一种利用美拉德反应的蛋白质纤维快速低温染色方法技术

一种利用美拉德反应快速实现蛋白质纤维的低温绿色染色的方法，先将纤维进行预处理，再将纤维浸入含有1

A rapid low temperature dyeing method of protein fibers using Maillard reaction

【技术实现步骤摘要】
一种利用美拉德反应的蛋白质纤维快速低温染色方法


[0001]本专利技术属于材料改性
，尤其涉及天然纤维的绿色印染和纺织材料的功能化。
[0002]
技术介绍

[0003]羊毛、蚕丝以及其他天然和再生蛋白质纤维都是亲水性纤维，其氨基和羧基可分别以－NH
3+
和－COO
‑
离子形式，与阴离子或阳离子染料结合，还能与活性染料形成共价键结合。羊毛、蚕丝等蛋白质纤维的染色，通常使用显色性和深色染色优良的铬染料和酸性染料。但铬染料的原料中含有有害的重金属离子铬，而酸性染料的显色团的原料中也大量使用有害的芳香族胺。随着绿色环保理念的深入和低碳发展的要求，天然染料作为历史悠久的绿色染色方式已经被广泛的研究，但天然染料的提取困难，染色再现性较差，染色牢度也较低，极大的限制了其广泛的应用。蛋白质纤维如羊毛纤维，因其表面的疏水酯类使其呈现一定的疏水性，不利于染料在羊毛纤维上的吸附和扩散，从而导致羊毛纤维自然上染较为困难。专利CN 112981988 A一种茜草植物染料的羊毛染色方法，利用茜草染色羊毛纤维，使用了含有重金属离子的媒染剂，且染色温度较高为90℃。该方法不仅高温染色能耗大，而且会破坏蛋白质纤维的天然风格，包括但不限于手感变硬、强力下降、回弹性降低、服用性能下降等。
[0004]美拉德反应是一种在食品加工过程中广泛存在的“非酶棕色化反应”，主要是指含羰基的还原性糖与含氨基的氨基酸，多肽或蛋白之间的复杂反应，在食品的风味与色泽的形成中具有重要的作用，比如肉类的烹饪、面包和咖啡的烘焙。但是该反应在蛋白质纤维的染色和应用的研究相对较少。专利CN 106894248 A一种利用美拉德反应提高羊毛阳离子染料染色性能的方法，利用磷酸化还原糖与羊毛蛋白中的氨基发生美拉德反应，将含有磷酸基的糖分子接枝至羊毛纤维，提高羊毛对阳离子染料的上染性能。虽然也是利用美拉德反应处理羊毛，但专利中明确的
技术实现思路
涉及的美拉德反应没有造成羊毛的褐变，只是磷酸化提高阳离子染料的染色性能，与本专利的
技术实现思路
有本质的区别。专利CN 114134708 A一种羊毛一浴一步染色抗菌整理的方法，将羊毛浸入壳寡糖缓冲溶液中，于pH值8
‑
10，温度80
‑
90℃ 下反应3
‑
4小时，完成羊毛染色抗菌整理。此反应过程是在较强的碱性条件下进行，对羊毛的强力损伤较严重，且染色和整理的温度也较高，时间较长。
[0005]
技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种利用美拉德反应快速实现蛋白质纤维的低温绿色染色的方法，利用环境友好型的美拉德反应实现蛋白质纤维的快速低温染色，同时赋予染色后的纤维优异的抗紫外性能，涉及天然纤维的绿色印染和纺织材料的功能化。
[0007]一种利用美拉德反应快速实现蛋白质纤维低温绿色的染色方法，先将纤维进行预
处理，再将纤维浸入含有1
‑
3wt.%的二羟基丙酮溶液中，调节pH值为4
‑
8，浴比为1:30
‑
1:100，在60
‑
80℃条件下反应20
‑
120分钟，取出后经水洗涤烘干得到染色的蛋白质纤维。
[0008]优选的是，本专利技术的预处理包括化学法、酶法或物理法。
[0009]优选的是，本专利技术的预处理可采用亚硫酸氢钠处理。所述处理工艺处方及条件：称取一定的蛋白质纤维，浸入含0.5
‑
1.8wt.％亚硫酸氢钠的溶液，浴比为1:20
‑
1:50，50
‑
70℃条件下反应30
‑
90分钟，取出后经水洗涤烘干得到预处理蛋白质纤维。
[0010]优选的是，本专利技术的二羟基丙酮也可为丙酮醛、甘油醛、丁糖、木糖、戊糖、葡萄糖中的一种或几种物质。
[0011]优选的是，本专利技术的染色过程中可加入0.5
‑
1.5wt.%的过氧乙酸。
