CN105239387A - 一种全生物酶法制备高性能环保纺织浆料的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种全生物酶法制备高性能环保纺织浆料的方法。首先将淀粉在缓冲溶液中糊化，加入-α淀粉酶和糖化酶预处理，降低淀粉的粘度，然后再往酶解的淀粉溶液中加入葡萄糖氧化酶、辣根过氧化物酶和接枝单体发生接枝聚合反应，得到淀粉接枝产物。本发明特征是反应条件温和、接枝产物作为纺织浆料对棉、涤棉混纺纱的粘附性好，与合成纤维也有较好的粘附性，且粘度较低，可以取代对环境不利的PVA浆料用于棉和涤棉经纱的上浆。采用本方法可方便制备出高性能绿色生态纺织浆料。

Description

一种全生物酶法制备高性能环保纺织浆料的方法

技术领域

本发明涉及纺织浆料领域，具体涉及一种全生物酶法制备高性能环保纺织浆料的方法。

背景技术

PVA虽具有优良的成膜性、粘附性及与其它浆料相容性的特点，及经纱上浆后在浆纱增强、耐磨、减伸等综合指标上优于任何一种天然或合成浆料。但PVA煮浆时间长、易结皮、退浆困难，更重要的是浆纱后分纱困难及非环保性，以致欧洲一些国家已明令禁止含PVA浆料的坯布进口。

淀粉来源广泛，价格低廉，一直是纯棉经纱上浆的主浆料。但淀粉分子含有的葡萄糖残基为刚性分子，且分子间氢键作用强，糊化后粘度大，流动性差，浆膜硬脆，对合成纤维粘附性差，不能满足诸多方面的工艺要求，因此原淀粉经变性方可满足当今经纱上浆的“两高一低”工艺要求。

接枝淀粉作为一种变性淀粉，具有粘附力高、浆膜柔韧性好及浆液粘度稳定等优点。目前纺织工业需要一种节能、绿色的方法制备接枝淀粉，并且该接枝淀粉有较低粘度，对纯棉、涤/棉及合成纤维有较好的粘附性，能够取代较大用量的PVA。通过酶的作用引发淀粉与含有乙烯基双键的接枝聚合反应，具有反应条件温和、活性可控、绿色等优点。国内曾有文献报道辣根过氧化物酶作用淀粉的接枝改性，但类似的研究并未使用全酶法对淀粉进行改性。例如，国内已有利用超声波结合脱支酶的方法处理淀粉，随后利用辣根过氧化物酶、双氧水与β-二酮组成的混合引发体系引发淀粉与丙烯酸类单体的接枝共聚反应(公开号CN201210529714)。也有利用辐照结合脱支酶预处理后，加入α-烯烃高温处理得到接枝淀粉(公开号CN201110059328)。

发明内容

本发明提供经济有效的全生物酶法制备高性能环保纺织浆料的方法，这是一种高效的、可控的生产工艺，所制备的生物酶法接枝淀粉浆料产品，具有浆液粘度低、稳定性好，对棉等天然纤维和涤纶等合成纤维粘附性好，浆膜柔软等特点，可作为纺织经纱上浆的主浆料，用于纯棉、涤/棉及合成纤维纱线上浆的浆料。

本发明提供的采用全生物酶法制备高性能环保纺织浆料的方法，具体步骤为：

10-35％质量浓度淀粉乳在缓冲溶液中糊化后降温至40-70℃，加入α-淀粉酶和糖化酶处理，然后加入葡萄糖氧化酶、乙酰丙酮、辣根过氧化物酶和接枝单体，在室温条件下反应1-24h，最后将反应液干燥、粉碎、过筛获得高接枝率接枝淀粉的高性能环保纺织浆料。

所述淀粉可以为原淀粉或变性淀粉；原淀粉包括但不限于玉米淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉；变性淀粉包括但不限于这些淀粉的氧化淀粉、醋酸酯淀粉、磷酸酯淀粉。

所述缓冲溶液可以为醋酸-醋酸钠缓冲溶液、磷酸盐缓冲溶液、硼酸盐缓冲溶液或柠檬酸盐缓冲溶液。

淀粉糊化温度为常压70℃以上，或高温高压糊化，其中优选高温高压糊化。

所述α-淀粉酶可为中温α-淀粉酶或高温-α淀粉酶，α-淀粉酶优选中温α-淀粉酶，中温α-淀粉酶添加为5-20U每克淀粉，糖化酶添加为1-30U每克淀粉。

所述酶促接枝剂为辣根过氧化物酶，且不需要添加过氧化氢，所述酶促接枝反应时间优选2h。

全生物酶法所制备的高性能环保接枝淀粉纺织浆料具有浆液粘度低、稳定性好，对棉等天然纤维和涤纶等合成纤维粘附性好，浆膜柔软等特点，可作为纺织经纱上浆的主浆料，用于纯棉、涤/棉及合成纤维纱线的上浆，是替代PVA用于经纱上浆的一类理想浆料，也是很有前途的新一代绿色浆料。本发明生产工艺绿色环保，反应条件温和，接枝率和接枝效率高。

具体实施方式

实施例1全生物酶法制备接枝淀粉高性能环保纺织浆料

用醋酸-醋酸钠缓冲溶液配制30％玉米淀粉乳，95℃糊化30min，降温至45℃，加入α-淀粉酶(5U每克淀粉)和糖化酶(2U每克淀粉)反应1h，然后在反应液中加入葡萄糖氧化酶(8U每克淀粉)、加入淀粉干基重量6％的乙酰丙酮、加入辣根过氧化物酶(8U每克淀粉)和加入占淀粉干基重量50％的丙烯酸丁酯，在45℃下反应2h后干燥、粉碎、过筛后得到接枝淀粉浆料产品。

