[发明专利]一种基于漆酶催化聚合生色反应的麻纤维生物染色工艺

说明书

技术领域

一种基于漆酶催化聚合生色反应的麻纤维生物染色工艺，属于麻纺织行业中麻纤维染整加工的应用技术领域。

背景技术

近几年来，随着国内外环保法规的日益严格，各类纤维的清洁化染色加工受到高度关注。基于小分子合成染料的传统染色方法和理论面临诸多挑战，主要体现在：合成染料制备工序复杂、环境污染大；染色条件要求高(往往需要苛刻的pH值和高温)、染色工艺复杂、水耗能耗高、染色废水处理困难。常用染料分子量低，染色产品摩擦牢度欠佳、着色力低，染料利用率低，耐光、耐热性也不同程度存在问题，且纤维适用性差等。近年来兴起的天然染料因色谱不全、使用重金属媒染剂污染环境、染色牢度差等不足，实际应用受到极大限制。

高分子染料可克服上述低分子染料存在的一系列不足。一般来说，高分子染料是经过一系列化学反应将发色基团植入高分子的主链或侧链，从而形成的新的一类有色高分子化合物，它们既具有小分子染料艳丽的色彩和较强的着色能力等特性，又具有高分子材料耐溶剂性、耐迁移性和耐热性等优点，已广泛应用于塑料加工、感光材料等领域。尽管高分子染料近年来发展迅速，但聚合物大分子骨架上结合的发色基团少、合成方法存在活性单体制备困难且聚合率低、产物难于纯化等问题，制约了高分子染料的实际应用。因此，探索新型的高分子染料合成方法无疑具有十分重要的现实意义。

随着生物技术的不断发展，利用生物酶合成聚合物的研究受到原来越多的关注。与通过化学催化技术合成高聚物相比较，生物酶法催化合成具有合成效率高、选择专一性好以及聚合条件更温和等诸多优点。在这方面，基于漆酶催化的有机物合成过程工艺简单、反应条件温和且基本无毒害(唯一副产物是水)，因此被当作代替常规化学合成的方法从而得到日益深入的研究。

自19世纪80年代在漆树分泌物(漆液)中发现漆酶成份和提出漆酶(laccase)概念以来，漆酶及其催化反应就一直是人们研究的热点。特别是近年来，随着稳定性好、工业应用成本低的工业微生物漆酶制剂的商品化，漆酶催化酚类、芳香胺和脂肪胺类等底物(在小分子介体物质存在下，漆酶可氧化的底物范围可进一步扩大到非酶底物)发生氧化反应的研究和应用已取得了很大进展。国内外研究表明，漆酶可催化小分子无色芳香化合物(如酚、芳胺等)氧化生成活性自由基中间体，这些反应性较强的活性粒子既可以引发具有特殊结构的外源分子接枝聚合(异源分子聚合)，也可引发其自身聚合生成高分子化合物(同源分子聚合)，制得新材料或具有新颖功能的材料。同时，酚类物质经氧化后可呈现不同色泽，已广泛用于毛发染色。

麻是人类最早使用的纺织原料之一，我国有丰富的麻纤维资源。麻纤维表面含有丰富的木质素，其木质素含量如表1所示。

表1麻纤维的化学组成

国内外研究表明，木质素是漆酶的合适底物，其分子结构中的酚羟基经漆酶催化后，可形成酚氧自由基，这些反应性较强的活性粒子可引发具有特殊结构的外源分子如酚类、芳香胺等单体聚合形成有色聚合物。

本发明利用漆酶的催化聚合特性，将无色小分子酚类化合物催化聚合形成有色高分子聚合物，并将这一过程与麻纤维的染色相结合，实现麻纤维高效清洁的生物法染色，为纤维材料的染色开辟新的方法和路线。

发明内容

本发明以富含木质素的麻纤维为代表性纤维，将漆酶催化无色小分子酚类单体聚合生色与麻纤维染色有机结合起来，旨在利用漆酶催化聚合生色反应的高效性和清洁性实现麻纤维的生物法染色。使用本发明可降低麻纤维的染色能耗，缩短染色工艺流程，解决传统染色法染色条件要求高、染色工艺复杂、水耗能耗高等技术问题，实现绿色染整加工的目的。

本发明的技术方案：一种基于漆酶催化聚合生色反应的麻纤维生物染色工艺，麻纤维或织物在一定浓度的氢氧化钠和硅酸钠溶液中处理一定时间，部分去除麻纤维表面的果胶和麻织物上的残余浆料，使麻纤维表面的木质素充分暴露。然后用水清洗、稀醋酸溶液中和，低温烘干。再将经过碱处理的麻纤维或麻织物浸渍在含有一定浓度的酚类单体和漆酶的醋酸缓冲溶液中，在一定温度和一定pH值下处理一定时间，使酚类单体聚合形成有色高分子聚合物并与麻纤维表面木质素结合，实现麻纤维活麻织物的生物染色。然后进行高温固色和灭酶处理，再充分洗涤，去除麻纤维或麻织物上的各种未反应的酚类单体和已灭活的酶，最后进行烘干。

其工艺流程为：

(1)麻纤维或麻织物的碱处理