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.

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.

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. 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

Как видно из табл. 1, вязкость студней, определенная при теипературе 20 ⁰С на вискозиметре ВПЖ-1 у фосфатного крахмала выше, чем у исходного, набухаемость гранул увеличивается при этерификации более чем в 3 раза. В результате добавления карбамида увеличивается содержание общего азота (до 0,5%).

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

1-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

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.

1. Отделка хлопчатобумажных тканей. Справочник. М.: Лег-промбытиздат, 1991, т. 1, 432 с.

2. Ларин О. В., Липатова И. М., Макарова Л. И., Морыганов А.П.

Изв. высш. учеб. заведений. Технология текст. пром-сти, 1999, № 4, с. 69.75.

3. 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.

5. Жушман А. И., Коптелова Е. К. Опыт производства и применения модифицированных крахмалов в кондитерской и хлебопекарной промышленности // Обзор, информ. ЦНИИТЭИпищепром. 1984. Вып. 4.