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

摘要

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，属于纺织材料改性技术领域。旨在利用磷酸化还原糖即含可发生美拉德反应的醛基，又含有磷酸基的特点，通过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，将羊毛进行磷酸化改性，提高羊毛对阳离子染料的上染性能。本发明操作条件温和、无毒、易控制，且没有因化学试剂的使用导致的化学残留、环境污染和织物强力损伤等问题，具有很强的实用价值。

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用磷酸化还原糖醛基与羊毛角蛋白中氨基发生羰氨反应，即美拉德反应，对羊毛进行磷酸化改性，提高羊毛在低温条件下对阳离子染料染色性能的方法，属于纺织材料改性技术领域。

背景技术

羊毛及其织物通常采用酸性染料的沸染工艺进行染色，在染色过程中羊毛纤维会受到不同程度的损伤，使其强度下降，品质降低。此外，腈纶纤维有人造羊毛之称。具有柔软、膨松、易染、色泽鲜艳、不怕虫蛀等优点，常常与羊毛进行混纺而广泛被应用于针织物。羊毛纤维由于其结构的特殊性,在酸性或中性溶液中呈正电性,因此不能用阳离子染料染色。这些混纺织物中的纤维通常需要分别染色，采用酸性染料染羊毛、阳离子染料染腈纶两步染色程序。即使采用一浴法染色，也只有两种染料在同一染缸中不发生反应才可采用。若将羊毛进行适当改性,使其纤维带有阴离子，类似于腈纶,则阳离子染料就可对羊毛进行染色。

目前，对羊毛进行阴离子改性时，通常是通过羊毛纤维中—NH₂、—OH、—SH等基团与阴离子改性剂中活性基团如二氯三嗪发生亲核取代反应，形成共价键，从而使阴离子改性剂牢固地结合在羊毛纤维上，使羊毛纤维增加了阴离子基团。反应过程需要使用大量的酸碱等化学试剂，对羊毛纤维的损伤较大，此外化学试剂的残留和排放，也对环境造成较严重的污染。美拉德反应是在低温下由羰基化合物(还原糖类)和氨基化合物(氨基酸和蛋白质)之间发生的一种反应，广泛存在于食品工业，经过复杂的历程最终可生成生成棕色物质。整个反应过程条件温和、且不需要化学试剂的参与便能将糖类物质与蛋白结合。磷酸化还原糖是在还原糖的羟基磷酸化后形成的，当磷酸化在还原糖的非还原端发生时，就使得还原糖即具有可以发生美拉德反应的半缩醛，又具有磷酸基团。当通过美拉德反应将其接到羊毛结构，就可以使羊毛发生磷酸化。这为羊毛的磷酸化改性及其提高对阳离子染料染色性能提供了新的研究思路，具有深远的潜在应用价值和现实意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种环境友好、生态安全的利用磷酸葡萄糖发生美拉德反应对羊毛进行磷酸化改性，提高羊毛阳离子染料染色性能的方法。

为解决上述技术问题，本发明利用磷酸化葡萄糖即含可发生美拉德反应的醛基，又含有磷酸基的特点，通过与羊毛蛋白中的氨基发生美拉德反应，将糖分子接枝至羊毛纤维，将羊毛进行磷酸化改性，提高羊毛对阳离子染料的上染性能。

本发明的技术方案：

本发明的技术方案经两步进行：

(1)羊毛的磷酸化改性

处理工艺处方及条件：称取一定经前处理后的羊毛，浸入含0.01～0.03mol/L 6-磷酸葡萄糖pH9的缓冲溶液，浴比为1:100，在70℃条件下反应30分钟，取出后经水洗涤烘干得到磷酸化羊毛。

(2)磷酸化羊毛阳离子染料染色

处理工艺处方及条件：配置阳离子染料阳离子艳红5GN浓度为0.3～0.6％owf的染液，调pH至5，将磷酸化羊毛浸入染液，浴比为1:100，升温至80℃保温40分钟。将羊毛从染液中取出洗去浮色，干燥后测定K/S值，并计算染色过程的上染百分率。

本发明利用磷酸化葡萄糖即含可发生美拉德反应的醛基，又含有磷酸基的特点，通过与羊毛蛋白中的氨基发生美拉德反应，将含有磷酸基的葡萄糖接枝至羊毛纤维，将羊毛进行磷酸化改性，提高羊毛对阳离子染料的上染性能。克服了以往用阴离子改性剂对羊毛化学改性的缺点，是一种温环保的羊毛阴离子改性方法，且操作简单以控制，具有很强的实用性。

本发明的有益效果

本发明述及的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，区别于既有的利用阴离子化学改性剂对羊毛改性提高其阳离子染料染色性能的方法，而是采用了磷酸化葡萄糖即含可发生美拉德反应的醛基，又含有磷酸基的特点，通过与羊毛蛋白中的氨基发生美拉德反应，将含有磷酸基的葡萄糖接枝至羊毛纤维，将羊毛进行磷酸化改性，提高羊毛对阳离子染料的上染性能。与传统方法相比，制备过程采用磷酸葡萄糖为改性剂、改性条件温和、无毒、易控制，且没有因化学试剂的使用导致的化学残留和环境污染问题，具有很强的实用性。

具体实施方式

利用二硝基水杨酸与还原糖发生显色反应，可以表征磷酸葡萄糖对羊毛的反应程度，通过测定磷酸化羊毛在上染过程中染浴中染料的上染百分率及羊毛染色后K/S值考察阳离子染料阳离子艳红5GN对羊毛的上染性能。

实施例1羊毛的磷酸化

称取一定经前处理后的羊毛，浸入含0.01～0.03mol/L 6-磷酸葡萄糖pH9的缓冲溶液，浴比为1:100，在70℃条件下反应30分钟，将反应液利用二硝基水杨酸显色法测定磷酸葡萄糖与羊毛的结合率为20％，且在此条件下美拉德反应没有造成羊毛的褐变，羊毛强力未造成损伤。羊毛取出后经水洗涤烘干得到磷酸化羊毛。

实施例2磷酸化羊毛的阳离子染料染色

取一定量磷酸化羊毛浸入阳离子染料浓度为0.3～0.6％owf的染液，调染液pH至5，浴比为1:100，升温至80℃保温30分钟染色。将羊毛从染液中取出洗去浮色，干燥后测定K/S值。在此条件下磷酸化羊毛K/S值为6.98，染料上染百分率为56％，均高于在相同染色条件未经磷酸化改性的羊毛的K/S值4.8和上染百分率为45％。