漆酶催化没食子酸染色阳离子改性棉织物的性能.pdf
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1、印染(2024 No.3)漆酶催化没食子酸染色阳离子改性棉织物的性能韩雪1,2,韩冬3,于乐1,董爱学4,王润博1 1.齐齐哈尔大学 轻工与纺织学院,黑龙江 齐齐哈尔 161006;2.齐齐哈尔大学 寒区麻及制品教育部工程研究中心,黑龙江 齐齐哈尔 161006;3.哈尔滨医科大学,黑龙江 哈尔滨 150081;4.绍兴文理学院 纺织服装学院,浙江 绍兴 312000摘要:利用漆酶催化没食子酸,并对聚二甲基二烯丙基氯化铵改性棉织物进行染色。结果表明:漆酶可催化没食子酸聚合,采用一浴一步法和一浴二步法工艺对改性棉织物染色,二者的染色特征值相接近,染色改性棉织物的UPF40,亲水性能明显提升,力学
2、性能也有所改善。关键词:染色;漆酶;没食子酸;阳离子改性;棉织物中图分类号:TS193.62文献标志码:BDOI:10.3969/j.yinran.202403017Performance of cationic modified cotton fabric dyed with laccase catalyzed gallic acidHAN Xue1,2,HAN Dong3,YU Le1,DONG Aixue3,WANG Runbo11.College of Light Industry and Textile,Qiqihar University,Qiqihar 161006,China;
3、2.Engineering Research Center for Hemp and Product inCold Region of Ministry of Education,Qiqihar University,Qiqihar 161006,China;3.Harbin Medical University,Harbin 150081,China;4.Department of Textile and Apparel Engineering,Shaoxing University,Shaoxing 312000,ChinaAbstract:Dyeing process of PDMDAA
4、C modified cotton fabric using laccase catalyzed gallic acid is carried out.The results show that laccase can catalyze the polymerization of gallic acid.The dyeing characteristic values ofthe cationic modified cotton fabrics dyed by one-bath-one-step process and one-bath-two-step processare similar.
5、The UPF value of the modified cotton dyeings is 40.At the same time,the hydrophilicity and mechanical properties are also improved.Key words:dyeing;laccase;gallic acid;cationic modification;cotton fabric传统合成染料具有价格低、色谱全、色泽鲜艳、耐洗、耐晒、染色重现性好等优点,但是,部分合成染料的加工和使用对生态环境和人体健康造成严重威胁。随着生态染整技术的发展,利用生物酶催化合成有色聚合物染料
6、对纺织品进行改性成为近年来的研究热点。作为多酚氧化酶中作用底物最广泛的一类酶,漆酶(EC.1.10.3.2)被认为是最具工业应用前景的酶。漆酶是一种从植物、真菌和昆虫中分离出来的多酚氧化酶,能在有氧条件下催化无色小分子酚类化合物生成有色聚合物,并将其附着在纤维上实现原位染色1。没食子酸是一种广泛分布于植物中的天然多酚类有机物,具有抗氧化、抗炎、抗菌和抗癌等作用,可作为漆酶催化的酚类底物2-3。然而,由于棉纤维含有羟基和羧基,在水溶液中表面呈负电性,与漆酶催化酚类聚合生成的有色聚合物亲和力较低4,K/S值较低,因此人们通过对棉织物进行阳离子化改性来提高与有色聚合物之间的亲和力。沉积不同电荷的聚电
7、解质已被广泛研究用于纤维表面改性5,以改善纤维的亲水或疏水性、染料吸附性、抗菌活性和拉伸强度等6。聚二甲基二烯丙基氯化铵(简称PDMDAAC)是一种强阳离子聚电解质,具有安全、无毒、易溶于水的特性,是一类较为理想的季铵盐型棉用固色剂7。利用阳离子聚电解质对棉织物进行阳离子化改性,在棉纤维分子主链上引入季铵基团,通过季铵基团和染料中羟基负离子的离子键作用,有助于染料固着在阳离子改性棉纤维上8。目前,利用漆酶催化芳香酚类化合物对纺织品的染色研究颇多,但阳离子改性棉织物酶促染色的研究并没用明确报道。本文基于漆酶的催化特性制备芳香类聚合物,以没食子酸为底物、漆酶为催化剂,研究了通过阳离子层沉积对棉纤维
