專利名稱：一種對紡織品進行一步法染色和功能性整理的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及采用咖啡酸酶聚產(chǎn)物對紡織品進行一步法染色和功能性整理的方法，特別涉及利用氧化還原酶催化咖啡酸氧化聚合，并將其酶聚產(chǎn)物用于羊毛、蠶絲和錦綸紡織品同時染色和功能性整理的方法，屬于紡織品染色和整理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
染料與染色工業(yè)如今正面臨著因新的化學品法規(guī)對部分有毒染料限制使用、環(huán)保污染、勞動力成本的增加、市場競爭力差、廢水處理成本增加等原因而帶來的嚴峻的發(fā)展問題。開發(fā)新的環(huán)保染料、高固色率染料和功能性染料，采用新的更環(huán)保的方法合成染料，采用節(jié)能減排型的染整加工技術(shù)，采用染色和功能性整理同浴(染色和功能性整理一步法)的 短流程加工技術(shù)，采用生物酶加工技術(shù)，已經(jīng)成為重要的發(fā)展趨勢。以往的紡織品染色和功能性整理一步法加工方法，一般是將合成染料和功能性整理劑置于同一處理液中進行加工，盡管減少了染整加工步驟、縮短了染整加工流程和時間，但其缺點是多數(shù)染料和功能性整理劑之間存在相容性欠佳、染料的著色力和整理劑的功能性均沒有單獨用染料染色和單獨用功能性整理劑整理時好。而采用功能性的合成染料和部分天然染料染色，在使紡織品著色的同時，也能賦予紡織品功能性。例如，采用含季銨鹽的陽離子染料對腈綸織物染色，能賦予染色腈綸織物良好的抗菌性[參見文獻 M. Ma, G. Sun. Antimicrobial cationic dyes. Part 3: simultaneous dyeingand antimicrobial finishing of acrylic fabrics. Dyes and Pigments, 2005， 66:33-41];采用含氟碳鏈的酸性染料對錦綸織物染色，能賦予染色錦綸織物良好的防水性能[參見文獻 Y. C. Chaoj M. J. Chang, C. H. Chang. Water-repellent acid dyes:the influence of the perfluorobutamido group on the color, dyeing and fastnessproperties of 2- (p-alkyl) phenylazo-l-naphthol acid dyes. Dyes and Pigments,1998，39: 183-191];釆用含苯并三唑結(jié)構(gòu)的活性染料對棉織物染色，能賦予染色棉織物良好的紫外線防護功能[參見文獻J. Paluszkiewicz，W. Czajkowskij M. Ka mierska，R. Stolarski. Reactive dyes for cellulose fibers including UV absorbers. Fibersand Textiles in Eastern Europe, 2005，13(2): 76-80];米用天然姜黃色素對羊毛染色，能賦予羊毛織物很好的抗菌性[參見文獻S. Hanj Y. Yang. Antimicrobial activityof wool fabric treated with curcumin. Dyes and Pigments, 2005， 64: 157-161]。另外，將氧化還原酶用作環(huán)保型的生物催化劑用于制備合成染料已受到關(guān)注，釆用這種方法合成染料具有合成反應條件溫和、低污染和低毒性的優(yōu)點；文獻中報道的氧化還原酶一般是釆用漆酶，用這種方法合成得到的染料，部分可用于紡織品的染色[J. Polakj A. Jarosz-Wilkolazka. Fungal laccases as green catalysts for dyesynthesis. Process Biochemistry, 2012，47: 1295-1307]，但未見相關(guān)染色紡織品的功能性報道。氧化還原酶，是本技術(shù)領(lǐng)域已知的。一類氧化還原酶是漆酶(EC I. 10. 3. 2)，漆酶是含銅多糖氧化酶，能催化許多化合物的氧化反應，底物比較廣泛，包括許多與對二酚結(jié)構(gòu)類似的化合物，如氨基苯酹、鄰對苯二酹、多酹、多胺、木質(zhì)素、芳基二胺等。