漿液粘度是漿紗工序中一個(gè)重要的工藝參數(shù)。在上漿過(guò)程中，漿液粘度的大小不僅會(huì)影響上漿率，而且還會(huì)影響漿液浸透與被覆的比例，從而影響漿紗質(zhì)量。因此，紡織廠的工程技術(shù)人員十分關(guān)注漿液粘度這一指標(biāo)，并要經(jīng)常進(jìn)行測(cè)定與檢驗(yàn)。如何正確測(cè)定各種漿料的漿液粘度，使得測(cè)試數(shù)據(jù)重復(fù)性和可比性好，已成為紡織廠漿料質(zhì)量檢測(cè)和漿料生產(chǎn)廠產(chǎn)品質(zhì)量把關(guān)中的重要問(wèn)題。

　　以下著重討論的是淀粉類（包括變性淀粉）漿料漿液粘度測(cè)定中的有關(guān)問(wèn)題。目前，國(guó)內(nèi)紡織行業(yè)雖對(duì)淀粉漿的粘度測(cè)定條件和測(cè)試方法作出了一些規(guī)定，但仍存在著同一產(chǎn)品漿料生產(chǎn)廠和紡織廠各自測(cè)定的粘度值有一定差異的問(wèn)題。為了進(jìn)一步提高淀粉漿粘度測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可比性，有必要對(duì)影響淀粉漿粘度測(cè)定值的有關(guān)因素進(jìn)行較為系統(tǒng)的探討，從而使得測(cè)試方法更加規(guī)范化。

　　1 淀粉漿的流體屬性

　　粘度是表征流體流動(dòng)時(shí)所受內(nèi)摩擦阻力大小的物理量，是流體在受剪切應(yīng)力作用時(shí)表現(xiàn)出的特性。當(dāng)流體在剪切應(yīng)力作用下的流變行為可用牛頓流體公式R=G#?C來(lái)描述，即粘度G不隨剪切應(yīng)力R和剪切速率？C的大小而改變，始終保持常數(shù)的流體稱為牛頓流體。低分子液體和高分子的稀溶液（濃度接近零時(shí)）屬于這一類。凡是不符合牛頓流體公式的流體，統(tǒng)稱為非牛頓流體。上漿工程中應(yīng)用的漿液就屬于這一類。對(duì)于非牛頓流體，在剪切應(yīng)力RS作用下的流變行為，通常用指數(shù)律經(jīng)驗(yàn)公式RS=*#?Cn描述。式中K是/材料0常數(shù)，n是表征偏離牛頓流動(dòng)程度的指數(shù)。當(dāng)n<1時(shí)為假塑性非牛頓流體，其粘度隨剪切頻率的增加而減��；當(dāng)n>1時(shí)為脹塑性非牛頓流體，其粘度隨剪切頻率的增加而升高。為了實(shí)際工作的方便，對(duì)非牛頓流體還定義了表觀粘度Ga=K#?Cn-1的概念，以與牛頓流體公式作類比，這樣指數(shù)律經(jīng)驗(yàn)公式可寫成RS=Ga#?C。由此可見(jiàn)，表觀粘度Ga為剪切頻率的函數(shù)，而不是一個(gè)常數(shù)。在上漿工程中通常所測(cè)定的正是隨剪切頻率變化的表觀粘度（簡(jiǎn)稱粘度）。表觀粘度還具有對(duì)時(shí)間的依賴性，按流體粘度隨流動(dòng)時(shí)間的變化不同，分為觸變性流體和流凝性流體。前者的粘度隨流動(dòng)時(shí)間的延長(zhǎng)而下降，后者則相反。發(fā)生這種變化的主要原因是流體受剪切作用后，內(nèi)部物理結(jié)構(gòu)的瓦解與恢復(fù)。

　　由上述流體基本類型的粘度特性和對(duì)漿液粘度的實(shí)際測(cè)定可知，淀粉漿液是屬于假塑性非牛頓流體，其粘度（表觀粘度）隨剪切頻率的增加而下降，從粘度對(duì)時(shí)間的依賴性看，淀粉漿液為觸變性流體，粘度隨流動(dòng)時(shí)間延長(zhǎng)而下降。弄清淀粉漿液的流體屬性，對(duì)提高淀粉漿粘度測(cè)定的準(zhǔn)確性大有好處。

