一种生物质上浆剂及其制备方法
阅读说明：本技术 一种生物质上浆剂及其制备方法 (Biomass sizing agent and preparation method thereof ) 是由 徐有琦 于 2019-09-03 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种生物质上浆剂及其制备方法,所述的生物质上浆剂由如下重量份数的原料组成：生物质淀粉成分10～25份、生物质蛋白成分4～10份、天然植物精油0.1～2份、生物质改性助剂0.5～1.5份、活性菌0.01～0.2份、天然溶剂100～250份。本发明的生物质上浆剂主要采用生物质淀粉和蛋白复配而得,环境友好可降解,加上植物精油和活性菌的自然发酵的协同作用,使其上浆性能优异,具有良好的粘附性和流动性,对纤维和面料的适应性好,退浆方便彻底,并兼有抗菌和抗静电效果。(The invention discloses a biomass sizing agent and a preparation method thereof, wherein the biomass sizing agent is prepared from the following raw materials in parts by weight: 10-25 parts of biomass starch component, 4-10 parts of biomass protein component, 0.1-2 parts of natural plant essential oil, 0.5-1.5 parts of biomass modification auxiliary agent, 0.01-0.2 part of active bacteria and 100-250 parts of natural solvent. The biomass sizing agent is mainly prepared by compounding biomass starch and protein, is environment-friendly and degradable, and has the synergistic effect of natural fermentation of plant essential oil and active bacteria, so that the sizing agent has excellent sizing performance, good adhesion and fluidity, good adaptability to fibers and fabrics, convenient and thorough desizing, and antibacterial and antistatic effects.)
技术领域
本发明属于织造助剂技术领域，更具体是涉及一种生物质上浆剂及其制备方法。
背景技术
经纱上浆简称浆纱，指在织造前使用高分子糊状物对经纱进行包覆的处理过程，而在此过程中使用的高分子糊料则常被称为浆料或上浆剂。上浆后经纱的耐磨性、平滑性、强力和抱合力等明显提高，织造时的断头率大大减少，改善了纺织品的质量和性能，因此，经纱上浆在织造工艺乃至纺织行业中都占有极其重要的地位。
传统上浆剂多为单一种类的淀粉或聚乙烯醇等，性能稍差，有的粘附性不够好，有的流动性较差，有的则是退浆不方便、粘度难控制，并且普遍有在合成纤维纱线上使用的效果不好的缺陷。后来又对此进行了变性、改良，使上浆剂的性能有所提高，但制备工艺繁琐，反应限制条件较多，成品的质量稳定性不理想。因此，如何开发采用多种生物质原料复配、对纤维和面料的适应性广、退浆方便彻底、工艺简单且质量稳定的上浆剂成为织造工艺的急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生物质上浆剂及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种生物质上浆剂，其特征在于：所述生物质上浆剂包括如下重量份数的原料：生物质淀粉成分10～25份、生物质蛋白成分4～10份、天然植物精油0.1～2 份、生物质改性助剂0.5～1.5份、活性菌0.01～0.2份、水100～250份。