另一類氧化還原酶是酪氨酸酶(EC I. 14. 18. I)，又叫單酚氧化酶，它可以氧化L-酪氨酸合成L-多巴和黑色素。由于氧化還原酶能作用于各種酚化合物和胺化合物聚合和偶合反應，從而導致有色物質(zhì)的形成，因此可利用于染色體系，從而對紡織品進行著色。文獻中報道的氧化還原酶在紡織品染色中的應用一般涉及的是在含有紡織品的溶液中添加酚羥基化合物和氧化還原酶，在溶液中原位形成色素，并使得紡織品著色[參見文獻H. Hadzhiyska,M. Calafellj J. M. Gibertj J. M. Dagaj T. Tzanov. Laccase-assisted dyeingof cotton. Biotechnology Letters, 2006，28: 755-759 ;S. Kimj D. Moldesj A.Cavaco-Paulo. Laccase for enzymatic coloration of unbleached cotton. Enzyme andMicrobial Technology, 2007，40: 1788-1793]。這種染色方法的缺點是氧化還原酶的活性受染色溫度的影響很大，溫度過高將導致酶活性下降，從而導致染色效果大大降低，染色織物顏色較淡，因而這種染色一般在室溫至50°C的溫度下進行；由于染色溫度低及部分·原位形成的色素分子質(zhì)量大，故嚴重影響了色素在紡織纖維內(nèi)的擴散，因而會對色牢度造成了負面影響?？Х人崾且环N含酚羥基、羧基和碳碳雙鍵的化合物，在氧化還原酶的催化作用下能發(fā)生聚合反應，形成二聚體、三聚體和多聚體?，F(xiàn)有文獻報道了在溶液中存在酪氨酸酶的情況下用咖啡酸對羊毛織物進行抗菌和抗氧化整理[s. Jus, V. Kokol, G. M. Guebitz.Tyrosinase-catalyzed coupling of functional molecules onto protein fibers.Enzyme and Microbial Technology, 2008, 42: 535-542],但未涉及染色。在現(xiàn)有文獻中，尚未見將咖啡酸酶聚產(chǎn)物應用于紡織品同浴染色和功能性整理一步法加工的報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種對紡織品進行一步法染色和功能性整理的方法，其工藝流程短、加工效率高、賦予紡織品具有鮮明的顏色和紫外線防護、抗氧化、消臭等多種功能性的。為了達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是提供一種對紡織品進行一步法染色和功能性整理的方法，包括如下步驟
1、將咖啡酸溶于水中，得到濃度為O.3 6 g/L的咖啡酸水溶液，用磷酸鹽緩沖劑調(diào)節(jié)pH值至5. O 7. 5，加入濃度為2 20 U/ml的氧化還原酶，在25 50°C的溫度下，處理2 6小時，升溫至70 80°C處理10 15分鐘，使酶失活，得到有色的咖啡酸酶聚產(chǎn)物溶液；
2、在步驟I得到的咖啡酸酶聚產(chǎn)物溶液中，加入由磷酸、醋酸、硼酸和氫氧化鈉構(gòu)成的伯瑞坦/羅比森緩沖劑，調(diào)節(jié)pH值至3 6，以浴比30 10:1投入紡織品，在I. 5 2. 5°C/分鐘的升溫速度條件下升溫至80 100°C，保溫處理0. 5 I. 5小時進行染色；
3、經(jīng)40 50°C溫水洗滌、充分冷水洗，烘干后得到一種經(jīng)一步法染色和功能性整理的紡織品。
本發(fā)明所述的氧化還原酶為漆酶和酪氨酸酶。所述的紡織品為羊毛、蠶絲、錦綸的散纖維、紗線、絲束、針織物或機織物。本發(fā)明所述的咖啡酸，可以是各種植物中提取的天然產(chǎn)品，也可以是化工合成產(chǎn)
品O在制備咖啡酸酶聚產(chǎn)物的方法中，所用的氧化還原酶可以是各種來源的漆酶和酪氨酸酶，優(yōu)選的氧化還原酶為酪氨酸酶。所用漆酶的活性定義為在30°C、pH 6. 5的條件下，用丁香醛聯(lián)氮為底物時，3 mL的反應底物在530nm波長下每分鐘變化O. 001個吸光度所需的酶量為一個酶活單位(U)。所用酪氨酸酶的活性定義為在25°C、pH 6. 5條件下，以L-酪氨酸為底物時，在280nm波長下每分鐘增加O. 001個吸光度所需的酶量為一個酶活單位(U)。