8、进行预改性处理,以提高漆酶催化没食子酸聚合产物对纤维的亲和力。采用一浴二步法和一浴一步法两种工艺对阳离子改性棉织物进行染色,研究两种工艺对阳离子改性棉织物染色性能的影响,为生物酶催化酚类化合物聚合对棉纤维染色提供新的方法,也可为其他纤维素材料的漆酶催化酚类显色工艺提供借鉴。1试验部分1.1织物、试剂与仪器织物漂白棉织物(市售,168 g/m2)收稿日期:2023-11-16;修回日期:2024-02-28基金项目:黑龙江省省属高等学校基本科研业务费项目(145209139);2023年绍兴市产业关键技术攻关计划项目(2023B41022)。作者简介:韩雪,实验师,主要研究方向为纺织生物技术。E
9、-mail:。20漆酶催化没食子酸染色阳离子改性棉织物的性能印染(2024 No.3)试剂漆酶(0.5 U/mg,诺维信公司),没食子酸(食品级,河南百味食品配料有限公司),聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDMDAAC,山东优索化工科技有限公司),乙酸、乙酸钠、氢氧化钠、考马斯亮蓝、亚甲基蓝(分析纯,天津市凯通化学试剂有限公司)仪器CHA-S型恒温振荡器(常州国华电器有限公司),PHS-3C型精密台式pH计(杭州齐威仪器有限公司),Datacolor 650型测色配色仪(Datacolor公司),101-1A型电热鼓风干燥箱(天津市泰斯特仪器有限公司),HST-60步入式恒温恒湿实验舱(上海湿腾电器
10、有限公司,Lamda 35型紫外可见分光光度计(美国PE公司),JY-82B型视频接触角测定仪(承德市鼎盛检测设备有限公司),YG(B)026D型电子织物强力仪、YG(B)912 E型纺织品防紫外性能测试仪(温州大荣纺织仪器有限公司)1.2棉织物阳离子改性处理用阳离子聚电解质PDMDAAC对漂白棉织物进行阳离子化改性处理。将5 g漂白棉织物置于NaOH质量浓度为1 g/L、PDMDAAC质量浓度为2 g/L的溶液中,浴比1 30,60 处理30 min,取出后水洗,烘干。选用考马斯亮蓝R-250和亚甲基蓝(CI 52015)染料染色,验证阳离子层附着在棉织物上。染色工艺为:配制0.1 g/L染
11、料溶液,在室温下浸泡织物10 min,取出后水洗,烘干。1.3漆酶催化对苯二酚聚合染色羊毛织物以漆酶为催化剂、没食子酸为底物,采用两种工艺对棉织物染色。(1)一浴一步法(棉纤维吸附没食子酸和漆酶催化没食子酸聚合同时进行):用pH=5、0.2 mol/L的乙酸-乙酸钠缓冲溶液配制5%(omf)的没食子酸溶液,加入4U/mL的漆酶,混合均匀;加入润湿的改性棉织物浸没,浴比1 30,于50 恒温气浴锅中以70 r/min的速率振荡反应7 h;取出充分水洗,晾干待用。(2)一浴二步法(先利用漆酶催化没食子酸形成有色聚合物,然后再对棉织物进行染色):用pH=5、0.2 mol/L的乙酸-乙酸钠缓冲溶液配
12、制5%(omf)的没食子酸溶液,加入4 U/mL的漆酶,混合均匀,在50 恒温气浴锅中以70 r/min的速率振荡反应7 h;加入润湿的改性棉织物,浴比1 30,继续振荡反应7 h;取出充分水洗,晾干待用。1.4测试方法1.4.1紫外光谱分析用pH=5、0.2 mol/L的乙酸-乙酸钠缓冲溶液配制5%(omf)的没食子酸溶液,加入4 U/mL的漆酶,混合均匀,在50 恒温气浴锅中以70 r/min振荡反应7 h。取反应前后的溶液添加溶剂稀释至合适倍数,利用紫外分光光度计在300600 nm范围内进行紫外光谱扫描,以溶剂作为基线调零。1.4.2颜色特征值用Datacolor 650型测色配色仪测
13、定染色羊毛织物的表观颜色深度K/S值和L*、a*、b*、C*值。每个样品测5次,取平均值。1.4.3抗紫外性能测试利用YG(B)912 E型纺织品防紫外性能测试仪测试羊毛织物的抗紫外性能,每个样品测试5次,取平均值。1.4.4接触角测定采用JY-82B型视频接触角测定仪测试织物的静态接触角。向织物表面滴1 滴去离子水,0 s和5 s后拍照,利用系统软件计算出接触角,每个试样测5 次,取平均值。1.4.5断裂强力参照GB/T 3923.12013 纺织品 织物拉伸性能 第1部分:断裂强力和断裂伸长率的测定(条样法)对羊毛织物进行断裂强力测试。测试试样的有效宽度为(500.5)mm,长度为200
14、mm,测定5块试样,求平均值。2结果与讨论2.1棉织物的阳离子改性效果分析按1.2节工艺改性的棉织物,分别用带正电荷的亚甲基蓝和带负电荷的考马斯亮蓝染料进行染色,考察PDMDAAC在棉织物表面的沉积情况9,并与未改性棉织物进行比较,结果如表1所示。表1考马斯亮蓝和亚甲基蓝染料对棉织物的染色Table 1Dyeing of cotton fabric with coomassie brilliant blueand methylene blue dyes染料考马斯亮蓝亚甲基蓝原棉织物阳离子改性棉织物由表1可知,与考马斯亮蓝染料相比,带正电荷的亚甲基蓝染料与原棉织物之间的吸附能力更强,这是因为在染
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