CN112813707B - 一种基于漆酶/多酸协效反应的生态棉织物染色方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于染色技术领域，尤其涉及一种基于漆酶/多酸协效反应的生态棉织物染色方法。具体包括：S1.将漆酶溶于pH为4～6的缓冲溶液中，得到浓度为1～3U/mL的漆酶溶液；S2.将邻苯二酚和多酸K5[MnV11O32]·(10～12)H2O加入漆酶溶液中，充分搅拌溶解得混合溶液；S3.将清洗处理后的棉织物采用pH为4～6的缓冲溶液润湿后投入混合溶液中，在30℃～70℃下，震荡水浴加热2～8小时，取出后水洗、干燥，得到漆酶/多酸催化聚合邻苯二酚着色的棉织物。该棉织物与HBT/漆酶协同催化生成的邻苯二酚着色的棉织物相比，具有较好的耐摩擦色牢度和耐皂洗色牢度。

Description

一种基于漆酶/多酸协效反应的生态棉织物染色方法
技术领域
本发明属于染色技术领域，尤其涉及一种基于漆酶/多酸协效反应的生态棉织物染色方法。
背景技术
近年来，随着人们对环保的日益重视，开发环境友好型染整工艺成为纺织印染行业绿色化研究方向的热点。生物酶作为一种无毒无害、催化条件温和、需用量少且作用专一的生物催化剂成为了开发环保工艺的首选，其在染整加工过程中的应用已形成了多种成熟的工艺技术，但大多数还是以水解酶为主，例如淀粉酶退浆、过氧化氢酶漂白等，这些酶类作用底物的范围有一定的局限性。
漆酶作为一类含铜多酚氧化酶，广泛存在于自然界中，特殊的分子结构使其能在氧气存在的条件下催化氧化各种酚类、芳胺及其衍生物等。通过将其与小分子介体物质联用形成漆酶/介体体系(LMS)，还可以扩大作用底物的范围，催化多种氧化还原反应。目前LMS在织物染色方面的研究主要是通过催化无色小分子酚类物质的原位聚合，形成有色高聚物使纤维着色。LMS常用介体一般为HBT、ABTS等人工合成的有机介体，但由于其稳定性差、易吸附于纤维表面、反应衍生物具有不确定性、价格昂贵等缺点，目前仍未应用于工业生产。因此找到一种合适的介体是向工业化生产迈进的重中之重。
发明内容
有鉴于此，本发明目的在于提供一种基于漆酶/多酸协效反应的生态棉织物染色方法，该方法条件温和、原料易得且符合节能减排。
本发明提供了一种基于漆酶/多酸协效反应的生态棉织物染色方法，包括以下步骤：
S1.将漆酶溶于pH为4～6的缓冲溶液中，得到漆酶溶液，所述漆酶溶液的浓度为1～3U/mL；
S2.将邻苯二酚和多酸加入所述漆酶溶液中，充分搅拌溶解得混合溶液，所述多酸为K5[MnV11O32]·(10～12)H2O；
S3.将清洗处理后的棉织物采用pH为4～6的缓冲溶液润湿后投入所述混合溶液中，在30℃～70℃下，震荡水浴加热2～8小时，取出后水洗、干燥。
进一步的，本发明所提供的生态棉织物染色方法中，所述将漆酶溶于pH为4～6的缓冲溶液中得到漆酶溶液，具体为：将46.6U/g的粗制漆酶先用等体积的缓冲溶液溶解0.5h，然后用纱布过滤掉颗粒状营养物质后得到滤液，所述滤液为漆酶溶液。
进一步的，本发明所提供的生态棉织物染色方法中的步骤S3中，将清洗处理后的棉织物采用pH为4～6的缓冲溶液润湿后投入所述混合溶液中的浴比为1：(20～30)。
进一步的，本发明所提供的生态棉织物染色方法中，所述缓冲溶液为乙酸-乙酸钠缓冲溶液。
进一步的，本发明所提供的生态棉织物染色方法中，所述乙酸-乙酸钠缓冲溶液中，乙酸的浓度为7～350mmol/L，乙酸钠的浓度为5～10g/L。
