淀粉浆的年度测定方法和注意事项
浆液粘度是浆纱工序中一个重要的工艺参数。在上浆过程中，浆液粘度的大小不仅会影响上浆率，而且还会影响浆液浸透与被覆的比例，从而影响浆纱质量。因此，纺织厂的工程技术人员十分关注浆液粘度这一指标，并要经常进行测定与检验。如何正确测定各种浆料的浆液粘度，使得测试数据重复性和可比性好，已成为纺织厂浆料质量检测和浆料生产厂产品质量把关中的重要问题。
以下着重讨论的是淀粉类（包括变性淀粉）浆料浆液粘度测定中的有关问题。目前，国内纺织行业虽对淀粉浆的粘度测定条件和测试方法作出了一些规定，但仍存在着同一产品浆料生产厂和纺织厂各自测定的粘度值有一定差异的问题。为了进一步提高淀粉浆粘度测试数据的准确性和可比性，有必要对影响淀粉浆粘度测定值的有关因素进行较为系统的探讨，从而使得测试方法更加规范化。
1 淀粉浆的流体属性
粘度是表征流体流动时所受内摩擦阻力大小的物理量，是流体在受剪切应力作用时表现出的特性。当流体在剪切应力作用下的流变行为可用牛顿流体公式R=G#?C来描述，即粘度G不随剪切应力R和剪切速率？C的大小而改变，始终保持常数的流体称为牛顿流体。低分子液体和高分子的稀溶液（浓度接近零时）属于这一类。凡是不符合牛顿流体公式的流体，统称为非牛顿流体。上浆工程中应用的浆液就属于这一类。对于非牛顿流体，在剪切应力RS作用下的流变行为，通常用指数律经验公式RS=Cn描述。式中K是/材料0常数，n是表征偏离牛顿流动程度的指数。当n<1时为假塑性非牛顿流体，其粘度随剪切频率的增加而减小；当n>1时为胀塑性非牛顿流体，其粘度随剪切频率的增加而升高。为了实际工作的方便，对非牛顿流体还定义了表观粘度Ga=KCn-1的概念，以与牛顿流体公式作类比，这样指数律经验公式可写成RS=Ga#?C。由此可见，表观粘度Ga为剪切频率的函数，而不是一个常数。在上浆工程中通常所测定的正是随剪切频率变化的表观粘度（简称粘度）。表观粘度还具有对时间的依赖性，按流体粘度随流动时间的变化不同，分为触变性流体和流凝性流体。前者的粘度随流动时间的延长而下降，后者则相反。发生这种变化的主要原因是流体受剪切作用后，内部物理结构的瓦解与恢复。
由上述流体基本类型的粘度特性和对浆液粘度的实际测定可知，淀粉浆液是属于假塑性非牛顿流体，其粘度（表观粘度）随剪切频率的增加而下降，从粘度对时间的依赖性看，淀粉浆液为触变性流体，粘度随流动时间延长而下降。弄清淀粉浆液的流体属性，对提高淀粉浆粘度测定的准确性大有好处。
2 影响淀粉浆粘度测定值的因素
影响淀粉浆粘度测定值的因素较多，可分为两大类，一类为内在因素，如平均分子量大小、分子链形状、直链和支链淀粉含量比例等；另一类为外界因素，如淀粉浆的浓度、温度、搅拌程度、煮浆时间等。前者主要与一定条件下粘度的大小有关，后者则涉及到测试结果的准确性和可比性。
我们在此讨论的是对淀粉浆粘度测定值有影响的诸因素。
2.1 浆液浓度
浓度是影响浆液粘度的重要因素，浆液浓度增加，粘度随之上升，然而不同种类的浆料其粘度随浓度上升的规律是不同的。试验测得几种变性淀粉的浓度与粘度的关系曲线如图1,可见淀粉浆粘度随浓度的增加是呈指数关系上升。在淀粉浆粘度测定中规定浓度为6%,这一浓度不论在哪种变性淀粉和何种粘度规格中，均已处在浓度~粘度曲线上升较快的区域，即使浓度有较小的偏差，也会给粘度的测定值带来较明显的影响。
因此浆液浓度配制的准确与否至关重要。在检测中为保证浆液浓度的配制正确，要做到三个准确，即淀粉的含水率测定准确、样品的称重计算和称量准确、加水量准确。
图1 淀粉浆浓度与粘度关系曲线
2.2 浆液温度
温度对浆液粘度影响的普遍规律为温度升高，粘度有所降低。这主要是因为温度升高时，分子的热运动加剧，分子间作用力减弱，从而使浆液粘度下降。在淀粉浆的粘度测定中规定温度为95℃,这里包含两层意思，一是指浆液调制时的煮浆温度为95℃,并在此温度下保温烧煮3 h;二是指测定时粘度测定器的温度为95℃。在粘度的检测中这两方面的温度都应把握好，否则会给测试结果带来影响，其中后者的影响较明显些，因为从调浆的三颈烧瓶中取样放进测定器的过程中浆液温度会降低，若测定器温度达不到95℃,检测结果就会有偏差，尤其是酸解淀粉等有凝冻性，差值较大些。表1为在不同温度条件下测得的粘度值数据。
表1 不同测定器温度下的粘度值
2.3 搅拌速度
