CN102677475B - 一种丝织物的生物酶法抗菌防皱整理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种丝织物的生物酶法抗菌防皱整理方法，属于纺织生物技术领域。旨在解决传统化学法真丝抗菌防皱处理中焙烘温度高，丝纤维易受损伤和白度下降的缺陷，实现真丝织物酶促抗菌与防皱功能化改性。本发明利用酪氨酸酶的催化氧化作用，将具有伯胺结构的壳聚糖天然整理剂接枝到丝纤维表面，提高丝织物的抗菌与防皱功效。工艺流程包括：丝织物预处理、酪氨酸酶催化壳聚糖接枝改性处理、水洗和烘干。通过本发明处理的丝织物不仅抗菌性能得到改善，折皱回复性有所增加，织物的力学机械性能和染色性能也有提升。与传统化学方法相比，采用酪氨酸酶法催化真丝抗菌防皱处理工艺能耗低、效率高、污染少，有利于环境保护。
Description
技术领域
本发明涉及一种丝织物的生物酶法抗菌防皱整理方法，特别是一种利用酪氨酸酶催化氧化作用，将壳聚糖接枝到真丝纤维表面，赋予真丝织物抗菌性和防皱性的方法，属于纺织生物技术领域。
背景技术
真丝纤维及相关材料主要由丝胶和丝素两部分组成，在脱胶处理中丝胶被溶解或水解，化学稳定性较高的丝素得到有效保留。真丝中丝素大分子间不仅存在着氢键和范德华力、还有较多的二硫键和盐式键，使得其对不同蛋白水解酶有较强的抵抗水解能力。丝素大分子属蛋白质类，在适当的温湿度条件下容易成为细菌、霉菌等微生物的养分，从而使丝织物发生霉变，甚至可能转为疾病传播的载体；另一方面，丝素中氨基和羟基等极性数量较多，拉伸过程中丝素分子发生滑移后易在新的位置重新形成结合力，从而使织物产生折皱。因此，为提高丝织品作为高档面料的服用性能，需要对丝织物进行以提高织物抗菌性与防皱性为目标的改性加工。
目前，丝织物常用的化学抗菌整理剂包括无机铜(银)离子类和有机季铵盐类等，防皱整理剂有酰胺-甲醛类和多元羧酸类等，采用的工艺多以浸轧整理液和高温焙烘相结合的方法进行。这些整理剂在赋予丝织物一定抗菌与防皱效果的同时，也部分存在着与丝纤维结合不牢固，易从纤维表面释放迁移至体肤表面，或存在焙烘中纤维强力受损，整理废液排放污染环境等弊端。壳聚糖及其衍生物是甲壳素脱乙酰基后的产物，作为碱性氨基多糖类天然整理剂，壳聚糖不但具有广谱抗菌性，同时还能够与丝纤维结合，改善丝织物的防皱性。目前应用壳聚糖进行丝织物整理以化学法为主，即借助于多元羧酸类等化学交联剂在高温焙烘条件下将其与丝纤维结合，加工中存在着上述化学整理常见的一些不足之处。
酪氨酸酶(Tyrosinase)是一种具有催化氧化活性的多酚氧化酶，能催化氧化L-酪氨酸中酚羟基结构底物形成反应性较强的多巴醌，引发底物与伯胺化合物反应。丝素纤维中含有10％的的酪氨酸残基，通过酪氨酸酶，可催化丝素蛋白中酪氨酸残基产生醌类活性基，引发丝素与含氨基壳聚糖分子共价接枝。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种环境友好、能耗低的真丝织物生物法抗菌、防皱加工方法。经本方法处理的真丝织物具有较高的抗菌性和折皱回复性，染色性能也得到提升，解决传统化学法整理中能耗高、纤维易损伤的技术问题，提高了真丝产品品质。
为解决上述技术问题，本发明利用酪氨酸酶的催化氧化作用将具有氨基的壳聚糖与酪氨酸残基接枝，提高丝织物抗菌、防皱性能的加工过程。
具体工艺如下：
(1)真丝预溶胀：根据脱胶后真丝织物结构紧度不同，以乙二胺四乙酸二钠(EDTA)/尿素水溶液选择性进行丝织物溶胀预处理，充分净洗后备用。
处理工艺处方及条件：EDTA 0-1.0g/L，尿素0-1.0g/L，润湿、渗透剂0-20g/L，温度20-50℃，处理0-2小时。
(2)酪氨酸酶处理：以酪氨酸酶对溶胀预处理后的真丝织物进行催化氧化处理。
处理工艺处方及条件：酪氨酸酶1-100U/g织物，润湿、渗透剂0-20g/L溶液，温度20-40℃，pH范围6.0-8.0，处理2-24小时，浴比1∶10-100。
(3)壳聚糖接枝：酪氨酸酶处理一段时间后，在酶浴中添加一定量壳聚糖进行催化接枝处理。
处理工艺处方及条件：壳聚糖0.05-5.0g/L，润湿、渗透剂0-20g/L溶液，温度20-40℃，pH范围6.0-8.0，处理2-24小时。
(4)灭酶：在反应体系酶溶液加入三氯乙酸使酪氨酸酶失活，或通过提高酶溶液温度的方法进行失活。
(5)水洗、烘干：灭酶后的丝织物分别以热水和冷水充分水洗，然后低温烘干。
基于酪氨酸酶催化壳聚糖接枝的真丝织物抗菌防皱整理方法，适用处理的丝织物包括各类梭织和针织真丝绸、长丝及短纤绵；应用的酪氨酸酶包括了动物、植物和微生物等不同来源的酶品种，应用的壳聚糖品种包括了不同分子量和脱乙酰度的壳聚糖及其衍生物；酶处理中可以加入聚氧乙烯型非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂作润湿、渗透剂，也可以不加入任何润湿、渗透剂。酶处理中可根据真丝织物品种结构紧度决定是否采用预溶胀工艺；酪氨酸酶和壳聚糖既可以分步添加至处理浴中，也可采用同时添加的方法进行。
