CN106758261B - 一种生物酶法蛋白质纤维制品阻燃整理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生物酶法蛋白质纤维制品阻燃整理方法，属于纺织生物技术领域。旨在解决传统化学法蛋白质纤维制品阻燃整理时易造成纤维损伤、手感下降和泛黄等缺陷。本发明利用乙二胺四乙酸二钠(EDTA)和尿素进行蛋白质纤维制品预处理，再通过蛋白激酶催化三磷酸腺苷(ATP)上γ‑磷酸基团转移至蛋白质纤维大分子的丝氨酸和酪氨酸残基上，促进蛋白质纤维磷酸化，实现蛋白质纤维制品阻燃整理。工艺流程包括：蛋白质纤维预处理、蛋白激酶催化磷酸化、水洗和烘干后处理。通过本发明处理的蛋白质纤维制品不仅阻燃性能得到改善，织物白度和力学性能变化较小。与传统化学方法相比，采用生物酶法进行蛋白质纤维制品阻燃整理能耗低。

Description

一种生物酶法蛋白质纤维制品阻燃整理方法
技术领域
本发明涉及一种生物酶法蛋白质纤维制品阻燃整理方法，其特征是借助于蛋白激酶将蛋白质纤维大分子中的丝氨酸和酪氨酸残基磷酸化，赋予蛋白质纤维制品阻燃性的方法，属于纺织生物技术领域。
背景技术
生活中不少火灾都是由于因纺织品燃烧而引起或扩大的，常见纺织纤维都是有机高聚物，在300℃左右就会裂解，生成的部分气体与空气混合形成可燃性气体，这种混合可燃性气体遇到明火会燃烧。为减少火灾对人们生命及财产带来的损失，科研人员先后致力于新型织物阻燃技术的研究，开发阻燃性能优异的纺织品，同时制定了各种法规，对特定纺织品的阻燃性能进行了严格的规定。在常用纺织纤维原料中，与棉、麻和涤、粘等纤维原料相比，羊毛和真丝具有较高的含氨量，其纤维本身的阻燃性较好，但对于阻燃要求较高的纤维制品而言，尚不能满足一些特定领域(如装饰用纺织品、产业用纺织品)的使用要求，仍需要进行阻燃整理加工。
纤维制品的阻燃加工方法可分为二类，其一，以阻燃纤维为原料进行织物织造，即在纺丝过程中添加阻燃材料制成阻燃纤维，多用于合成纤维，且由于受阻燃材料添加量的限制，一般不会达到理想的阻燃效果；其二，采用织物后整理的方法，即采用浸轧焙烘的方法进行整理，包括非耐久性阻燃整理和耐久性阻燃整理。非耐久性整理多以硼砂-硼酸、聚磷酸铵、氢氧化镁等溶液进行织物浸轧，虽工艺简单，但整理效果没有耐洗性。耐久阻燃整理工艺多以磷－氮系阻燃剂为整理剂，采用包括高温焙烘或涂层整理的方法，使整理剂与纤维高温下反应或表面成膜，从而获得较好的耐洗性。耐久性阻燃整理由于处理温度较高，在赋予织物阻燃效果的同时，也容易使纤维强力受损。对于羊毛和蚕丝这类蛋白质纤维制品而言，传统耐久阻燃工艺还对织物外观和手感产生影响，易产生泛黄和手感下降。
采用生物酶法进行蛋白质纤维阻燃整理加工具有处理温度低、反应条件缓和的优点。蚕丝和羊毛等蛋白质纤维中含有5％～10％酪氨酸、10％～12％的丝氨酸，根据这一特点，可考虑以蛋白激酶催化含磷活化剂中磷酸基转移至蛋白质纤维大分子上，促进蛋白质纤维中的酪氨酸和丝氨酸残基磷酸化，从而提高蛋白质纤维的阻燃效果。与传统化学阻燃整理方法相比，生物酶法进行蛋白质纤维制品阻燃整理，具有反应条件温和、生产能耗低的优点，能减少蛋白质纤维损伤和泛黄现象。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种生物酶法蛋白质纤维制品阻燃整理方法，使用本发明可在温和条件下提高蛋白质纤维制品的阻燃性，解决传统化学法阻燃整理中能耗高、纤维损伤大和泛黄严重的技术问题，达到优化阻燃整理效果，提高蛋白质纤维制品品质的目的。
本发明的技术方案：一种生物酶法蛋白质纤维制品阻燃整理方法，其特征是通过蛋白激酶催化三磷酸腺苷(ATP)上γ-磷酸基团转移至蛋白质纤维大分子的丝氨酸和酪氨酸残基上，促进蛋白质纤维磷酸化，赋予蛋白质纤维制品阻燃效果，具体工艺如下：
(1)蛋白质纤维制品预处理：以乙二胺四乙酸二钠(EDTA)/尿素水溶液进行溶胀预处理，净洗后备用；
处理工艺处方及条件：EDTA 0～5.0g/L，尿素0.5～8.0g/L，渗透剂0～5g/L，温度20～50℃，处理时间0.5～5小时；
(2)蛋白激酶催化磷酸化：将步骤(1)处理后的蛋白质纤维制品以蛋白激酶和ATP进行处理；
处理工艺处方及条件：蛋白激酶1～100U/L，ATP 1～20g/L，环磷酸腺苷0～5g/L，渗透剂0～5g/L，处理温度20～60℃，pH范围6.0～8.0，时间2～24小时；
(3)水洗、干燥后处理：将步骤(3)处理后蛋白质纤维制品以去离子水充分净洗，60℃烘干备用。
一种生物酶法蛋白质纤维制品阻燃整理方法，适用处理的蛋白质纤维制品包括以真丝或羊毛为原料的梭织物、针织物、纱线；应用的蛋白激酶来源于动物、植物或微生物。
本发明的有益后果
本发明利用蛋白激酶催化蛋白质纤维磷酸化，赋予蛋白质纤维制品阻燃效果，与传统化学法阻燃整理相比，本发明具有以下优点：
(1)酶催化效率高，利用蛋白激酶催化ATP中γ-磷酸基团转移至蛋白质纤维的丝氨酸和酪氨酸残基上，具有专一性强和反应效率高的优点；
(2)反应条件缓和，在低温近中性条件下完成蛋白质纤维大分子表面磷酸化，避免了化学整理时高温焙烘易造成的纤维损伤、手感下降和泛黄等弊端；
(3)整理能耗低，采用生物酶法催化蛋白质纤维阻燃整理，较传统化学阻燃整理安全高效且能耗低。
具体实施方式
采用蛋白激酶催化蛋白质纤维大分子中丝氨酸和酪氨酸残基磷酸化，提高蛋白质纤维制品阻燃性的具体实施例如下：
实施例1
本实施所选的蛋白质纤维制品为真丝织物，以本发明述及的方法进行阻燃整理；
(1)真丝织物预处理：以EDTA 2g/L，尿素5g/L，渗透剂0.5g/L，在30℃处理2小时；(2)蛋白激酶催化磷酸化：将步骤(1)处理后的真丝织物以蛋白激酶和ATP进行处理，其中蛋白激酶25U/L，ATP 8g/L，环磷酸腺苷2g/L，渗透剂0.5g/L，在25℃和pH 7条件下处理12小时；(3)水洗、干燥后处理：将步骤(2)处理后真丝织物水洗，60℃烘干。
试样1：未经任何处理的真丝织物；
试样2：真丝织物仅以10g/L ATP处理，然后水洗干燥；
试样3：真丝织物经步骤(1)、(2)和(3)处理；
试样1的极限氧指数为22.8％，白度为80.5％，断裂强力363N。经上述工艺处理后，试样2的极限氧指数为23.1％，白度为80.5％，断裂强力359N；试样3的极限氧指数为29.6％，白度为80.1％，断裂强力365N。
实施例2：
本实施所选蛋白质纤维制品为羊毛织物，以本发明述及的方法进行阻燃整理；
(1)羊毛织物预处理：以EDTA 4g/L，尿素8g/L，渗透剂0.5g/L，在30℃处理5小时；(2)蛋白激酶催化磷酸化：将步骤(1)处理后的羊毛织物以蛋白激酶和ATP进行处理，其中蛋白激酶40U/L，ATP 15g/L，环磷酸腺苷2.5g/L，渗透剂0.5g/L，在30℃和pH 7.5条件下处理20小时；(3)水洗、干燥后处理：将步骤(2)处理后织物水洗，60℃烘干。
试样4：未经任何处理的羊毛织物
试样5：羊毛织物仅以15g/L ATP处理，然后水洗干燥；
试样6：羊毛织物经步骤(1)、(2)和(3)处理；
试样4的极限氧指数为22.8％，白度为60.3％，断裂强力530N。经上述工艺处理后，试样5的极限氧指数为23.5％，白度为59.8％，断裂强力519N，断裂强力263N；试样6的极限氧指数为30.2％，白度为61.1％，断裂强力535N。
通过对实施例数据分析：与未处理的蛋白质纤维制品相比，以本发明述及的方法进行阻燃整理后，蛋白质纤维制品的阻燃整理性能得到改善，白度变化较少，织物强力在同一水平。与传统化学阻燃整理相比，采用生物酶法进行蛋白质纤维制品阻燃整理具有较好的效果，避免了传统化学阻燃整理易产生的泛黄和强力下降的问题。
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 (2)

