CN103911867B - 一种酶法提高蛋白质纤维制品染色牢度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种酶法提高蛋白质纤维制品染色牢度的方法，借助于多酚氧化酶(酪氨酸酶、儿茶酚氧化酶、漆酶)催化氧化蚕丝、羊毛等蛋白质纤维中的酪氨酸生成醌基，进而与含氨基的酸性染料发生加成反应，提升纤维制品的染色深度与色牢度。工艺步骤包括：蛋白质纤维多酚氧化酶处理、酸性染料染色、水洗后处理，其中酶处理与染色可以二浴法，也可以一浴二步法。本发明述及的蛋白质纤维改性条件缓和，染色后纤维制品色深与色牢度增加，染色废液的色度下降，染料利用率提高，满足蛋白质纤维制品清洁化染色生产的要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种酶法提高蛋白质纤维制品染色牢度的方法，特别是以多酚氧化酶进行蚕丝、羊毛等蛋白质纤维催化氧化预处理，再进行酸性染料染色，促进纤维与酸性染料共价键合，提高纤维制品染色牢度的方法，属于纺织生物技术领域。
背景技术
酸性染料具有颜色鲜艳、色谱齐全、匀染性好等诸多优点，在蚕丝和羊毛等动物毛染色中应用较为广泛。由于酸性染料多数分子量较小，染料与纤维间氢键和范德华力较弱，因此为提高染色深度，染色中需加酸促染，使蛋白质纤维上的氨基离子化后与染料负电性基团发生静电引力结合。由于酸性染料与蛋白质纤维间的离子键不够稳定，水洗时染料较易从纤维表面脱落，从而造成染物湿处理牢度下降。为提高蛋白质纤维制品的染色牢度，酸性媒介染料染色得到应用，即在蛋白质纤维酸性染料染色前(预媒法)或染色后(后媒法)，采用某些金属盐(如铬盐、铜盐等)为媒染剂处理纤维，使染料、纤维和金属盐三者间形成络合结构，提高染物的色牢度。与未经媒染处理的试样相比，纤维制品湿处理牢度有所提升，但媒染加工中金属盐易残留在纤维制品中，不但影响纺织品的安全性，还易产生环境污染，增加印染废水处理的负担。在提升蛋白质纤维色牢度方面，除了金属盐媒染剂外，阳离子季铵盐类固色剂、树脂型固色剂、交联反应型固色剂等也在染色处理中得到应用。这些表面活性剂在提高纤维制品染色深度与牢度的同时，部分也存在着易使织物释放甲醛量增加、手感下降等问题，有些化学固色剂本身生物降解性差，不同程度上影响了其在蛋白质纤维制品色牢度改善方面的应用。
生物酶具有安全、高效和专一等特性，在纤维制品练漂、染色皂洗和抛光整理中应用日趋广泛。多酚氧化酶是自然界中分布极广的一种含铜生物酶，能通过催化氧化酚或多酚化合物形成对应的醌，进一步引发与其他伯胺化合物反应，形成较稳定的结合体。多酚氧化酶包括单酚氧化酶(酪氨酸酶)、双酚氧化酶(儿茶酚氧化酶)和漆酶，其中儿茶酚氧化酶主要分布在植物中，微生物来源的多酚氧化酶主要是漆酶和酪氨酸酶。考虑到蚕丝和羊毛纤维中含有5～10％的酪氨酸残基，因此可借助于多酚氧化酶催化氧化丝、毛纤维中的酪氨酸生成醌基，进而与含氨基的酸性染料发生加成反应，提升纤维制品的染色深度与牢度。与金属盐、阳离子固色剂等化学试剂相比，多酚氧化酶不但反应条件温和，酶催化效率较高，而且对环境污染小，符合纤维制品生态染整加工的要求。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种酶法提高蛋白质纤维制品染色牢度的方法。使用本发明可实现蛋白质纤维中酪氨酸残基的酶促催化氧化，并与含氨基酸性染料分子发生加成反应，提高纤维制品的染色牢度。
本发明的目的通过以下技术方案来具体实现：
一种酶法提高蛋白质纤维制品染色牢度的方法，是先以多酚氧化酶处理蚕丝、羊毛等蛋白质纤维，再进行酸性染料染色的方法。
上述酶法提高蛋白质纤维制品染色牢度的方法，具体步骤如下：
(1)多酚氧化酶处理：将蚕丝或羊毛等蛋白质纤维制品在多酚氧化酶溶液中浸渍处理；
其中，酶处理工艺条件为：多酚氧化酶2～100U／mL、pH6～7.5、温度20～60℃、时间0.5～8h、浴比1∶5～100；优选为：多酚氧化酶10～20U／mL、pH7.0、温度30℃、时间4h、浴比1∶20。
(2)酸性染料染色：将步骤(1)酶促处理后纤维制品以酸性染料进行染色处理；
其中，染液处方及条件为：酸性染料0.01～5g／L、元明粉0～50g／L、pH2～6、温度60～100℃、时间20～240min、浴比1∶5～100；优选为：染料0.05～1.0g/L、pH4、温度98℃、时间45min、浴比1∶20。
(3)水洗后处理：将步骤(2)染色后织物在30～100℃水洗处理5～20min、浴比1∶5～100；优选为：水洗温度60℃、时间10min、浴比1∶20。
所述蛋白质纤维酶促氧化与酸性染料染色，既可以酶处理、酸性染料染色分别进行(即二浴法)；也可以酶处理后调整体系溶液pH，再添加酸性染料进行升温和染色(即一浴二步法)。
所述使用的多酚氧化酶包括植物或微生物等不同来源的酪氨酸酶、儿茶酚氧化酶和漆酶。
所述酸性染料染色中使用的酸性染料可以是强酸性染料、也可以是弱酸性染料，染料分子结构中含有氨基。
所述蛋白质纤维制品的原料包括桑蚕丝、榨蚕丝、羊毛、山羊绒及其他经脱色处理的有色动物毛。
本发明的有益效果：
