CN103556476B - 一种多功能真丝及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多功能真丝及其制备方法，属于纺织品功能化整理技术领域。将真丝织物在酪氨酸酶水溶液中进行酪氨酸酶催化氧化处理后，再置于功能性化合物水溶液中进行功能性处理，功能性化合物由抗菌功能性化合物和阻燃功能性化合物组成，得到一种具有抗皱、抗菌、阻燃复合功能的真丝织物。本发明采用生物酶改性真丝方法，绿色低碳；制备的改性真丝不含甲醛等有害化学品，生态环保，可提高真丝产品的档次和附加值，拓展其应用领域。在真丝织物的阻燃整理中，采用阿伦膦酸钠等功能性化合物，具有安全、无毒、生态的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种改性真丝及其处理方法，特别涉及一种利用酪氨酸酶处理真丝织物，再与抗菌、阻燃功能性化合物进行接枝反应，得到具有抗皱、抗菌、阻燃复合功能的真丝织物的方法，属纺织品后整理技术领域。
背景技术
蚕丝是一种天然蛋白质纤维，由于其优越的机械性能和手感等特性应用于纺织领域，并被誉为“纤维皇后”而深受人们喜爱。随着科技的发展，特别是生命科学的发展，赋予了丝绸新的生命力和更加广泛的用途。蚕丝中的丝蛋白具有对人体组织优越的生物相容性和优异的氧气及药物渗透性，在生物医学材料领域得到愈来愈多的应用。但蚕丝纤维有许多固有的缺点，如易起皱、泛黄等，在很大程度上限制了蚕丝的应用。为了进一步完善蚕丝性能，增加新的功能，提高丝绸产品的附加值，扩大其应用领域，需要对蚕丝进行改性。
蚕丝纤维的改性方法主要包括物理改性和化学改性，其中手感和外观的改善主要通过物理方法来实现，功能性改变则通过化学改性实现(如改善其阻燃和染色性等)。但伴随着蚕丝性能的改善，化学改性所采用的绝大部分整理剂也带来了甲醛、有毒和环境污染等问题。在追求生活品质以及重视环保的今天，对蚕丝改性方法提出了更高的要求：即要求采用更加安全无毒、绿色环保和高效的改性方法。而酶作为一种生物催化剂，具有对底物的专一性，催化高效性，反应条件温和，催化活性可调节控制，无毒、可生物降解等优点，所以生物酶法改性蚕丝完全满足以上要求。
多酚氧化酶(Polyphenol Oxidase，PPO)是自然界分布极广的一种含铜氧化还原酶，主要包括酪氨酸酶和漆酶。采用酪氨酸酶可以将蛋白质分子中的酪氨酸氧化成二酚，此二元酚再由PPO氧化生成邻苯二醌类物质，这些o-苯醌类物质会进一步与蛋白质的氨基酸支链(如氨基、巯基、吲哚基或另一个酪氨酸残基的酚羟基) 发生亲核反应，从而引发蛋白质的分子内和分子间交联。小分子酚类也可作为PPO的底物，被氧化成o-苯醌类化合物后与蛋白的氨基酸支链发生交联反应。
国内外的报道中，酪氨酸酶在纺织领域的应用并不多，相关文献主要集中于羊毛纤维及蛋白质膜的改性，鲁卫斌等利用马铃薯酪氨酸酶对羊毛进行抗菌整理，赋予羊毛抗菌性能。Suzana Jus等利用酪氨酸酶催化酚类抗氧化剂与羊毛发生接枝反应，从而赋予羊毛抗氧化性能。Monti P等采用蛋白酶和酪氨酸酶对丝素膜进行处理后接枝壳聚糖。Anghileri A等采用酪氨酸酶催化丝胶和壳聚糖交联。
发明内容
本发明的目的在于提供一种绿色环保、安全生态，具有抗皱、抗菌、阻燃复合功能的真丝织物及其制备方法。
实现本发明目的的技术方案是提供一种多功能真丝的制备方法，包括如下步骤：
(1) 按浴比1:20～1∶50，将真丝织物置于pH为 6.0～7.0的酪氨酸酶水溶液中，酪氨酸酶相对织物重量百分比浓度为2%～8% （o.w.f.），在温度为30～40℃的振荡水浴条件下进行酪氨酸酶催化氧化处理；
