[发明专利]角质酶和漆酶联合处理进行涤纶功能改性的方法

说明书

技术领域

本发明涉及涤纶功能化改性技术领域，特别涉及一种角质酶和漆酶联合处理进行涤纶功能改性的方法。

背景技术

自从1953年商业问世以来，涤纶（聚对苯二甲酸乙二醇酯，PET）已经成为应用最广泛的合成纤维之一。作为一种服用性纤维，涤纶有很多优良的特性， 如强度高、手感柔软、耐拉伸、抗皱耐磨、机可洗等。我国是涤纶的生产和消费大国，2016年涤纶年产量约4000万吨，但由于常规涤纶品种生产规模的迅猛扩大，目前已显现出总量过剩、品种单一和技术含量不高的缺点。普通涤纶纤维、长丝或织物已不能满足国内外市场对产品多样化、功能化的需求。目前，涤纶功能化的主要途径是通过选用合适的功能助剂，采用化学或物理（接枝、共聚、共混、吸附、涂层等）的方法进行改性。化学或物理方法在对涤纶进行功能整理时存在一定的不足，如化学法易产生化学有害物质残留，物理法改性牢度差。近年来，涤纶的酶法改性以其高选择性、高效性、作用条件温和性以及反应过程环境友好等特点而备受关注。目前主要利用脂肪酶、角质酶水解涤纶表面酯键，产生亲水性的羟基和羧基，提高涤纶的亲水性能。

角质酶属于丝氨酸水解酶，存在于真菌、细菌和植物角质中。细菌角质酶的最适温度40-60℃，最适pH偏碱性，当pH低于7时，角质酶活性会急剧下降。角质酶可水解多种酯类，如各种可溶性酯、天然聚酯角质、合成聚酯PET、合成塑料PBS等。将角质酶应用于纺织工业是近年来的新应用方向，目前角质酶在纺织工业中主要用于纤维的表面改性，提高纤维的亲水性。在合成纤维方面，角质酶可以用于尼龙的表面改性，提高尼龙织物的润湿性能；可以催化降解涤纶中的酯键，改善涤纶纤维的亲水性和抗静电性。在羊毛纤维上，角质酶与其他预处理相结合可以去除纤维表层的类脂物质，从而提高蛋白酶处理后羊毛织物的防毡缩效果和染色性能。从目前的研究报道来看，单独使用角质酶无法实现涤纶纤维、长丝或织物的功能整理。

漆酶（Laccase，EC 1.10.3.2）是一种普遍存在于昆虫、植物、真菌和细菌中的重要酶种，是多铜氧化酶中的一种糖蛋白氧化酶。漆酶的肽链一般由500个左右氨基酸组成。目前的研究表明，漆酶可催化酚类、胺类和木质素等化合物的氧化，在一些小分子氧化还原介体的协助下，漆酶具有更强的催化氧化能力，可进一步扩展其氧化作用底物的范围，如在2,2-联氮-二（3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸）二铵盐（ABTS）、2,2,6,6-四甲氧基哌啶-1-氧化物（TEMPO）等小分子介体物质存在下，漆酶可氧化的底物包括多酚类、甲氧基替代酚、芳香族、脂肪胺、醇类、多糖类等。漆酶/TEMPO体系可选择性氧化底物上的伯羟基生成醛基，在化学有机合成中能催化氧化多种化学反应，如能选择性的催化醇或多糖的伯羟基生成相应的醛基和羧基，催化仲羟基生成相应的酮，且具有高选择性。漆酶/TEMPO体系催化伯羟基生成醛基机理如下，首先利用TEMPO独特的氧化机制，在O₂和漆酶的共同作用下，将单电子氧化成氧铵阳离子，继而氧铵离子与伯羟基化合物形成加合物，形成的加合物随后经双电子氧化分解成醛和羟胺，生成的羟胺被酶催化氧化，氧气或在氧铵离子和羟胺间发生歧化反应而有两电子与TEMPO结合。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种角质酶和漆酶联合处理进行涤纶功能改性的方法，作为一种生物方法，能耗低、处理工艺安全环保，含氨基功能整理剂与涤纶之间靠共价键结合，两者之间结合力高，使制得的改性涤纶具有耐久的功能性，在改性反应中催化效率高，酶制剂用量少。

技术方案：本发明提供了一种角质酶和漆酶联合处理进行涤纶功能改性的方法，包括以下步骤：（1）将涤纶加入到主要由角质酶和水组成的pH为7.0~9.0、浴比为1：10~50的第一处理液中，在50~60 ℃下处理60~90min，之后经热水冼和冷水洗后在60~70 ℃烘干；（2）将经所述步骤（1）处理得到的涤纶加入到主要由漆酶、TEMPO、含氨基功能整理剂、缓冲溶液以及水组成的pH为4~4.5、浴比为1：10~50的第二处理液中，在30~40 ℃条件下处理3~12h，结束后取出用水充分洗涤，并于60~80 ℃烘干，得目标产物改性涤纶。

优选地，在所述步骤（1）中，所述角质酶的酶活为：5.0~10.0 U/ mL。

进一步地，所述第一处理液中还包括表面活性剂；所述表面活性剂的浓度为0.1~5 g/L；所述表面活性剂为非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂或阴非离子复合表面活性剂。表面活性剂作为湿润渗透剂，可以提高处理液对涤纶的渗透性。