酶促酚類化合物聚合及其對(duì)紡織品的功能改性和染色.pdf

1、染整加工是紡織品實(shí)現(xiàn)新穎化、高檔化、功能化、提高附加值和提升國際競爭力至關(guān)重要的加工環(huán)節(jié)。我國染整業(yè)規(guī)模巨大，但高能耗、高排放和高污染(高碳排)的染整過程也對(duì)我國的資源和環(huán)境造成了不可忽視的負(fù)面影響。因此，實(shí)現(xiàn)紡織品的生態(tài)染整加工和低碳染整加工，縮短工藝實(shí)現(xiàn)織物短流程生產(chǎn)，加強(qiáng)傳統(tǒng)印染加工與現(xiàn)代生物科技的結(jié)合，開發(fā)綠色環(huán)保染整加工新技術(shù)，才能適應(yīng)新形勢，增強(qiáng)印染行業(yè)的核心競爭力。
　　本課題利用漆酶和酪氨酸酶能引發(fā)底物形成自由基發(fā)

2、生聚合反應(yīng)的機(jī)理，采用“原位”染色和改性技術(shù)和先酶催化聚合再吸附染色和改性技術(shù)，通過浸漬法將酚類聚合物轉(zhuǎn)移到紡織品上，使織物既完成了著色同時(shí)又實(shí)現(xiàn)親水性、抗紫外、抗氧化、消臭性能等復(fù)合功能，并能使織物的物理性能發(fā)生改變。以酶的被輔作用物能在氧化還原酶作用下與酚類底物發(fā)生偶聯(lián)反應(yīng)生成有色物質(zhì)為機(jī)理，通過咖啡酸(CA)和阿魏酸(FA)與3-甲基-2-苯并噻唑啉酮腙鹽鹽酸水合物(MBTH)偶聯(lián)，合成了兩支偶氮類功能性染料。本課題旨在實(shí)現(xiàn)天然功

3、能性整理劑生態(tài)染色及功能性整理的雙重目的，縮短印染加工工藝。同時(shí)促進(jìn)傳統(tǒng)印染加工與現(xiàn)代生物科技的結(jié)合，為紡織品的整理加工提供一種更為綠色環(huán)保的新技術(shù)。主要結(jié)論如下：
　　通過研究漆酶和酪氨酸酶對(duì)天然植物提取液的作用，探討了漆酶催化茶多酚和酪氨酸酶催化紅藤提取物的聚合及其對(duì)織物的染色。植物提取物茶多酚在漆酶存在下采用“原位”染色和改性技術(shù)染蠶絲時(shí)，不同離子型表面活性劑對(duì)蠶絲表觀色深的影響不同。金屬離子預(yù)媒染和后媒染都會(huì)拓寬酶促染色的

4、色譜寬度。Cu2+和Fe3+作為媒染劑時(shí)，預(yù)媒染和后媒染得到的顏色不同。與茶多酚直接染色相比，漆酶酶促染色的蠶絲織物的耐水洗變色牢度均有所提高。先漆酶酶促聚合茶多酚再染色的染色效果要優(yōu)于先吸附茶多酚再漆酶催化原位染色的染色效果。紅藤提取液在酪氨酸酶作用下采用“原位”染色和改性技術(shù)染蠶絲和棉織物時(shí)，染色織物分別在445和455 nm有最大吸收峰，呈橙紅色。對(duì)于蠶絲和棉織物來說，先聚合再染色的染色效果要優(yōu)于先吸附再原位酶促染色的染色效果。但

5、對(duì)羊毛而言，結(jié)果卻恰好相反。采用不同方法染色的織物均表現(xiàn)出了優(yōu)良的耐摩擦牢度和耐水洗沾色牢度。
　　采用“原位”染色和改性技術(shù)，將漆酶用于阿魏酸對(duì)織物的浸漬處理，使織物一次處理即具有良好的顏色性能和防紫外、抗氧化和氣體吸收復(fù)合功能。阿魏酸―原位‖染色時(shí)，有色聚合物通過氫鍵和范德華力等物理作用吸附在纖維上，使羊毛、蠶絲和尼龍呈黃色、棉和粘膠呈淺橙色、苧麻呈亮橙色。織物染色后，粘膠和棉織物的紫外防護(hù)等級(jí)由―壞‖分別提高至―優(yōu)秀‖和―很