(2) 按浴比1:20～1∶50，将经步骤（1）处理后的真丝织物置于pH为 7.0～8.0的功能性化合物水溶液中，所述的功能性化合物水溶液中，功能性化合物相对织物重量百分比浓度为15%～25% (o.w.f.)，所述的功能性化合物由重量比为1:1的抗菌功能性化合物和阻燃功能性化合物组成；在温度为30～80℃的振荡水浴条件下进行功能性处理，得到具有抗皱、抗菌、阻燃复合功能的真丝织物。
本发明所述的抗菌功能性化合物为聚赖氨酸、溶菌酶和抗菌肽中的任意一种；所述的阻燃功能性化合物为阿伦膦酸钠、酪蛋白磷酸肽中的任意一种。
步骤(1)中溶液的pH值采用Britton-Robinson缓冲溶液和一定体积的0.2mol/LNaOH溶液调节。步骤(2)中功能性化合物水溶液的pH值由Britton-Robinson缓冲溶液或PBS缓冲液调节。
本发明技术方案还包括按上述制备方法得到的具有抗皱、抗菌、阻燃复合功能的真丝织物。
本发明与常规真丝改性方法相比具有以下显著的优点：
1、采用的生物酶改性真丝方法，绿色低碳；制备的改性真丝不含甲醛等有害化学品，生态环保，可提高真丝产品的档次和附加值，可拓展其应用领域。
2、在真丝织物的阻燃整理方面，现有的研究方向一般采用有机磷阻燃剂，具有一定的毒性，本发明中采用的阿伦膦酸钠，具有生态、环保的特点，采用的其他功能性化合物也都具有安全、无毒、生态的特点。
附图说明
图1是本发明采用的酪氨酸酶催化ε-聚赖氨酸的技术方案对真丝织物的接枝反应原理示意图；
图2是本发明实施例提供的酪氨酸酶催化ε-PLL接枝前后真丝纤维表面形态的电镜照片对比图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明技术方案作进一步描述。
实施例1
本发明以ε-PLL和阿伦膦酸钠为接枝功能性化合物，制备具有抗皱、抗菌、阻燃复合功能的真丝，具体步骤如下：
(1) 将1g的真丝电力纺织物置于盛有50mL水的三角瓶中，于超声波水浴中预处理30min，超声功率为59KHz。
(2) 取(1)中得到的超声波预处理后的真丝电力纺织物，置于浓度为6%(o.w.f.)的酪氨酸酶的水溶液中，浴比1∶50，于35℃振荡水浴锅中，pH 6.5（用Britton-Robinson缓冲溶液和0.2mol/LNaOH溶液调节），以100r/min 处理48h，获得酶处理后真丝电力纺织物。
(3) 取(2)中得到的酶处理后的真丝电力纺织物，置于浓度为20%（o.w.f.）的ε-PLL和阿伦膦酸钠的水溶液中，ε-PLL和阿伦膦酸钠的重量比为1:1，于80 ℃的振荡水浴锅中，以100r/min 处理120 min，溶液的pH 7.64（用Britton-Robinson缓冲溶液和0.2mol/LNaOH溶液调节），浴比1∶50，制得具有抗皱、抗菌、阻燃复合功能的真丝。
参见附图1，它是本实施例提供的酪氨酸酶催化ε-聚赖氨酸对真丝织物的接枝反应原理示意图，酪氨酸酶可以将真丝蛋白大分子中的酪氨酸氧化成二酚，此二元酚再由酪氨酸酶氧化生成邻苯二醌类物质，生成的o-苯醌类物质会进一步与ε-PLL上的氨基发生反应，使ε-PLL接枝到真丝大分子上。在本发明中，真丝与阿伦膦酸钠（带有羟基）的接枝原理与此相同。
参见附图2，它是本实施例提供的酪氨酸酶催化ε-PLL接枝前后真丝纤维表面形态的电镜照片，其中图2(a)为未处理真丝的电镜照片，图2（b）为功能性处理后真丝的电镜照片；由图2可知，未处理的真丝纤维表面光滑，而酪氨酸酶催化接枝ε-PLL和阿仑膦酸钠后的丝纤维表面覆盖有不完全连续薄层，说明ε-PLL和阿仑膦酸钠接枝到了蚕丝纤维上。