作为本发明所述的生物质上浆剂的一种优选方案：所述的生物质淀粉成分包括但不限于玉米淀粉、小麦淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉、甘薯淀粉、氧化淀粉中的任一种或两种及其以上的组合物。
作为本发明所述的生物质上浆剂的一种优选方案：所述的生物质蛋白成分包括但不限于大豆蛋白、鸡蛋白、乳清蛋白、酪蛋白中的任一种或两种及其以上的组合物。
作为本发明所述的生物质上浆剂的一种优选方案：所述的天然植物精油包括但不限于甜橙油、桉叶油、薰衣草精油、橘皮精油、迷迭香精油中的任一种或两种及其以上的组合物。
作为本发明所述的生物质上浆剂的一种优选方案：所述的生物质改性助剂为小苏打、白醋、蔗糖、食盐的组合物。
作为本发明所述的生物质上浆剂的一种优选方案：所述的活性菌包括但不限于粘液放线菌、铜绿假单胞菌、鼠李糖乳杆菌、粘细菌中的任一种或两种及其以上的组合物。
进一步地，所述的生物质上浆剂的制备方法，其特征在于，具体步骤包括：
对容器进行消毒，向容器中加入生物质淀粉成分4～10份、生物质蛋白成分 4～10份、生物质改性助剂0.5～1.5份、水80～200份，使溶液pH值调整至4～9 之间，水浴加热使溶液升温至65～80℃并在180～300rpm下搅拌120～180min后，停止加热和搅拌，密封静置20～30min；
继续向静置后溶液中加入活性菌0.01～0.2份，并于适宜环境下培养2～4d，再加入剩余的生物质淀粉成分6～15份、天然植物精油0.1～2份、水20～50份，水浴加热使溶液升温至65～80℃并在400～800rpm下搅拌25～35min，即得生物质上浆剂。
进一步地，所述的生物质淀粉成分的粒径范围为30～150μm，平均粒径为 80μm。
进一步地，所述的生物质蛋白成分的粒径范围为15～75μm，平均粒径为40 μm。
进一步地，所述的适宜环境是常压下隔绝杂菌的无氧或有氧环境，温度在 25～60℃之间，具体环境因所添加活性菌的种类不同而有所差别。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明的生物质上浆剂原料全部取自生物，天然无害，制备过程无需合成或变性、接枝等化学工艺反应，而以活性菌的自然发酵代替，节能减排，步骤简单。
2、本发明的生物质上浆剂，由于其制备过程主要依靠活性菌的自然发酵，并且发酵时的环境条件根据活性菌种类的不同而方便可控，易于重复，因此所得上浆剂的质量稳定，效果差异很小，不仅粘附性强，流动性好，粘度易控，还意外获得了一定的抗菌性能，这进一步保证了生物质上浆剂的稳定性和附加功能。
3、本发明的生物质上浆剂通过生物质淀粉成分和生物质蛋白成分的合理复配，显著提高了浆纱后纱线的强力，并且其纤维及面料适应性远远好于只用一类成分的上浆剂，这说明生物质淀粉成分和生物质蛋白成分之间产生了协同增效的作用。进一步地，生物质淀粉成分需经过两次才添加完毕，即一次在活性菌发酵前添加，一次在活性菌发酵后添加，实验证实，只有采用这种添加次序及比例，才能使生物质上浆剂兼顾良好的粘附性和流动性。
4、本发明的生物质上浆剂，活性菌发酵后消耗了部分生物质淀粉成分和生物质蛋白成分，同时产生了有利于提高上浆剂粘附性、提高经纱强力的粘液物质及一些无法确定机理的活性酶等，它们与剩余的生物质淀粉成分、生物质蛋白成分、后来添加的生物质淀粉成分共同作用，赋予了生物质上浆剂优异的浆料性能。
5、本发明的生物质上浆剂，活性菌发酵后还产生了一些天然表面活性剂，令人意外地是，实验证实，它们与后来添加的天然植物精油之间产生了很好的协同增效作用，不仅使精油微乳化，分散更加稳定，还赋予了生物质上浆剂一定的抗菌和抗静电性能。
6、本发明的生物质上浆剂，其生物质改性助剂不仅具有调节pH值的功能，还出人意料的具有促进活性菌繁殖增长的效果，因此活性菌的健康发酵是活性菌、生物质淀粉成分、生物质蛋白成分、生物质改性助剂等以合适比例在水中协同作用的结果，各成分的配比必须平衡稳定才能使活性菌的发酵得以稳步进行。
7、本发明的生物质上浆剂，由于其粘度易控，亲水易溶，故退浆方便快捷，节约能源消耗。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
测试方法