本发明利用酪氨酸酶催化氧化丝素，实现壳聚糖在丝织物表面接枝，达到提高丝织物抗菌防皱效果的目的，与传统化学法丝织物抗菌防皱整理相比，本发明具有以下优点：
(1)酶催化效率高，利用酪氨酸酶作丝织物功能化改性的催化剂，在壳聚糖接枝反应中催化效率高，酶制剂用量少，且酶液可实现循环应用。
(2)反应条件缓和，在低温近中性条件下完成壳聚糖在丝纤维表面的酶促接枝，避免了化学整理时高温焙烘易使丝纤维损伤的缺陷，对织物白度和手感影响也较小；
(3)利用酪氨酸酶催化壳聚糖在丝纤维表面共价接枝，不但可提高织物的抗菌和折皱回复性，还能促进丝素上酪氨酸残基与相连肽链上氨基共价键合，提高了丝纤维强力，染色性能也得到提升。
(4)采用生物酶技术进行丝织物功能化生态加工，能耗低且处理工艺安全环保。
具体实施方式
丝织物采用酪氨酸酶催化壳聚糖在真丝纤维表面接枝，提高丝织物抗菌与防皱性能的具体实施例如下：
实施1：本实施所选真丝织物为电力纺。
(1)酪氨酸酶处理：经脱胶处理后的真丝织物在酪氨酸酶溶液中浸渍处理，其中酪氨酸酶5U/g织物，渗透剂2g/L溶液，温度30℃，pH＝7.0，处理时间4小时，浴比1∶50。
(2)壳聚糖接枝：真丝经酪氨酸酶处理4小时后加入0.3％壳聚糖，在温度30℃、pH＝7条件下处理20小时，浴比1∶50。
(3)灭酶：在反应体系中加入2mol/L三氯乙酸，处理10分钟使酪氨酸酶失活。
(4)水洗、烘干：灭酶后织物分别以热水和冷水充分水洗，50℃干燥。
试样1：经壳聚糖浸渍处理空白样；
试样2：经酪氨酸酶、壳聚糖处理样；
经上述工艺处理后，试样1对金黄色葡萄球菌的抑制率为17％，经向断裂强度为295N，缓弹经纬折皱回复角和为221°，弱酸艳兰RAW上染率为76％；试样2对金黄色葡萄球菌的抑制率为84％，经向断裂强度为323N，缓弹经纬回复角总和为259°，弱酸艳兰RAW上染率为94％。
实施2：本实施所选真丝织物为斜纹绸。
(1)真丝预溶胀：以EDTA和尿素溶液对真丝织物进行预溶胀，其中EDTA 0.25g/L，尿素0.25g/L，渗透剂2g/L，温度40℃，处理时间2小时，处理丝织物充分净洗。
(2)酪氨酸酶处理：经预溶胀处理的真丝织物在酪氨酸酶溶液中浸渍，其中酪氨酸酶10U/g织物，渗透剂2g/L溶液，温度30℃，pH＝7.0，时间2小时，浴比1∶100。
(3)壳聚糖接枝：酪氨酸酶处理2小时后添加0.5％壳聚糖，在温度30℃、pH＝6.5条件下处理20小时，浴比1∶100。
(4)灭酶：在反应体系中加入2mol/L三氯乙酸，处理10分钟使酪氨酸酶失活。
(5)水洗、干燥：灭酶后织物分别以热水和冷水充分水洗。
试样3：经预溶胀和壳聚糖浸渍处理空白样；
试样4：经预溶胀、酪氨酸酶和壳聚糖组合处理样；
经上述工艺处理后，试样3对金黄色葡萄球菌的抑制率为21％，经向断裂强度为311N，缓弹经纬折皱回复角和为225°，弱酸艳兰RAW上染率为80％；试样4对金黄色葡萄球菌的抑制率为91％，经向断裂强度为329N，经纬折皱回复角和为265°，弱酸艳兰RAW上染率为93％。
Claims (4)
1.一种丝织物的生物酶法抗菌防皱整理方法，其特征是利用酪氨酸酶催化具有氨基的壳聚糖与丝纤维上酪氨酸残基接枝，提高丝织物的抗菌、防皱性能；具体步骤如下：
（1）脱胶后真丝织物以乙二胺四乙酸二钠/尿素水溶液进行丝织物选择性溶胀预处理，工艺处方及条件：EDTA0-1.0g/L，尿素0-1.0g/L，润湿、渗透剂0-20g/L，温度20-50℃，处理0-2小时；充分净洗后备用；
（2）步骤（1）处理后的样本在酪氨酸酶溶液中浸渍处理；工艺处方及条件：酪氨酸酶1-100U/g织物，润湿、渗透剂0-20g/L溶液，温度20-40℃，pH范围6.0-8.0，时间2-24小时，浴比1:10-100；
（3）在步骤（2）的混合液中添加壳聚糖至0.1-5.0g/L，润湿、渗透剂0-20g/L溶液，温度20-40℃，pH范围6.0-8.0，处理2-24小时；
（4）在步骤（3）的混合溶液中加入0.5-5.0mol/L三氯乙酸使酶液中的蛋白酶失活，或提高酶液温度至90℃处理一定时间；
（5）灭酶后织物分别以热水和冷水充分水洗、然后低温烘干。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述丝织物包括各类真丝绸、长丝或短纤绵。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述酪氨酸酶可来源于动物、植物和微生物。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述壳聚糖品种为不同分子量或脱乙酰度的壳聚糖及其衍生物。
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