表1是按本实施例制备的多功能真丝电力纺（酪氨酸酶催化ε-PLL和阿仑膦酸钠接枝真丝织物）及未处理真丝的性能对比结果。由表1的折皱回复性的变化情况可以看出，接枝整理后的真丝织物干态折皱回复角增幅为4.2%，而湿态折皱回复角增幅可达34.4%，湿态折皱回复角性能得到很大的改善。这是由于无论织物采用何种工艺整理，在不同湿度下织物的防皱性能是不同的，织物的湿度与交联时的湿度一致时，防皱性能最佳，而本实施例采用的是湿态交联，故接枝后真丝织物湿态折皱回复性能得到明显改善。这说明蚕丝纤维发生了分子内交联以及通过与ε-PLL的氨基、阿仑膦酸钠的氨基和羟基的而形成的蚕丝蛋白分子间交联，这些共价交联的的产生，使得蚕丝纤维在形变的过程中，因氢键拆散而导致的蠕变和永久形变减少，即蚕丝纤维从形变中的恢复能力获得提高。
由表1中列出的按本实施例制备的多功能真丝织物与未整理真丝织物的抗菌效果对比结果可以看出，接枝后真丝织物对金黄色葡萄球菌的抑菌率为88.82%，具有一定的抑菌性能且具有很好的耐洗性。同时，本实施例处理后的真丝，极限氧指数LOI值为27.6，且水洗50次后，LOI值仍在27以上，说明制备的真丝具有一定的阻燃性能。
表1
。
实施例2
本实施例以溶菌酶和酪蛋白磷酸肽为接枝功能性化合物对真丝织物进行处理，具体步骤如下：
(1) 将1g的真丝电力纺织物置于盛有50mL水的三角瓶中，于超声波水浴中预处理30min，超声功率为59KHz；
(2) 取(1)中得到的超声波预处理后的真丝电力纺织物，置于含8%(o.w.f.)的酪氨酸酶的水溶液中，浴比1∶40，于40℃振荡水浴锅中，pH 6.5（用Britton-Robinson缓冲溶液和0.2mol/LNaOH溶液调节），以100r/min 处理24h，获得酶处理后真丝电力纺织物；
(3) 取(2)中得到的酶处理后的真丝电力纺织物，置于含15%（o.w.f.，对织物重）溶菌酶和酪蛋白磷酸肽的水溶液中（两者重量比为1:1），于60 ℃的振荡水浴锅中，以100r/min 处理90 min，溶液的pH 8.0（用Britton-Robinson缓冲溶液和0.2mol/LNaOH溶液调节），浴比1∶40，制得具有抗皱、抗菌、阻燃复合功能的真丝。
Claims (2)
1.一种多功能真丝的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1) 按浴比1:20～1∶50，将真丝织物置于pH为 6.0～7.0的酪氨酸酶水溶液中，酪氨酸酶相对织物重量百分比浓度为2%～8% （o.w.f.），在温度为30～40℃的振荡水浴条件下进行酪氨酸酶催化氧化处理；
(2) 按浴比1:20～1∶50，将经步骤（1）处理后的真丝织物置于pH为 7.0～8.0的功能性化合物水溶液中，所述的功能性化合物水溶液中，功能性化合物相对织物重量百分比浓度为15%～25% (o.w.f.)，所述的功能性化合物由重量比为1:1的抗菌功能性化合物和阻燃功能性化合物组成；在温度为30～80℃的振荡水浴条件下进行功能性处理，得到具有抗皱、抗菌、阻燃复合功能的真丝织物；
所述的阻燃功能性化合物为阿伦膦酸钠、酪蛋白磷酸肽中的任意一种。
2.根据权利要求1所述的一种多功能真丝的制备方法，其特征在于：所述的抗菌功能性化合物为聚赖氨酸、溶菌酶和抗菌肽中的任意一种。
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