　　2 影響淀粉漿粘度測(cè)定值的因素

　　影響淀粉漿粘度測(cè)定值的因素較多，可分為兩大類，一類為內(nèi)在因素，如平均分子量大小、分子鏈形狀、直鏈和支鏈淀粉含量比例等；另一類為外界因素，如淀粉漿的濃度、溫度、攪拌程度、煮漿時(shí)間等。前者主要與一定條件下粘度的大小有關(guān)，后者則涉及到測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性和可比性。

　　我們?cè)诖擞懻摰氖菍?duì)淀粉漿粘度測(cè)定值有影響的諸因素。

　　2.1 漿液濃度

　　濃度是影響漿液粘度的重要因素，漿液濃度增加，粘度隨之上升，然而不同種類的漿料其粘度隨濃度上升的規(guī)律是不同的。試驗(yàn)測(cè)得幾種變性淀粉的濃度與粘度的關(guān)系曲線如圖1,可見(jiàn)淀粉漿粘度隨濃度的增加是呈指數(shù)關(guān)系上升。在淀粉漿粘度測(cè)定中規(guī)定濃度為6%,這一濃度不論在哪種變性淀粉和何種粘度規(guī)格中，均已處在濃度~粘度曲線上升較快的區(qū)域，即使?jié)舛扔休^小的偏差，也會(huì)給粘度的測(cè)定值帶來(lái)較明顯的影響。

　　因此漿液濃度配制的準(zhǔn)確與否至關(guān)重要。在檢測(cè)中為保證漿液濃度的配制正確，要做到三個(gè)準(zhǔn)確，即淀粉的含水率測(cè)定準(zhǔn)確、樣品的稱重計(jì)算和稱量準(zhǔn)確、加水量準(zhǔn)確。

　　圖1 淀粉漿濃度與粘度關(guān)系曲線

　　2.2 漿液溫度

　　溫度對(duì)漿液粘度影響的普遍規(guī)律為溫度升高，粘度有所降低。這主要是因?yàn)闇囟壬�高時(shí)，分子的熱運(yùn)動(dòng)加劇，分子間作用力減弱，從而使?jié){液粘度下降。在淀粉漿的粘度測(cè)定中規(guī)定溫度為95℃,這里包含兩層意思，一是指漿液調(diào)制時(shí)的煮漿溫度為95℃,并在此溫度下保溫?zé)��? h;二是指測(cè)定時(shí)粘度測(cè)定器的溫度為95℃。在粘度的檢測(cè)中這兩方面的溫度都應(yīng)把握好，否則會(huì)給測(cè)試結(jié)果帶來(lái)影響，其中后者的影響較明顯些，因?yàn)閺恼{(diào)漿的三頸燒瓶中取樣放進(jìn)測(cè)定器的過(guò)程中漿液溫度會(huì)降低，若測(cè)定器溫度達(dá)不到95℃,檢測(cè)結(jié)果就會(huì)有偏差，尤其是酸解淀粉等有凝凍性，差值較大些。表1為在不同溫度條件下測(cè)得的粘度值數(shù)據(jù)。