[0012]优选的是，本专利技术的蛋白质纤维包括羊毛、羊绒、蚕丝、兔毛、马海毛、牦牛毛、再生蛋白质纤维。
[0013]优选的是，本专利技术的蛋白质纤维为黄色、棕色或褐色。
[0014]优选的是，本专利技术的蛋白质纤维具有优异的抗紫外性能。
[0015]优选的是，本专利技术的蛋白质纤维包括羊毛纱线纺织品，蚕丝纱线纺织品及再生蛋白质纤维纱线纺织品。
[0016]优选的是，本专利技术的蛋白质纤维包括复合纤维、纱线毯类织物、机织物、针织物、填充料、非织造布、服装、家用纺织品或装饰品中的任意一种。
[0017]本专利技术的有益效果：本专利技术述及的一种利用美拉德反应快速实现蛋白质纤维低温的染色方法，与一般方法区别在于：1. 染色工艺简单，一步一浴；2. 所需pH为弱酸或中性，对纤维损伤小；3. 染色温度较低，60℃可实现对纤维的染色；4. 染色时间短，30分钟即可完成纤维的深色上染；5. 染色过程绿色环保，无需金属离子媒染剂；6. 染色后纤维具有良好的抗紫外性能。
[0018]本专利技术利用最简单的酮糖，二羟基丙酮（DHA）与蛋白质纤维中的氨基发生美拉德反应，使纤维发生褐变，可以得到从淡黄色至棕色等不同的颜色。
[0019]具体实施方式
[0020]为了更好地解释本专利技术，以下结合具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明，但它们不对本专利技术的保护范围构成限制。
[0021]本专利技术基于美拉德反应，提供一种快速实现蛋白质纤维低温绿色的染色方法，同时赋予染色后的纤维优异的抗紫外性能。
[0022]1.材料二羟基丙酮 (DHA)样品、羊毛纤维、蚕丝。
[0023]DHA是一种最简单的三碳酮糖，来源于植物，商业上可以通过甘油的微生物发酵获得，具有良好的生物降解性，且可食用，对人体和环境无毒害。此外，DHA也是一种具有多功能的添加剂，广泛应用于化妆品、医药和食品行业。
[0024]2. K/S值测试使用DataColor 850型测色配色仪对处理前后的羊毛纤维的色深度进行测试，K/S值可用来表示染色后纤维的色深。实验采用D65光源，孔径为超小孔径（USAV 6.6mm），测色
时滤镜为100%UV。每块试样测10次求平均值。K/S值的大小受所测对象有色物质含量、有色物质物理状态以及表面光学性质影响。K/S值越大表示颜色越深，染料上染纤维的得色量越高。
[0025]3.抗紫外线效果测试使用UV
‑
2000F纺织物防晒指数分析仪，测量服装面料的紫外线防护系数(UPF)，通过快速精确测量纺织物样品的光谱透射率，自动转换数据成UPF，测定样品的防护能力。将羊毛纤维进行均匀制样，放至指定位置进行测试，每个试样测试五次取平均值。
[0026]4.拉伸性能测试使用LLY
‑
06E型电子单纤维强力仪测试纤维的定伸长弹性回复，预加张力为0.20CN,试验速度为10mm/min，试验隔距为10mm，试验次数为50次。参考《化学纤维 短纤维拉伸性能试验方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用美拉德反应快速实现蛋白质纤维低温绿色的染色方法，其特征在于：先将纤维进行预处理，再将纤维浸入含有1
‑
3wt.%的二羟基丙酮溶液中，调节pH值为4
‑
8，浴比为1:30
‑
1:100，在60
‑
80℃条件下反应20
‑
120分钟，取出后经水洗涤烘干得到染色的蛋白质纤维。2.根据权利要求1所述的染色方法，其特征在于，所述上述预处理包括化学法、酶法或物理法。3.根据权利要求1或2所述的染色方法，其特征在于上述预处理采用亚硫酸氢钠处理；称取一定的蛋白质纤维，浸入含0.5
‑
1.8wt.％亚硫酸氢钠的溶液，浴比为1:20
‑
1:50，50
‑
70℃条件下反应30
‑
90分钟，取出后经水洗涤烘...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈长洁，孙玉发，张欣雨，邱添，王婧，王新厚，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：