抗静电性能测试：棉纱经过生物质上浆剂上浆、织造并直到完成退浆工艺后，通过参照SJ20524-1995，使用VICTOR 189型数字多用表来测定所得面料表面电阻率。
抗菌性能测试：棉纱经过生物质上浆剂上浆、织造并直到完成退浆工艺后，采用烧瓶振荡法，通过其对于阴性革兰氏大肠杆菌的抗菌效果来衡量，实验结果为三次测量的平均数值。
实施例1
对容器进行消毒，向容器中加入玉米淀粉4份、小麦淀粉3份、大豆蛋白5 份、乳清蛋白2份、小苏打0.25份、白醋0.3份、蔗糖0.4份、食盐0.05份、水140份，使溶液pH值调整至6.5左右，水浴加热使溶液升温至72℃并在240 rpm下搅拌150min后，停止加热和搅拌，密封静置25min；
继续向静置后溶液中加入粘液放线菌0.07份、铜绿假单胞菌0.03份，并于常压常温、有氧且隔绝杂菌的条件下培养3d，再加入玉米淀粉6份、小麦淀粉 4.5份、甜橙油0.6份、薰衣草精油0.4份、水35份，水浴加热使溶液升温至72℃并在600rpm下搅拌30min，即得生物质上浆剂。
测试结果：所得生物质上浆剂对棉、麻、丝、毛、涤纶、锦纶、氨纶等各类纱线及面料的浆纱性能均很好，粘附性强，流动性好，且退浆后所得面料对菌类的抑制率达到99.2％，表面电阻率为2.45×109Ω。
实施例2
对容器进行消毒，向容器中加入玉米淀粉4.5份、木薯淀粉2.5份、大豆蛋白5份、酪蛋白2.5份、小苏打0.27份、白醋0.3份、蔗糖0.4份、食盐0.05份、水140份，使溶液pH值调整至6.8左右，水浴加热使溶液升温至72℃并在240 rpm下搅拌150min后，停止加热和搅拌，密封静置25min；
继续向静置后溶液中加入粘细菌0.06份、铜绿假单胞菌0.04份，并于常压常温、有氧且隔绝杂菌的条件下培养3d，再加入玉米淀粉6.25份、木薯淀粉 3.75份、甜橙油0.65份、桉叶油0.35份、水35份，水浴加热使溶液升温至72℃并在600rpm下搅拌30min，即得生物质上浆剂。
测试结果：所得生物质上浆剂对棉、麻、丝、毛、涤纶、锦纶、氨纶等各类纱线及面料的浆纱性能均很好，粘附性强，流动性好，且退浆后所得面料对菌类的抑制率达到99.3％，表面电阻率为2.48×109Ω。
实施例3
对容器进行消毒，向容器中加入玉米淀粉5份、马铃薯淀粉2份、大豆蛋白5份、乳清蛋白2份、小苏打0.28份、白醋0.25份、蔗糖0.4份、食盐0.05 份、水140份，使溶液pH值调整至7.2左右，水浴加热使溶液升温至72℃并在 240rpm下搅拌150min后，停止加热和搅拌，密封静置25min；
继续向静置后溶液中加入鼠李糖乳杆菌0.1份，并于常压常温、无氧且隔绝杂菌的条件下培养3d，再加入玉米淀粉7.5份、马铃薯淀粉3份、甜橙油0.6 份、薰衣草精油0.4份、水35份，水浴加热使溶液升温至72℃并在600rpm下搅拌30min，即得生物质上浆剂。
测试结果：所得生物质上浆剂对棉、麻、丝、毛、涤纶、锦纶、氨纶等各类纱线及面料的浆纱性能均很好，粘附性强，流动性好，且退浆后所得面料对菌类的抑制率达到99.0％，表面电阻率为2.42×109Ω。
对照例1
对容器进行消毒，向容器中加入玉米淀粉4份、小麦淀粉3份、大豆蛋白5 份、乳清蛋白2份、小苏打0.25份、白醋0.3份、蔗糖0.4份、食盐0.05份、水140份，使溶液pH值调整至6.5左右，水浴加热使溶液升温至72℃并在240 rpm下搅拌150min后，停止加热和搅拌，密封静置25min；
继续向静置后溶液中加入玉米淀粉6份、小麦淀粉4.5份、甜橙油0.6份、薰衣草精油0.4份、水35份，水浴加热使溶液升温至72℃并在600rpm下搅拌 30min，即得生物质上浆剂(与实施例1相比没有添加活性菌，未经过发酵)。
测试结果：所得生物质上浆剂对棉、麻、毛纱线及面料的浆纱性能一般，对涤纶、锦纶、氨纶等纱线及面料的浆纱性能较差，粘附性一般，流动性较差，且退浆后所得面料对菌类的抑制率只有46.3％，表面电阻率为8.71×1012Ω。
对照例2
对容器进行消毒，向容器中加入玉米淀粉10份、小麦淀粉7.5份、大豆蛋白5份、乳清蛋白2份、小苏打0.25份、白醋0.3份、蔗糖0.4份、食盐0.05 份、水140份，使溶液pH值调整至6.5左右，水浴加热使溶液升温至72℃并在 240rpm下搅拌150min后，停止加热和搅拌，密封静置25min(与实施例1相比生物质淀粉成分只一次性在发酵前添加完毕)；