　　表1 不同測(cè)定器溫度下的粘度值

　　2.3 攪拌速度

　　煮漿過(guò)程中的攪拌作用主要是使?jié){液中的各種成分均勻混合，不出現(xiàn)沉淀，同時(shí)也是為了加熱均勻。攪拌過(guò)程是液體受剪切作用的過(guò)程，攪拌速度的快慢實(shí)質(zhì)上就是剪切頻率的大小。由淀粉漿的流體屬性可知，其粘度與剪切頻率有關(guān)。然而煮漿時(shí)的攪拌速度與測(cè)定時(shí)的剪切頻率是影響粘度測(cè)定值的兩個(gè)不同的方面。目前測(cè)定淀粉漿粘度時(shí)統(tǒng)一使用的儀器是NDJ-79型旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)，通常淀粉漿均采用第？單元測(cè)定器、1號(hào)轉(zhuǎn)筒測(cè)定，轉(zhuǎn)速為750 rPmin,在此條件下測(cè)定時(shí)的剪切頻率約為2000 s-1,這一數(shù)值是不變的。容易發(fā)生變化的是煮漿過(guò)程中的攪拌速度，人們往往忽視了這一點(diǎn)。淀粉漿粘度測(cè)定方法中規(guī)定，煮漿時(shí)的攪拌速度為120 rPmin,但在試驗(yàn)中往往出現(xiàn)由于攪拌器的恒轉(zhuǎn)矩性能較差而使轉(zhuǎn)速大大超過(guò)的現(xiàn)象。煮漿時(shí)攪拌速度的快慢對(duì)淀粉漿粘度的影響究竟有多大？通過(guò)對(duì)幾種變性淀粉在不同攪拌速度下煮漿后的粘度進(jìn)行測(cè)定，得到如表2所示的結(jié)果。不同攪拌速度下粘度的相對(duì)變化率見(jiàn)表3、表4。

　　表2 不同攪拌速度下粘度的測(cè)定值

　　表3 300 rPmin攪拌速度下的粘度變化率

　　表4 500 rPmin攪拌速度下的粘度變化率

　　由表2、表3、表4結(jié)果可見(jiàn)，煮漿時(shí)的攪拌速度對(duì)各種淀粉漿的粘度均有一定影響，影響程度因淀粉產(chǎn)品種類而異，但都表現(xiàn)出煮漿時(shí)攪拌速度越快，粘度下降的變化率越大的特性。這主要是與淀粉漿的流體特性及溶液性質(zhì)有關(guān)。淀粉顆粒在水中膨脹糊化后的分散狀態(tài)為多分子集合體和顆粒碎片，攪拌速度越快、時(shí)間越長(zhǎng)，淀粉漿的物理結(jié)構(gòu)變化越大，即分子集合體變小，碎片更細(xì)，這就使粘度發(fā)生變化而降低。因此，在淀粉漿的粘度測(cè)定中，保持規(guī)定的攪拌速度是非常必要的。

　　2.4 升溫速度

　　在煮漿過(guò)程中加熱的快慢直接關(guān)系到漿液的升溫速度，通過(guò)對(duì)幾種不同粘度規(guī)格的酸解淀粉和其他變性淀粉，在不同升溫速度下煮漿，到達(dá)95℃保溫1 h后粘度的測(cè)定（見(jiàn)表5）可知，不同升溫速度下煮漿，漿液粘度的絕對(duì)誤差在0.5 mPa#s以內(nèi)，且無(wú)變化規(guī)律。因此可以認(rèn)為升溫速度的快慢不致對(duì)粘度產(chǎn)生影響。事實(shí)上升溫速度快慢主要與漿液到達(dá)95℃的過(guò)程中受攪拌的次數(shù)有關(guān)，當(dāng)?shù)矸蹪{的溫度在糊化溫度以下時(shí)，由于淀粉顆粒尚未糊化，攪拌作用的強(qiáng)弱對(duì)粘度不會(huì)產(chǎn)生影響，只有在淀粉開(kāi)始糊化到漿液溫度達(dá)到95℃這段時(shí)間里的攪拌作用才可能影響粘度。但在這段時(shí)間里因升溫速度不同而引起的受攪拌次數(shù)（120 rPmin的情況下）的差異是有限的。

　　需要提醒的是，在做粘度測(cè)定的試驗(yàn)時(shí)，三頸燒瓶放入水浴時(shí)水浴的溫度不能超過(guò)50℃,以防止溫差過(guò)大而造成三頸燒瓶?jī)?nèi)淀粉漿局部糊化而致使?jié){液不均勻。

　　表5 不同升溫速度下漿液的粘度值

　　2.5 讀數(shù)時(shí)間

　　在淀粉漿粘度測(cè)定中我們還發(fā)現(xiàn)，從儀器上讀數(shù)的時(shí)間不同會(huì)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生一定影響。表6為測(cè)定時(shí)儀器開(kāi)啟后指針?lè)�(wěn)定作為0 s讀得的數(shù)值以及30 s、60 s時(shí)讀得的數(shù)值。表7為儀器不同開(kāi)啟次數(shù)指針?lè)�(wěn)定即讀數(shù)的結(jié)果。

