松香酯中性施胶剂组成与性能的有机概念图分析

图1　松香酯与松香配比对施胶性能影响
　Fig.1　Effects of the weight ratio of rosin ester and rosin on sizability
―□―松香酯Ⅰrosin ester Ⅰ；―□―松香酯Ⅱrosin
ester Ⅱ;―■―松香酯Ⅲrosin ester Ⅲ

　　由图1可见，各种施胶剂中松香酯含量在40 %范围内，随酯含量的增加，施胶度上升，这与松香酯加入后，施胶剂疏水性增强是一致的。然而，进一步增加松香酯含量，在超过50 %后，随施胶剂中松香酯含量增加，施胶度明显降低。在松香酯单独施胶时，其施胶度最低。显然，这一现象与施胶剂疏水性增大是不一致的。松香酰胺进行中性施胶的研究也表明了相似的情况^{［12～14］}。这种现象至今尚未有充分的研究与解释。有的研究者^［15］认为松香衍生物由于疏水性增大，导致其在亲水的纤维表面分布不均匀，而使松香衍生物施胶效果降低。胶料在纤维表面的均匀分布对施胶效率产生重要影响，但施胶剂结构的疏水性并不一定直接影响胶料在纤维上的分布性能，因为疏水性的施胶剂是经乳化后以胶粒的形式分布于纤维上，胶粒表面是亲水的。例如AKD与ASA等中性施胶剂具有很高的施胶效率，而其分子结构具有更大的疏水性。在施胶中，施胶剂分子必须与纤维产生某种形式的结合，才能最终留着于纤维上，产生施胶效果。对于定着型施胶剂来说，需要通过媒介物质与纤维相结合。在松香酸性施胶的场合，松香酸的羧基提供了与铝离子配位的基团，而对于松香衍生物，其电中性结构使其缺少与铝离子配位的基团。因此，松香酯类的衍生物可能的施胶机理为：松香酯在乳化中与松香酸分子共同形成胶料粒子，而松香的羧基为胶料粒子提供了与纤维结合的配位基团。因此，松香与松香酯的配合对于松香酯在纤维上的定着发挥至关重要的作用，从而影响松香酯的施胶效果。在对松香酯施胶条件的研究中^［16］，矾土表现出对施胶效果的显著影响，也佐证了这一施胶机理的推断。
2.3　施胶剂在有机概念图中位置与施胶性能关系
　　按照以上机理，松香酸提供了与纤维结合的基团，但同时降低了施胶剂的疏水性能，因此，在酯与酸的配合中，应存在一适宜的关系。以有机概念图为基础，进一步分析施胶剂有机性及无机性与施胶效果的关系，以探求其内在规律，如图2所示。

图2　施胶剂在I-O图中位置与施胶性能关系
　Fig.2　The relations between position of sizing agents in I-O diagram and sizabilities

　　松香酯结构不同，所组成的施胶剂在有机概念图中的位置不同，即有不同的I与O值，并随施胶剂组成变化而变化。由图2可见，各组施胶剂不同的I与O值对应不同的施胶度，但各组施胶剂在最高的施胶度下，其I与O值的位置分布构成一个近似线状的狭窄区域。说明各组施胶剂均在一个相近的I/O比值范围内取得较好的施胶效果。图3进一步表明了施胶剂的I/O值与施胶度的联系。三种松香酯施胶剂在I/O值0.36～0.41范围内取得最大的施胶度。这一结果表明松香酯施胶剂需要在一个适宜的疏水亲水平衡下取得最好的施胶效果。其中，亲水性与疏水性分别赋予施胶剂留着于纤维上及提高纤维表面憎液性的功能。

图3　施胶剂I/O值与施胶度关系
　Fig.3　The relation between I/O value of sizes and sizing degree
―◆―松香十二醇酯rosin dodecanol ester;―▲―松香乙
二醇酯rosin glycol ester;―○―松香丙三醇酯rosin
glycerin ester

3　结论
3.1　松香酯化后，其分子结构的疏水性变化与其分子结构的I/O值呈良好的规律，随酯分子结构的I/O值减小，酯的疏水性增大。
3.2　松香酯中性施胶剂、松香中性施胶剂松香与酯的配比对施胶性能有重要的影响，各种松香酯均与松香在一定的配比下取得最大的施胶效果。
3.3　松香酯与松香组成的中性施胶剂，其施胶效率与组成的I/O值存在规律的联系，不同结构的三种松香酯施胶剂，均在很相近的I/O值范围内取得最高施胶水平。表明施胶剂存在一个适宜的疏水亲水平衡，使施胶剂具有在纤维上留着及赋予纤维表面憎液性的功能。

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