与现有技术相比，本发明中邻苯二酚在漆酶/多酸的协同催化氧化作用下，首先生成具有高反应性的醌类中间体，此中间体再原位聚合形成有色高分子聚合物，此有色高分子聚合物原位接枝在棉织物表面从而使织物得色。本发明中的多酸结构中的聚阴离子具有很强的携电子和释放电子的能力，可以提供类似于金属酶取代酚类物质外层电子的氧化反应，这种作用弥补了酶促反应的短板，增强了聚合物原位接枝于棉织物表面键合作用的牢度，故通过本发明染色的棉织物色牢度较好；与传统的有机介体相比，无机介体POM在LMS体系中对小分子酚类物质的氧化聚合具有更强的催化效果，且POM资源丰富，结构确定，催化活性高，不会腐蚀设备；采用低浴比、一浴一步法染色，对于节能减排具有重要意义。
附图说明
图1为实施例1中经邻苯二酚聚合物着色后的棉织物在高倍显微镜下的照片；
图2为实施例2中经邻苯二酚聚合物着色后的棉织物在高倍显微镜下的照片；
图3为实施例3中经邻苯二酚聚合物着色后的棉织物在高倍显微镜下的照片。
具体实施方式
下面结合具体实施列，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，等价形式改动或修改同样落于本申请的权利要求书所限定的范围。
实施例1
步骤1、将1g棉织物用乙醇常温浸渍3分钟，取出晾干。
步骤2、称取5g乙酸钠，加入少量蒸馏水使其溶解，量取并加入343mmol冰乙酸，用蒸馏水定容至1L，调节pH为4。
步骤3、量取10ml步骤2的缓冲溶液，加入0.2146g粗制漆酶，充分搅拌溶解半小时，用纱布过滤掉颗粒状营养物质，留下滤液进行后续步骤。
步骤4、将0.01g邻苯二酚和0.03g K5[MnV11O32]·(10～12)H2O加入步骤3的溶液中，充分搅拌溶解。
步骤5、用步骤2的缓冲溶液润湿棉织物后按1:10的浴比投入步骤4的溶液中，在30℃下震荡水浴加热2小时。
步骤6、反应结束后，将步骤5中的织物取出，进行充分水洗，自然干燥。
该着色织物的扫描电镜照片如图1所示。由图1可以看出，邻苯二酚聚合形成的有色高聚物均匀附着在棉织物表面。按照GB/T3920-2008和GB/T 3921-2008中记载的方法进行耐摩擦色牢度和耐皂洗色牢度性能测试，与按同样染色条件经有机介体(HBT)/漆酶协同催化生成的邻苯二酚聚合物着色的棉织物色牢度性能测试如表1所示。
表1不同LMS介体催化聚合邻苯二酚着色的棉织物色牢度等级
Figure BDA0002911538670000021
实施例2
步骤1、将2g棉织物用乙醇常温浸渍3分钟，取出晾干。
步骤2、称取8g乙酸钠，加入少量蒸馏水使其溶解，量取并加入55mmol冰乙酸，用蒸馏水定容至1L，调节pH为5。
步骤3、量取40ml步骤2的缓冲溶液，加入1.717g粗制漆酶，充分搅拌溶解半小时，用纱布过滤掉颗粒状营养物质，留下滤液进行后续步骤。
步骤4、将0.08g邻苯二酚和0.16g K5[MnV11O32]·(10～12)H2O加入步骤3的溶液中，充分搅拌溶解。
步骤5、用步骤2的缓冲溶液润湿棉织物后按1：20的浴比投入步骤4的溶液中，在50℃下，维持浴比，震荡水浴加热5小时。
步骤6、反应结束后，将步骤5中的织物取出，进行充分水洗，自然干燥。