在制備咖啡酸酶聚產(chǎn)物的方法中，pH值需選擇在使氧化還原酶具有足夠的酶活性的范圍內(nèi)，優(yōu)選約在5. O至7. 5之間，更優(yōu)選約在6. 5到7. O之間；所述的氧化還原酶濃度優(yōu)選約在4 26 U/ml，更優(yōu)選約在12 18 U/ml ;所述的反應溫度為20 50°C，更優(yōu)選在25 30°C之間。在用咖啡酸酶聚產(chǎn)物溶液染色和整理的方法中，所述的紡織品為羊毛、蠶絲、錦綸的散纖維、紗線、絲束、針織物和機織物。對于用本發(fā)明中的染色和整理方法加工的紡織品，其顏色可用采用目測和顏色參數(shù)進行評價。顏色參數(shù)L*、a*和b*值是本領(lǐng)域所熟知的，其中，L*值為明度指數(shù)，表示染色織物的顏色明暗程度，a*值為紅綠指數(shù)，b*值為黃藍指數(shù)，特定的染色織物有特定的a*和b*值,處于顏色色相環(huán)中的特定位置。顏色的濃淡可用L*值和表觀顏色深度(Κ/S值)進行評價，L*值越小、Κ/S值越大，意味著顏色越濃或越深。本發(fā)明中的這些顏色指標在UltraScan PRO測色儀上測定。在本發(fā)明中，染色和整理紡織品的親水性，采用測定水滴在織物表面的接觸角的方法進行評價，接觸角在OCA 20型接觸角和液滴形狀分析儀上測試，水滴接觸角越小，親水性越高；紡織品的紫外防護性能，采用紫外線防護因子(UPF)進行評價，UPF值在UV-1000F型紫外線透過率分析儀上測定；紡織品的消臭性能，用紡織品消除氨氣的百分率進行評價，消臭率借助通用性的氣體試樣泵和氣體檢測管進行測試；紡織品的抗氧化性能，采用在添加待測紡織品的1，I- 二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)乙醇溶液中DPPH自由基的消色率進行評價，消色率越高，紡織品的抗氧化性越好。本發(fā)明具有的優(yōu)點是
I、與傳統(tǒng)的合成色素的方法相比，本發(fā)明提供的用氧化還原酶催化咖啡酸氧化聚合制備有色酶聚產(chǎn)物的方法，具有溫度低、PH值接近中性、反應條件溫和、能耗低等優(yōu)點。如采用從各種植物中提取的天然咖啡酸產(chǎn)品，則更具有原材料綠色環(huán)保的優(yōu)點。2、本發(fā)明所提供的用咖啡酸酶聚產(chǎn)物對紡織品染色和整理的方法，加工工藝流程短，省時，染色效果明顯，紡織品有多種功能性，能達到一步多效的目的。具體實施方法
下面以實施例對本發(fā)明做進一步描述。實施例I :
本實施例所選紡織品為羊毛織物。
步驟I :咖啡酸酶聚產(chǎn)物的制備
在I. 8 g/L的咖啡酸水溶液中，加入磷酸鹽緩沖劑調(diào)節(jié)pH值至6. 5，加入16 U/ml的酪氨酸酶，在25°C的溫度下，處理4小時，然后升溫至70°C處理10分鐘，使酶失活，即得有色的咖啡酸酶聚產(chǎn)物溶液。步驟2 :羊毛織物一步法染色和整理
在步驟I中所得的咖啡酸酶聚產(chǎn)物溶液中，加入由磷酸、醋酸、硼酸和氫氧化鈉構(gòu)成的伯瑞坦/羅比森緩沖劑，調(diào)節(jié)PH至4。染色浴比為25:1。加入羊毛織物，以2°C/分鐘的升溫速度升溫至95°C，再繼續(xù)染色I小時。染畢，40°C溫水洗滌10分鐘，充分冷水洗，60°C烘干。
經(jīng)測試，本實施例提供的染色和整理羊毛織物的明度指數(shù)L*為53. 80，紅綠指數(shù)a*為6. 20，黃藍指數(shù)b*為47. 94，表觀顏色深度Κ/S值為13. 33，顏色呈偏暗的黃色。染色和整理羊毛織物的水滴接觸角為113. 8。，紫外線防護因子UPF為56. 7，抗氧化性為76. 5%，對氨氣的消臭率為57. 1%。而未染色和整理的羊毛織物的水滴接觸角為130. 4°，紫外線防護因子UPF為20. 8，抗氧化性為I. 0%，對氨氣的消臭率為28. 6%。實施例2