继续向静置后溶液中加入粘液放线菌0.07份、铜绿假单胞菌0.03份，并于常压常温、有氧且隔绝杂菌的条件下培养3d，再加入甜橙油0.6份、薰衣草精油0.4份、水35份，水浴加热使溶液升温至72℃并在600rpm下搅拌30min，即得生物质上浆剂。
测试结果：所得生物质上浆剂对棉、麻、丝、毛、涤纶、锦纶、氨纶等各类纱线及面料的浆纱性能均较好，粘附性较强，但流动性一般，且退浆后所得面料对菌类的抑制率达到94.7％，表面电阻率为7.30×109Ω。
对照例3
对容器进行消毒，向容器中加入玉米淀粉8份、小麦淀粉6份、小苏打0.25 份、白醋0.3份、蔗糖0.4份、食盐0.05份、水140份，使溶液pH值调整至6.5 左右，水浴加热使溶液升温至72℃并在240rpm下搅拌150min后，停止加热和搅拌，密封静置25min(与实施例1相比未添加生物质蛋白成分，并按比例换为生物质淀粉成分)；
继续向静置后溶液中加入粘液放线菌0.07份、铜绿假单胞菌0.03份，并于常压常温、有氧且隔绝杂菌的条件下培养3d，再加入玉米淀粉6份、小麦淀粉 4.5份、甜橙油0.6份、薰衣草精油0.4份、水35份，水浴加热使溶液升温至72℃并在600rpm下搅拌30min，即得生物质上浆剂。
测试结果：所得生物质上浆剂对棉、麻、毛纱线及面料的浆纱性能较好，对涤纶、锦纶、氨纶等纱线及面料的浆纱性能很差，粘附性较好，流动性较好，且退浆后所得面料对菌类的抑制率为78.4％，表面电阻率为6.52×109Ω。
对照例4
对容器进行消毒，向容器中加入玉米淀粉4份、小麦淀粉3份、大豆蛋白5 份、乳清蛋白2份、小苏打0.25份、白醋0.3份、蔗糖0.4份、食盐0.05份、水140份，使溶液pH值调整至6.5左右，水浴加热使溶液升温至72℃并在240 rpm下搅拌150min后，停止加热和搅拌，密封静置25min；
继续向静置后溶液中加入粘液放线菌0.07份、铜绿假单胞菌0.03份，并于常压常温、有氧且隔绝杂菌的条件下培养3d，再加入玉米淀粉6份、小麦淀粉 4.5份、水36份，水浴加热使溶液升温至72℃并在600rpm下搅拌30min，即得生物质上浆剂(与实施例1相比未添加天然植物精油，以水代替)。
测试结果：所得生物质上浆剂对棉、麻、丝、毛、涤纶、锦纶、氨纶等各类纱线及面料的浆纱性能均很好，粘附性强，流动性较好，但退浆后所得面料对菌类的抑制率只有21.8％，表面电阻率为6.36×1013Ω。
综上，本发明的生物质上浆剂，由于其制备过程主要依靠活性菌的自然发酵，并且发酵时的环境条件根据活性菌种类的不同而方便可控，易于重复，因此所得上浆剂的质量稳定，效果差异很小，不仅粘附性强，流动性好，粘度易控，还意外获得了一定的抗菌性能，这进一步保证了生物质上浆剂的稳定性和附加功能。
本发明的生物质上浆剂通过生物质淀粉成分和生物质蛋白成分的合理复配，显著提高了浆纱后纱线的强力，并且其纤维及面料适应性远远好于只用一类成分的上浆剂，这说明生物质淀粉成分和生物质蛋白成分之间产生了协同增效的作用。进一步地，生物质淀粉成分需经过两次才添加完毕，即一次在活性菌发酵前添加，一次在活性菌发酵后添加，实验证实，只有采用这种添加次序及比例，才能使生物质上浆剂兼顾良好的粘附性和流动性。
本发明的生物质上浆剂，活性菌发酵后消耗了部分生物质淀粉成分和生物质蛋白成分，同时产生了有利于提高上浆剂粘附性、提高经纱强力的粘液物质及一些无法确定机理的活性酶等，它们与剩余的生物质淀粉成分、生物质蛋白成分、后来添加的生物质淀粉成分共同作用，赋予了生物质上浆剂优异的浆料性能。本发明的生物质上浆剂，活性菌发酵后还产生了一些天然表面活性剂，令人意外地是，实验证实，它们与后来添加的天然植物精油之间产生了很好的协同增效作用，不仅使精油微乳化，分散更加稳定，还赋予了生物质上浆剂一定的抗菌和抗静电性能。
本发明的生物质上浆剂，其生物质改性助剂不仅具有调节pH值的功能，还出人意料的具有促进活性菌繁殖增长的效果，因此活性菌的健康发酵是活性菌、生物质淀粉成分、生物质蛋白成分、生物质改性助剂等以合适比例在水中协同作用的结果，各成分的配比必须平衡稳定才能使活性菌的发酵得以稳步进行。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。