实施例2全生物酶法制备接枝淀粉高性能环保纺织浆料

用磷酸二氢钠-磷酸氢二钠缓冲溶液配制20％马铃薯淀粉乳，90℃糊化30min，降温至45℃，加入α-淀粉酶(10U每克淀粉)和糖化酶(3U每克淀粉)反应1h，然后在反应液中加入葡萄糖氧化酶(5U每克淀粉)、加入淀粉干基重量6％的乙酰丙酮、加入辣根过氧化物酶(4U每克淀粉)和加入占淀粉干基重量50％的丙烯腈，在45℃下反应2h后干燥、粉碎、过筛后得到接枝淀粉浆料产品。

实施例3全生物酶法制备接枝淀粉高性能环保纺织浆料

用硼酸-硼砂缓冲溶液配制10％木薯淀粉乳，80℃糊化30min，降温至45℃，加α-淀粉酶(4U每克淀粉)和糖化酶(1U每克淀粉)反应2h，然后在反应液中加入葡萄糖氧化酶(15U每克淀粉)、加入淀粉干基重量6％的乙酰丙酮、加入辣根过氧化物酶(10U每克淀粉)、加入占淀粉干基重量50％的丙烯酰胺，在45℃下反应2h后干燥、粉碎、过筛后得到接枝淀粉浆料产品。

实施例4全生物酶法制备接枝淀粉高性能环保纺织浆料

用柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液配制35％小麦淀粉乳，110℃高温高压糊化10min，降温至45℃，加入α-淀粉酶(15U每克淀粉)和糖化酶(7U每克淀粉)反应0.5h，然后在反应液中加入葡萄糖氧化酶(20U每克淀粉)、加入淀粉干基重量6％的乙酰丙酮、加入辣根过氧化物酶(3U每克淀粉)和加入占淀粉干基重量50％的丙烯酸甲酯，在45℃下反应2h后干燥、粉碎、过筛后得到接枝淀粉浆料产品。

实施例5全生物酶法制备接枝淀粉高性能环保纺织浆料

自来水配制35％小麦淀粉乳，120℃高温高压糊化5min，降温至45℃后，按淀粉糊化1:0.2体积加入磷酸盐缓冲液，加α-淀粉酶(20U每克淀粉)和糖化酶(10U每克淀粉)反应0.5h，然后在反应液中加入葡萄糖氧化酶(20U每克淀粉)，加入淀粉干基重量6％的乙酰丙酮、加入辣根过氧化物酶(3U每克淀粉)、加入占淀粉干基重量20％的丙烯酸和30％的丙烯腈，在45℃下反应2h后干燥、粉碎、过筛后得到接枝淀粉浆料产品。

实施例6全生物酶法制备的接枝淀粉高性能环保纺织浆料的浆液粘附性能

实施例1至例5中全生物酶法制备的接枝淀粉浆料，采用粗纱浸浆法检测的对纯棉粗纱的粘附性分别为79.2N、73.5N、70.9N、77.5N、76.8N；对精梳涤/棉(65/35)粗纱的粘附性分别为128.7N、125.8N、121.5N、126.1N、127.3N。

实施例7全生物酶法制备的接枝淀粉高性能环保纺织浆料的浆膜断裂伸长性能

实施例1至例5中全生物酶法制备的接枝淀粉浆料制备的浆膜在标准状态下的断裂伸长率分别为9.3％、8.7％、7.9％、8.6％、8.8％。

实施例8全生物酶法制备的接枝淀粉高性能环保纺织浆料的粘度

实施例1至例5中全生物酶法制备的接枝淀粉浆料制备的浆液浓度为6％时在95℃下粘度分别为8.2mPa.s、7.9mPa.s、10.2mPa.s、9.6mPa.s、7.2mPa.s。

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 (9)

1.一种采用全生物酶法制备高性能环保纺织浆料的方法，其特征在于：

10-35％质量浓度淀粉乳在缓冲溶液中糊化后降温至40-80℃，加入α-淀粉酶和糖化酶处理，然后加入葡萄糖氧化酶、乙酰丙酮、辣根过氧化物酶和接枝单体，在40-80℃条件下反应1-24h，最后将反应液干燥、粉碎、过筛获得高接枝率接枝淀粉的高性能环保纺织浆料。

2.如权利1所述的方法，其特征在于，所述淀粉可以为原淀粉或变性淀粉；原淀粉包括但不限于玉米淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉；变性淀粉包括但不限于这些淀粉的氧化淀粉、醋酸酯淀粉、磷酸酯淀粉。

3.如权利1所述的方法，其特征在于，所述缓冲溶液可以为醋酸-醋酸钠缓冲溶液、磷酸盐缓冲溶液、硼酸盐缓冲溶液或柠檬酸盐缓冲溶液。

4.如权利1所述的方法，其特征在于，所述淀粉糊化温度为常压70℃以上，或高温高压糊化。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于优选其中优选高温高压糊化。

6.如权利1所述的方法，其特征在于，所述α-淀粉酶可为中温α-淀粉酶或高温-α淀粉酶。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于α-淀粉酶优选中温α-淀粉酶，中温α-淀粉酶添加为3-20U每克淀粉，糖化酶添加为1-30U每克淀粉。

8.如权利1所述的方法，其特征在于，所述催化接枝用酶为辣根过氧化物酶，且不需要添加过氧化氢。

9.如权利1所述的方法，其特征在于，所述酶促接枝反应时间优选2h。