本實施例所選紡織品為蠶絲雙縐?？Х人崦妇郛a(chǎn)物的制備方法與實施例I中步驟I相同。在所得的咖啡酸酶聚產(chǎn)物溶液中，加入由磷酸、醋酸、硼酸和氫氧化鈉構(gòu)成的伯瑞坦/羅比森緩沖劑，調(diào)節(jié)PH至3。染色浴比為25:1。加入蠶絲雙縐，以2°C/分鐘的升溫速度升溫至95°C，再繼續(xù)染色I小時。染畢，40°C溫水洗滌10分鐘，充分冷水洗，60°C烘干。經(jīng)測試，本實施例提供的染色和整理蠶絲雙縐的明度指數(shù)L*為58. 26，紅綠指數(shù)a*為4. 35，黃藍指數(shù)b*為41. 42，表觀顏色深度Κ/S值為7. 46，顏色呈帶微量綠光的艷黃色。染色和整理蠶絲雙縐的紫外線防護因子UPF為34. 8，抗氧化性為57. 2%，對氨氣的消臭率為50. 0%。而未染色和整理的蠶絲雙縐的紫外線防護因子UPF為6. 7，抗氧化性為O. 4%，對氨氣的消臭率為21. 4%。
實施例3
本實施例所選紡織品為錦綸平紋織物?？Х人崦妇郛a(chǎn)物的制備方法與實施例I中步驟I相同。在所得的咖啡酸酶聚產(chǎn)物溶液中，加入由磷酸、醋酸、硼酸和氫氧化鈉構(gòu)成的伯瑞坦/羅比森緩沖劑，調(diào)節(jié)PH至5。染色浴比為25:1。加入錦綸織物，以2°C/分鐘的升溫速度升溫至95°C，再繼續(xù)染色I小時。染畢，40°C溫水洗滌10分鐘，充分冷水洗，60°C烘干。經(jīng)測試，本實施例提供的染色和整理錦綸織物的明度指數(shù)L*為60. 03，紅綠指數(shù)a*為8. 76，黃藍指數(shù)b*為48. 69，表觀顏色深度Κ/S值為7. 52，顏色呈艷黃色。染色和整理錦綸織物的水滴接觸角為82. 1°，紫外線防護因子UPF為297. 2，抗氧化性為80. 4%，對氨氣的消臭率為28. 6%。而未染色和整理的錦綸織物的水滴接觸角為115. V，紫外線防護因子UPF為31. 6，抗氧化性為7. 6%，對氨氣的消臭率為14. 3%。本發(fā)明采氧化還原酶催化咖啡酸的氧化聚合得到有色的酶聚產(chǎn)物，將這種酶聚產(chǎn)物用于紡織品染色和整理同浴一步法加工，所得紡織品具有鮮明的顏色和紫外線防護、抗氧化、消臭等多種功能性。
權(quán)利要求
1.一種對紡織品進行一步法染色和功能性整理的方法，其特征在于包括如下步驟 (1)將咖啡酸溶于水中，得到濃度為O.3 6 g/L的咖啡酸水溶液，用磷酸鹽緩沖劑調(diào)節(jié)pH值至5. O 7. 5，加入濃度為2 20 U/ml的氧化還原酶，在25 50°C的溫度下，處理2 6小時，升溫至70 80°C處理10 15分鐘，使酶失活，得到有色的咖啡酸酶聚產(chǎn)物溶液； (2)在步驟(I)得到的咖啡酸酶聚產(chǎn)物溶液中，加入由磷酸、醋酸、硼酸和氫氧化鈉構(gòu)成的伯瑞坦/羅比森緩沖劑，調(diào)節(jié)PH值至3 6，以浴比30 10:1投入紡織品，在I. 5 2.5°C /分鐘的升溫速度條件下升溫至80 100°C，保溫處理O. 5 I. 5小時進行染色； (3)經(jīng)40 50°C溫水洗滌、充分冷水洗，烘干后得到一種經(jīng)一步法染色和功能性整理的紡織品。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種對紡織品進行一步法染色和功能性整理的方法，其特征在于所述的氧化還原酶為漆酶和酪氨酸酶。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種對紡織品進行一步法染色和功能性整理的方法，其特征在于所述的紡織品為羊毛、蠶絲、錦綸的散纖維、紗線、絲束、針織物或機織物。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種對紡織品進行一步法染色和功能性整理的方法，特別涉及一種用咖啡酸酶聚產(chǎn)物對紡織品進行一步法染色和功能性整理的方法，屬于紡織品染色和整理領(lǐng)域。本發(fā)明采用氧化還原酶催化咖啡酸氧化聚合制備得到有色的酶聚產(chǎn)物溶液，再在該溶液中投入紡織品，在弱酸性條件下實現(xiàn)紡織品染色和功能整理的一步法加工。與傳統(tǒng)的合成色素方法相比，本發(fā)明提供的氧化還原酶催化咖啡酸氧化聚合制備功能性色素的方法，具有溫度低、pH值接近中性、反應條件溫和、能耗低等優(yōu)點；制備的有色酶聚產(chǎn)物用于紡織品染色和整理同浴的一步法加工，具有加工工藝流程短和省時、一步多效、所得紡織品有鮮明的顏色及紫外線防護、抗氧化、消臭等多種功能性的優(yōu)點。
文檔編號D06P1/00GK102926225SQ20121049446
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月28日
發(fā)明者唐人成, 孫莎莎 申請人:蘇州大學