[發明專利]一種蛋白質纖維的無染料顯色方法

無效

• 申請號: 201010259567.2
• 申請日: 2010-08-21
• 公開（公告）號: CN101942761A
• 公開（公告）日: 2011-01-12
• 發明（設計）人: 崔永珠
• 申請（專利權）人: 大連工業大學
• 主分類號: D06M13/152
• 分類號: D06M13/152;D06P3/02;D06M101/12
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 畢進

技術領域

本發明屬于蛋白質纖維顯色技術的領域，特別是不使用染料(著色劑)對蛋白質纖維進行顯色的技術。

背景技術

染整工業是以精煉、漂白、染色、整理為工藝，以水為媒介的產業，是耗能大，用水量大，染料、助劑使用量大的所謂“資源、能源消耗型”產業，同時，也是污染排放嚴重的產業。目前，紡織纖維的染色技術大部分都是采用化學合成染料來進行染色，如蠶絲、羊毛等蛋白質纖維大多采用酸性染料、活性染料進行染色，它通過染料與纖維間的相互作用使染料結合到纖維上。眾所周知，所謂染料，是能將纖維或基質染成一定顏色的物質，其本身就有顏色，它在水(或其他介質)溶液中通過化學、物理結合與纖維作用，上染到纖維上而顯示相應的顏色。在實際的染色過程中，由于纖維與染料之間形成化學結合鍵的有限，根據其纖維和染料種類的不同，最終上染率只能達到60～80％，因此造成有20～40％的未上染染料殘留于染液中，這些未上染染料的回收、排放給環境帶來了很大壓力，引起了深刻的社會問題。此外，在現行的染料中，部分化學染料由于對人體有一定的危害，如可分解出芳香胺染料、致癌染料、致過敏染料現已禁止生產。總之，在染整加工行業中，節能、減排已成為國內外最關注的課題。

鑒于上述現狀，國內外研究者早就著手研究和開發環保、生態型染色技術，縱觀至今所取得的主要成果主要有，超臨界二氧化碳無水染色技術、天然植物染料染色技術、超聲波染色技術、微波加熱固色技術以及數碼噴墨印花等。從二十世紀90年代中期以來，研究者提出的生態染色技術有很多種，但目前真正在工業界應用的卻很少，大部分停留在中試階段。

上述提及的方法，其共同的特點是必須使用有色染料，盡管得到了一定的改善，但仍未能解決染料、助劑等殘留的問題，且涉及大量殘液排放的問題。為解決這一問題，天然植物染料開始逐漸被使用，但是其耐摩擦、耐洗滌、耐汗漬牢度差，不能完全替代合成染料，也對染整加工業造成一定的局限。

為解決上述問題，無染料顯色成為新的發展方向。迄今為止，無色化合物的顯色機理無外乎有兩種反應，一是Hopkin-Cole反應(乙醛酸反應)：乙醛與濃硫酸接觸面處產生紫色現象；二是Neubauer-Rhode反應：4-二甲基氨基苯甲醛和濃鹽酸酸的混合物和色氨酸進行反應產生紅色現象的反應。

有關無染料顯色技術，日本的堂脇靖已對羊毛纖維和真絲纖維的無染料顯色技術方面有所報道。上述發明人利用苯甲醛衍生物在醋酸、氟酸、溴酸、鹽酸條件下進行了顯色研究，盡管在顯色方面取得了一定的進展，但染色時間過于長，長達一天，具有效率低的弱點。

發明內容

本發明借鑒Hopkin-Cole反應和Neubauer-Rhode反應的顯色機理，提出新的染色概念，基于蛋白質纖維色氨酸的顯色機理對蛋白質纖維進行無染料顯色研究，由此，高效地解決了有色染料染色的二次污染的問題。

本發明以蛋白質纖維作為研究對象，利用動物纖維所含有的色氨酸活性物質，使其在濃硝酸的酸性條件下和苯甲醛衍生物進行反應，最終無需任何染料，在短時間內可在纖維自身上通過一定的化學反應來實現顯色。

本發明的蛋白質纖維或織物的無染料顯色工藝如下：

配制0.1～10％濃度的苯甲醛衍生物溶液，在60～90℃溫度下，將待顯色的羊毛布樣放入其中，完全浸漬到溶液后，加入0.1g～10g的濃硝酸進行反應，此時被處理物同時發生顯色，時間在10s～600s。

顯色溫度控制在60～70℃時，染色和節能效果為最佳。

蛋白質的顯色反應是指蛋白質和某種化學藥劑作用后生成有色物質，不同的顯色試劑與蛋白質作用后生成的物質也不同，即最終顯色也不同。用苯甲醛衍生物(3，4-二羥基苯甲醛、對羥基苯甲醛、1，5-二甲氧基-3-羥基苯甲醛)溶液和濃硝酸對羊毛織物進行處理，可在短時間和低溫條件下即可在纖維本身上顯示顏色。同時，由于反應直接在纖維自身上發生化學反應，其各項牢度會大大提高。

蛋白質纖維的主鏈由多肽組成，相鄰的多肽鏈側鏈上或肽鏈末端的氨基與羧基之間可形成鹽式鍵結合，肽鏈之間有氫鍵和范德華力作用，還有一定數量的二硫鍵結合。羊毛中含有多種氨基酸，其中色氨酸(β-吲哚基α-氨基丙酸)的含量為1.43，而色氨酸中的吲哚基被認為是該反應的核心，其電子云密度大，在酸性條件下反應活性高，有利于反應的進行。

本發明適用于各種蛋白質纖維，包括以羊毛、羊絨纖維、桑蠶絲、柞蠶絲為主的天然纖維和以大豆纖維、牛奶纖維為主的再生蛋白質纖維。