустителей. Перечень этих
препаратов, способы приготовления загусток на их основе, свойства и области
применения приведены в справочнике [1].
Оригинальные способы использования
модифицированных крахмальных загусток при печатании тканей активными
красителями описаны в [2,3]: для дезактивации крахмала часть его гидроксильных
групп окисляют до карбоксильных или непосредственно в печатной краске
преобразуют в малоустойчивые эфирные группы с помощью препарата Принтанола С
[3].
Курузный крахмал широко используьют
в отделочном производстве текстильной промышленности в качестве загустителя
печатных красок при печати по хлопчатобумажным тканям кубовыми и азоидными
красителями. Однако применение нативного (немодифицированного) кукурузного
крахмала для этой цели имеет следующие недостатки: низкую загущающий
способность, приводящую к больщому расходу пищевого продукта на технические
цели; небольшую устойчивость во времени вследствие ретроградации крахмала;
необходимость пластификации крахмалного студня (для получения требующихся структурно
механических свойств) с помощью сильного механического перемешивания, а также
введения внутри и межструктурных пластификаторов (кислоты, велосита).
Пластификацию проводят на стадии разваривания клейстера для снижения предела
текучести структурированности и повышения степени тиксотропного восстановления
структуры студня при сдвиговых напряжениях.
Для устранения этих недостатков
нативного крахмала разработаны методы его модификации. Один из них -
этерификация крахмала с получением сложных и простых эфиров.
Авторы исследовали
печатно-технические свойства качественного модифицированного фосфатного
крахмала, представляющего собой сложный эфир крахмала и фосфорной кислоты [4].
Технология и нормативно-техническая документация на его изготовление
разработана НПО по крахмалопродуктам.
Фосфатный крахмал получают в
результате термической обработки при температуре 160-170°С смеси кукурузного
крахмала с ортофосфатнами, трирполифосфатами) натрия и карбамидом.
Свойства фосфатного крахмала и
исходного кукурузного существенно отличаются [4,5]. Их характеристика приведена
в табл. 1.
фосфатный крахмал текстильный
печатный
Таблица 1
|
Показатель
|
Крахмал
|
|
Кукурузный нативний
|
|
Влажность, %
|
13
|
13,5
|
|
Вязкость 3%-х студней, мПа∙с
|
30
|
32
|
|
Набухаемость, см3/г
|
0,7
|
2,3
|
|
Фосфор, % Общий Связанный
|
|
|
|
0,04
|
0,25
|
|
-
|
0,15
|
|
Зольность
|
0,2
|
0,8
|
|
рН среды
|
5,2
|
6,8
Студни фосфатного крахмала
отличается повышенной прозрачностью, и образуют при высыхании прозрачную
эластичную пленку.
Повышенная растворимость
фосфатного крахмала как свидетельствуют его более высокая набухаемость,
вязкость и прозрачность студней, приводит к увеличению загущающей способности
фосфатного крахмала по сравнению с нативным кукурузным.
Рис. 1. Завысмость
изменении вязкости крахмалфосфата от концентрации крахмала
На рис. 1 показана
концентрационная зависимость их вязкости (кривая 1 - крахмал фосфатный марки Б,
2 - нативный кукурузный). У студней из фосфатного крахмала по сравнению со студнями
из нативного крахмала тот же уровень вязкости достигается при пониженных (на
15%) концентрациях.
Следствие
повышенной растворимости фосфатного крахмала по сравнению с нативным -
изменение структурно-механических свойств студней. На рис. 2 представлены
кривые текучести с петлями гистерезиса 6%-х студней из фосфатного (кривая 1) и
нативного (кривая 2) кукурузного крахмала. Видно, что они характеризуются
тиксотропным течением, но имеют в 2 раза меньший предел текучести,
значительно меньшую структурированность и высокую степень тиксотропного
восстановления структуры. Кроме того, студни на основе фосфатного крахмала
устойчивы к ретроградации и практически не изменяют своих реологических свойств
в течение 4 дней.
Такое изменение
структурно-механических свойств указанных студней крахмала в результате его
этерификации позволяет использовать студни фосфатного крахмала без какой-либо
дополнительной пластификации в качестве загустителей печатных красок.