1.一种生物酶法蛋白质纤维制品阻燃整理方法，其特征是通过蛋白激酶催化三磷酸腺苷（ATP）上γ-磷酸基团转移至蛋白质纤维大分子的丝氨酸和酪氨酸残基上，促进蛋白质纤维磷酸化，赋予蛋白质纤维制品阻燃效果，具体工艺如下：
（1）蛋白质纤维制品预处理：以乙二胺四乙酸二钠（EDTA）/尿素水溶液进行溶胀预处理，净洗后备用；
处理工艺处方及条件：EDTA 0～5.0 g/L，尿素 0.5～8.0 g/L，渗透剂0～5 g/L，温度20～50℃，处理时间0.5～5小时；
（2）蛋白激酶催化磷酸化：将步骤（1）处理后的蛋白质纤维制品以蛋白激酶和ATP进行处理；
处理工艺处方及条件：蛋白激酶1～100 U/L，ATP 1～20 g/L，环磷酸腺苷0～5 g/L，渗透剂0～5 g/L，处理温度20～60℃，pH范围6.0～8.0，时间2～24小时；
（3）水洗、干燥后处理：将步骤（2）处理后蛋白质纤维制品以去离子水充分净洗，60℃烘干备用。
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包括以真丝或羊毛为原料的梭织物、针织物、纱线；所述蛋白激酶来源于动物、植物或微生物。
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