　　表6 不同讀數(shù)時(shí)間的粘度值

　　表7 儀器開(kāi)啟次數(shù)與粘度測(cè)定值

　　可見(jiàn)不同讀數(shù)時(shí)間對(duì)測(cè)試結(jié)果有影響。因此，為使測(cè)試數(shù)據(jù)有可比性，規(guī)定讀數(shù)時(shí)間是必要的。根據(jù)儀器操作說(shuō)明及實(shí)際測(cè)試中的體會(huì)，我們認(rèn)為第二次開(kāi)啟儀器指針?lè)�(wěn)定即讀數(shù)是合適的。理由為：第一次開(kāi)啟儀器的作用是調(diào)整轉(zhuǎn)筒中心，并使測(cè)定器內(nèi)漿液溫度均勻并達(dá)到95℃,這樣第二次開(kāi)啟儀器后讀數(shù)便較準(zhǔn)確，若開(kāi)啟次數(shù)再增加，則漿液在約2000 s-1的剪切頻率下，結(jié)構(gòu)粘度會(huì)進(jìn)一步發(fā)生變化。

　　2.6 儀器誤差

　　在淀粉漿粘度測(cè)定方法中統(tǒng)一使用的儀器為同濟(jì)大學(xué)生產(chǎn)的NDJ-79型旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)，該儀器具有操作方便，測(cè)量范圍廣的特點(diǎn)。但該種儀器的儀器誤差究竟怎樣呢？我們分別用1996年12月和1997年9月購(gòu)進(jìn)的兩臺(tái)儀器對(duì)同一試樣在同一條件下進(jìn)行測(cè)定，所得的對(duì)比數(shù)據(jù)列于表8。

　　由表8可知存在著儀器誤差，但其差值不受粘度大小影響，基本保持一致，試驗(yàn)所用的兩臺(tái)儀器之間存在的誤差基本為1 mPa#s（第？單元1號(hào)轉(zhuǎn)筒）。為盡量減少儀器誤差對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)的影響，建議該儀器的使用單位，按照規(guī)定每?jī)赡陮�儀器送制造廠校正一次，同時(shí)不可忽視測(cè)試前儀器的校零。

　　表8 兩臺(tái)儀器測(cè)試數(shù)據(jù)的對(duì)比

　　2.7 水質(zhì)的影響

　　測(cè)定淀粉漿粘度時(shí)調(diào)漿用水的質(zhì)量也會(huì)影響粘度，尤其是水的pH值影響程度較為嚴(yán)重。雖然測(cè)定方法中要求使用蒸餾水或去離子水，但這兩種水的pH值往往也不能保證為7左右。我們?cè)谠囼?yàn)中曾經(jīng)遇到過(guò)其pH值大于9和小于5的情況，若不加注意使用這樣的水調(diào)漿，必然會(huì)造成粘度的降低和粘度波動(dòng)率的增大。這一點(diǎn)人們往往容易疏忽。因此建議對(duì)測(cè)試粘度的調(diào)漿用水要進(jìn)行pH值檢驗(yàn)，以保證所用水的pH值為中性，從而使所測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、可靠。

　　3 結(jié)語(yǔ)

　　（1）淀粉漿液是屬于假塑性非牛頓流體，其粘度隨剪切頻率的增加而減小。

　�。�2）濃度對(duì)淀粉漿粘度測(cè)定值影響較大，要求6%的濃度配制要準(zhǔn)確，測(cè)定中調(diào)漿溫度和測(cè)定器溫度都要保持95℃。

　�。�3）調(diào)漿時(shí)的攪拌速度對(duì)粘度有影響，其中尤以轉(zhuǎn)速快、時(shí)間長(zhǎng)影響程度為大。

　�。�4）讀數(shù)時(shí)間、水的pH值對(duì)粘度測(cè)定值有影響。中國(guó)糧油儀器在線 http://www.324232.com