煮浆过程中的搅拌作用主要是使浆液中的各种成分均匀混合，不出现沉淀，同时也是为了加热均匀。搅拌过程是液体受剪切作用的过程，搅拌速度的快慢实质上就是剪切频率的大小。由淀粉浆的流体属性可知，其粘度与剪切频率有关。然而煮浆时的搅拌速度与测定时的剪切频率是影响粘度测定值的两个不同的方面。目前测定淀粉浆粘度时统一使用的仪器是NDJ-79型旋转式粘度计，通常淀粉浆均采用第？单元测定器、1号转筒测定，转速为750 rPmin,在此条件下测定时的剪切频率约为2000 s-1,这一数值是不变的。容易发生变化的是煮浆过程中的搅拌速度，人们往往忽视了这一点。淀粉浆粘度测定方法中规定，煮浆时的搅拌速度为120 rPmin,但在试验中往往出现由于搅拌器的恒转矩性能较差而使转速大大超过的现象。煮浆时搅拌速度的快慢对淀粉浆粘度的影响究竟有多大？通过对几种变性淀粉在不同搅拌速度下煮浆后的粘度进行测定，得到如表2所示的结果。不同搅拌速度下粘度的相对变化率见表3、表4。
表2 不同搅拌速度下粘度的测定值
表3 300 rPmin搅拌速度下的粘度变化率
表4 500 rPmin搅拌速度下的粘度变化率
由表2、表3、表4结果可见，煮浆时的搅拌速度对各种淀粉浆的粘度均有一定影响，影响程度因淀粉产品种类而异，但都表现出煮浆时搅拌速度越快，粘度下降的变化率越大的特性。这主要是与淀粉浆的流体特性及溶液性质有关。淀粉颗粒在水中膨胀糊化后的分散状态为多分子集合体和颗粒碎片，搅拌速度越快、时间越长，淀粉浆的物理结构变化越大，即分子集合体变小，碎片更细，这就使粘度发生变化而降低。因此，在淀粉浆的粘度测定中，保持规定的搅拌速度是非常必要的。
2.4 升温速度
在煮浆过程中加热的快慢直接关系到浆液的升温速度，通过对几种不同粘度规格的酸解淀粉和其他变性淀粉，在不同升温速度下煮浆，到达95℃保温1 h后粘度的测定（见表5）可知，不同升温速度下煮浆，浆液粘度的绝对误差在0.5 mPa#s以内，且无变化规律。因此可以认为升温速度的快慢不致对粘度产生影响。事实上升温速度快慢主要与浆液到达95℃的过程中受搅拌的次数有关，当淀粉浆的温度在糊化温度以下时，由于淀粉颗粒尚未糊化，搅拌作用的强弱对粘度不会产生影响，只有在淀粉开始糊化到浆液温度达到95℃这段时间里的搅拌作用才可能影响粘度。但在这段时间里因升温速度不同而引起的受搅拌次数（120 rPmin的情况下）的差异是有限的。
需要提醒的是，在做粘度测定的试验时，三颈烧瓶放入水浴时水浴的温度不能超过50℃,以防止温差过大而造成三颈烧瓶内淀粉浆局部糊化而致使浆液不均匀。
表5 不同升温速度下浆液的粘度值
2.5 读数时间
在淀粉浆粘度测定中我们还发现，从仪器上读数的时间不同会对试验结果产生一定影响。表6为测定时仪器开启后指针稳定作为0 s读得的数值以及30 s、60 s时读得的数值。表7为仪器不同开启次数指针稳定即读数的结果。
表6 不同读数时间的粘度值
表7 仪器开启次数与粘度测定值
可见不同读数时间对测试结果有影响。因此，为使测试数据有可比性，规定读数时间是必要的。根据仪器操作说明及实际测试中的体会，我们认为第二次开启仪器指针稳定即读数是合适的。理由为：第一次开启仪器的作用是调整转筒中心，并使测定器内浆液温度均匀并达到95℃,这样第二次开启仪器后读数便较准确，若开启次数再增加，则浆液在约2000 s-1的剪切频率下，结构粘度会进一步发生变化。
2.6 仪器误差
在淀粉浆粘度测定方法中统一使用的仪器为同济大学生产的NDJ-79型旋转式粘度计，该仪器具有操作方便，测量范围广的特点。但该种仪器的仪器误差究竟怎样呢？我们分别用1996年12月和1997年9月购进的两台仪器对同一试样在同一条件下进行测定，所得的对比数据列于表8。
由表8可知存在着仪器误差，但其差值不受粘度大小影响，基本保持一致，试验所用的两台仪器之间存在的误差基本为1 mPa#s（第？单元1号转筒）。为尽量减少仪器误差对测试数据的影响，建议该仪器的使用单位，按照规定每两年将仪器送制造厂校正一次，同时不可忽视测试前仪器的校零。
表8 两台仪器测试数据的对比
2.7 水质的影响
测定淀粉浆粘度时调浆用水的质量也会影响粘度，尤其是水的pH值影响程度较为严重。虽然测定方法中要求使用蒸馏水或去离子水，但这两种水的pH值往往也不能保证为7左右。我们在试验中曾经遇到过其pH值大于9和小于5的情况，若不加注意使用这样的水调浆，必然会造成粘度的降低和粘度波动率的增大。这一点人们往往容易疏忽。因此建议对测试粘度的调浆用水要进行pH值检验，以保证所用水的pH值为中性，从而使所测数据准确、可靠。
3 结语
（1）淀粉浆液是属于假塑性非牛顿流体，其粘度随剪切频率的增加而减小。
（2）浓度对淀粉浆粘度测定值影响较大，要求6%的浓度配制要准确，测定中调浆温度和测定器温度都要保持95℃。
（3）调浆时的搅拌速度对粘度有影响，其中尤以转速快、时间长影响程度为大。
（4）读数时间、水的pH值对粘度测定值有影响。
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