Исключение процесса пластификации студня с помощью кислот в случае фосфатного
крахмала ведет к его дополнительному сокращению расхода по сравнению с
нативным. С учетом повышенной вязкости студней и исключения процесса кислотной
деполимеризации крахмала расход фосфатного крахмала в процессе приготовления
загусток на 25% ниже по сравнению с расходом нативного крахмала.
Рис. 2. Зависимость
кривые текучести от напрежение сдвига
-фосфатный крахмал,
2-кукурузный крахмал
Фосфатный крахмал
испытали в лабораторных и производственных условиях при печати по
хлопчатобумажным тканям кубовыми, активными красителями и диазолями.
Исследования показали, что фосфатный крахмал представляет наибольший интерес
при использовании кубовых красителей и диазолей. В печати активными красителями
этот загуститель дает низкую интенсивность окраски вследствие низкой степени
этерификации крахмала.
В табл. 2
представлены сравнительные данные по определению печатно-технических свойств
9%-й загустки на основе фосфатного крахмала и типовой 12%-й загустки на основе
нативного кукурузного крахмала при печати кубовыми красителями и диазолями в
лабораторных условиях.
Из табл. 2 следует,
что фосфатный крахмал позволяет значительно повысить интенсивность окраски и
степень фиксации красителей при печати по хлопчатобумажным тканям кубовыми
красителями и диазолями.
Таблица 2
|
Краситель
|
Концентрация загустки, %
|
Степень фиксации красителя
|
Интенсивность окраски, К/S
|
|
Кубовый ярко-зеленый ЖП
|
9/12
|
12,44/11,12
|
|
Тиоиндиго ярко-розовый ЖП
|
9/12
|
79,2/75,5
|
7,62/6,30
|
|
Диазоль синий О
|
9/12
|
94,7/91,8
|
14,17/12,36
|
|
Диазоль алый К
|
9/12
|
93,3/91,5
|
9,92/9,07
|
Применение. В
числителях условных дробей приведены показатели для фосфатного крахмала, в
знаменателях - дня нативного.
Фосфатный
кукурузный крахмал испытали в производственных условиях Бухарские при печати
диазолями по хлопчатобумажный ткани). Печатали на печатных машинах с
гравированными валами фирмы «Элитекс». Были испытаны диазоли следующих марок:
синий О; темно-фиолетовый К, алый К, оранжевый О, коричневый О. Всего было
напечатано 100 тыс. м тканей.
Загустку
концентрации 9% на основе фосфатного крахмала готовили в отсутствие кислотных
расщепителей и велосита. Готовая загустка обладала высокой вязкостью,
пластичностью, однородной консистенцией. Для сравнения приготовили типовую 12%-ю
эагустку на основе немодифицированного крахмала с разваркой по традиционному
режиму в присутствии небольших количеств серной кислоты и введением велосита
для пластификации.
Производственные
испытания подтвердили данные лабораторных испытаний. Показано, что применение
фосфатного крахмала позволяет сократить расход этого препарата на 20-25%,
упростить технологию приготовления загустки, повысить интенсивность окраски,
особенно диазолем синим О. К особенностям фосфатного крахмала, относится
повышенная чувствительность загусток (на его основе) к микробиологической
деструкции, вследствие чего необходимо тщательно следить за чистотой
оборудования или применять антисептики.
Список
литературы
1. Отделка хлопчатобумажных тканей. Справочник. М.:
Лег-промбытиздат, 1991, т. 1, 432 с.
. Ларин О.В., Липатова И.М., Макарова Л.И., Морыганов А.П.
. Белокурова О.А., Щеглова Т.Л., Мельников Б.Н. Там же, 1999,
№5, с. 46.50.
4. Химия и технология крахмала / Под
ред. Р.Л. Уистлера, Э.Ф. Пашаля. М., 1975.
. Жушман А.И., Коптелова Е.К. Опыт
производства и применения модифицированных крахмалов в кондитерской и
хлебопекарной промышленности // Обзор, информ. ЦНИИТЭИпищепром. 1984. Вып. 4.
Похожие работы на - Физико-химические свойства композиций на основе крахмала модифицированного с фосфатными соединениями
|