6、好‖，羊毛和尼龍織物的抗紫外性能優(yōu)良。粘膠的抗氧化性從2.40%提高到92.72%，提高幅度最大；蠶絲的抗氧化性也從2.24%提高到67.25%。染色織物對(duì)氨氣的消臭性能也有不同程度的提高，羊毛和蠶絲織物提高較大，粘膠和棉織物提高較小。阿魏酸―原位‖染色織物的耐摩擦牢度和耐水洗沾色牢度優(yōu)良，但耐水洗變色牢度和耐日曬牢度差。經(jīng)Cu2+，F(xiàn)e2+和Fe3+后媒的蠶絲織物的耐日曬牢度由2級(jí)提高到5級(jí)，但織物顏色發(fā)生改變。采用阿魏酸先聚合再升高

7、溫度染色的方法可以使染色織物的耐水洗變色牢度提高半級(jí)或者1級(jí)，但對(duì)耐日曬牢度沒有提高。
　　利用先酶催化聚合再吸附染色和改性技術(shù)，將酪氨酸酶和咖啡酸用于蠶絲、羊毛和錦綸的染色，可實(shí)現(xiàn)織物染色、親水性和抗紫外性能、抗氧化性能、對(duì)氨氣的消臭功能等多種功能性整理?？Х人崦复佼a(chǎn)物染色織物呈黃棕色。元明粉在染色中起促染作用，但是促染作用并不明顯，染浴pH值對(duì)染色織物的色光和表觀色深影響較大。染色后，羊毛織物的接觸角由130.3o/130.4

8、o降低到113.7o/113.8o，疏水性得到了改善；錦綸織物的接觸角由115.9o/115.5o降低到81.9o/82.3o，織物呈親水性。染色羊毛和錦綸織物對(duì)紫外線的防護(hù)達(dá)到最高防護(hù)級(jí)別。染色織物對(duì)DPPH的抗氧化性隨著聚合時(shí)酶用量的增加而增加，且錦綸織物的抗氧化性要高于蠶絲和羊毛織物。染色織物具有優(yōu)良的耐摩擦牢度和耐水洗沾色牢度，但耐水洗變色牢度和耐日曬牢度差。紫外吸收劑與咖啡酸酶促產(chǎn)物反應(yīng)后再對(duì)織物染色、固色劑處理、后媒染等方法

9、都會(huì)不同程度提高染色織物的耐日曬牢度和耐水洗變色牢度。
　　FA和CA分別在漆酶和酪氨酸酶的作用下與MBTH發(fā)生偶聯(lián)作用合成了偶氮類功能性黃色(Dye1)和紅色(Dye2)染料。Dye1在蠶絲和錦綸織物上的耐摩擦牢度和耐日曬牢度優(yōu)良，在羊毛上的耐摩擦牢度差，耐日曬牢度中等。Dye2在蠶絲、羊毛、錦綸上的日曬牢度分別為4級(jí)、3級(jí)和2級(jí)。染色織物的UPF指數(shù)均為50+，染色織物可作為抗紫外織物用于服裝面料。染色織物對(duì)DPPH自由基的捕

10、捉能力大幅提高，Dye1和Dye2染色錦綸織物抗氧化性分別為98.50%和89.78%。合成的偶氮類染料可以作為功能染料應(yīng)用于織物的一浴法染色及抗紫外、抗氧化性整理。
　　通過―原位‖染色和改性技術(shù)，在酪氨酸酶作用下制備綠原酸、沒食子酸和咖啡酸改性甲殼胺纖維，實(shí)現(xiàn)纖維具有抗氧化、消臭性能和著色，改善了纖維的耐酸堿性。紅外譜圖表明，改性劑分子與甲殼胺纖維之間為共價(jià)鍵結(jié)合。改性纖維對(duì) ABTS和DPPH自由基的抗氧化性均增強(qiáng)，對(duì)ABT

11、S自由基的捕捉能力能達(dá)到接近100%；對(duì)氨氣的消臭能力有所提高。綠原酸、沒食子酸和咖啡酸改性纖維的顏色分別呈褐色、灰紫色和咖啡色。咖啡酸改性纖維在1%醋酸溶液中溶解速度變慢。綠原酸和沒食子酸改性纖維溶解時(shí)，先是快速溶脹，之后慢慢溶解，并導(dǎo)致醋酸溶液粘度增加。且溶液粘度隨改性時(shí)底物濃度、酶用量、改性時(shí)間的增加而增加。SEM發(fā)現(xiàn)經(jīng)0.1M NaOH溶液堿處理后，綠原酸改性纖維表面變粗糙，沒食子酸改性纖維表面裂縫更加密集和明顯；其失重率分別在