(1)纤维改性条件缓和：在低温近中性条件下进行完成丝素、羊毛等纤维制品的酶促氧化改性预处理，具有能耗低、处理工艺安全环保的优点，在提高染物色深与牢度的同时，避免了化学纤维改性处理法反应条件苛刻、能耗大等方面的缺陷。
(2)染料利用率提高：采用多酚氧化酶催化氧化蚕丝、羊毛等蛋白质纤维后，染色中染料可通过共价键、离子键及范德华力等多种方式与纤维结合，纤维制品染色深度与染色牢度增加，染色废液的色度下降，染料利用率提高。
(3)染物色牢度改善：利用多酚氧化酶催化氧化丝素、羊毛等蛋白质纤维大分子，促进染料表面深度K／S增加，染色牢度有明显提升。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施1：
本实施所选试样为桑蚕丝为原料的真丝电力纺(克重60g／m2)。
(1)纤维酪氨酸酶处理：将真丝织物在酪氨酸酶溶液中浸渍处理，处理条件为酪氨酸酶10U／mL、pH7、温度30℃、时间4h、浴比1∶20。
(2)酸性染料染色：将步骤(1)酶促处理后纤维制品在另外染浴中进行酸性染料染色处理，其中酸性紫2R0.05g/L、pH4、温度98℃、时间45min、浴比1∶20；染色后织物在60℃水洗10min。
试样1：以步骤(1)、(2)工艺染色样；
试样2：仅以步骤(2)工艺染色样；
经上述工艺处理后，试样1的染色深度K／S为2.336，水洗牢度变色4～5级、沾色4～5级；试样2的染色深度K／S为1.159，水洗牢度变色4级、沾色4级。试样1与试样2相比，真丝织物染色深度增加，水洗牢度略高，表明本发明述及的酶促改性对提高真丝织物酸性染料染色深度与牢度效果明显。
实施2：
本实施所选试样为桑蚕丝为原料的真丝斜纹绸(克重85g／m2)。
(1)纤维漆酶处理：将真丝织物在漆酶溶液中浸渍处理，其中漆酶20U／mL、pH7、温度30℃、时间4h、浴比1∶20。
(2)酸性染料染色：经步骤(1)酶促纤维改性预处理后，调节体系酸碱度至pH4，然后添加酸性蓝2BR进行升温染色，其中染料0.2g/L、温度98℃、时间45min、浴比1∶20；染色后织物在60℃水洗10min。
试样3：以步骤(1)、(2)工艺染色样；
试样4：以步骤(2)工艺染色样；
经上述工艺处理后，试样3的染色深度K／S为3.146，水洗牢度变色5级、沾色4级；试样4的染色深度K／S为2.754，水洗牢度变色4级、沾色3～4级。试样3与试样4相比，染色深度略高，水洗牢度相近。
实施3：
本实施所选试样为经氯化处理过的羊毛毛条。
(1)儿茶酚氧化酶处理：将经过部分去除鳞片层的羊毛毛条浸渍在儿茶酚氧化酶中处理，其中儿茶酚氧化酶20U／mL、pH7、温度30℃、时间4h、浴比1∶20。
(2)酸性染料染色：经步骤(1)酶促纤维改性预处理后，调节体系酸碱度至pH4，然后添加弱酸性黑NBG进行升温染色，其中染料0.05g／L、温度98℃、时间45min、浴比1∶20；染色后织物在60℃水洗10min。
试样5：以步骤(1)、(2)工艺染色样；
试样6：以步骤(2)工艺染色样；
经上述工艺处理后，试样5的染色深度K／S为1.231，水洗牢度变色4级、沾色4～5级；试样6染色深度K／S为1.050，水洗牢度变色4级、沾色4级。试样5与试样6相比，羊毛毛条的色深增加，水洗牢度略高，表明本发明述及的儿茶酚氧化酶对提高羊毛纤维酸性染料染色深度与牢度效果明显。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。
Claims (4)
1.一种酶法提高蛋白质纤维制品染色牢度的方法，其特征是以多酚氧化酶催化氧化蛋白质纤维中酪氨酸残基，并与含氨基酸性染料分子发生反应，提高纤维制品的染色牢度，具体步骤及条件如下：
(1)多酚氧化酶处理：将蛋白质纤维制品在多酚氧化酶溶液中浸渍处理；其中，工艺条件为：多酚氧化酶2～100U/mL、pH6～7.5、温度20～60℃、时间0.5～8h、浴比1∶5～100；
(2)酸性染料染色：将步骤(1)多酚氧化酶处理后纤维制品以酸性染料进行染色处理；其中，染液处方及条件为：酸性染料0.01～5g/L、元明粉0～50g/L、pH2～6、温度60～100℃、时间20～240min、浴比1∶5～100；
(3)水洗后处理：将步骤(2)酸性染料染色后的纤维制品在30～100℃水洗处理5～20min、浴比1∶5～100；
所述多酚氧化酶种类包括植物和微生物来源的酪氨酸酶、儿茶酚氧化酶和漆酶。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述蛋白质纤维制品在多酚氧化酶处理和酸性染料染色中，采用分别进行；或在多酚氧化酶处理后调整体系溶液pH，再添加酸性染料进行升温和染色。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述酸性染料染色中使用的酸性染料是强酸性染料或弱酸性染料，染料分子结构中含有氨基。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述蛋白质纤维制品的原料包括桑蚕丝、榨蚕丝、羊毛、山羊绒及经脱色处理的有色动物毛。
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