该着色织物的扫描电镜如图2所示，其纤维表面的有色高聚物较实施例1的纤维表面多，宏观上表现为织物着色较深。按照GB/T3920-2008和GB/T 3921-2008中记载的方法进行耐摩擦色牢度和耐皂洗色牢度性能测试，与按同样染色条件经有机介体(HBT)/漆酶协同催化生成的邻苯二酚聚合物着色的棉织物色牢度性能测试如表2所示。
表2不同LMS介体催化聚合邻苯二酚着色的实施例1棉织物色牢度等级
Figure BDA0002911538670000022
实施例3
步骤1、将3g棉织物用乙醇常温浸渍3分钟，取出晾干。
步骤2、称取10g乙酸钠，加入少量蒸馏水使其溶解，量取并加入7mmol冰乙酸，用蒸馏水定容至1L，调节pH为6。
步骤3、量取90ml步骤2的缓冲溶液，加入5.794g粗制漆酶，充分搅拌溶解半小时，用纱布过滤掉颗粒状营养物质，留下滤液进行后续步骤。
步骤4、将0.27g邻苯二酚和0.35g K5[MnV11O32]·(10～12)H2O加入步骤3的溶液中，充分搅拌溶解。
步骤5、用步骤2的缓冲溶液润湿棉织物后按1：30的浴比投入步骤4的溶液中，在70℃下，维持浴比，震荡水浴加热8小时。
步骤6、反应结束后，将步骤5中的织物取出，进行充分水洗，自然干燥。
该着色织物的扫描电镜如图3所示，其纤维表面的有色高聚物较实施例1的纤维表面多，较实施例2的纤维表面少。按照GB/T3920-2008和GB/T 3921-2008中记载的方法进行耐摩擦色牢度和耐皂洗色牢度性能测试，与按同样染色条件经有机介体(HBT)/漆酶协同催化生成的邻苯二酚聚合物着色的棉织物色牢度性能测试如表3所示。
表3不同LMS介体催化聚合邻苯二酚着色的棉织物色牢度等级
Figure BDA0002911538670000031
综上，相较于传统有机介体而言，实施例1～3经邻苯二酚聚合物着色的棉织物具有较好的耐摩擦色牢度和耐皂洗色牢度。
本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种基于漆酶/多酸协效反应的生态棉织物染色方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.将漆酶溶于pH为4～6的缓冲溶液中得到漆酶溶液，所述漆酶溶液的浓度为1～3U/mL；
S2.将邻苯二酚和多酸加入所述漆酶溶液中，充分搅拌溶解得混合溶液，所述多酸为K5[MnV11O32]·(10～12)H2O；
S3.将清洗处理后的棉织物采用pH为4～6的缓冲溶液润湿后投入所述混合溶液中，在30℃～70℃下，震荡水浴加热2～8小时，取出后水洗、干燥。
2.根据权利要求1所述的生态棉织物染色方法，其特征在于，步骤S1中，所述将漆酶溶于pH为4～6的缓冲溶液中得到漆酶溶液，具体为：将46.6U/g的粗制漆酶先用等体积的缓冲溶液溶解0.5h，然后用纱布过滤掉颗粒状营养物质后得到滤液，所述滤液为漆酶溶液。
3.根据权利要求1所述的生态棉织物染色方法，其特征在于，所述步骤S3中，将清洗处理后的棉织物采用pH为4～6的缓冲溶液润湿后投入所述混合溶液中的浴比为1：(20～30)。
4.根据权利要求1所述的生态棉织物染色方法，其特征在于，所述缓冲溶液为乙酸-乙酸钠缓冲溶液。
5.根据权利要求4所述的生态棉织物染色方法，其特征在于，所述乙酸-乙酸钠缓冲溶液中，乙酸的浓度为7～350mmol/L，乙酸钠的浓度为5～10g/L。
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