專利名稱：一種蛋白質(zhì)纖維的無(wú)染料顯色方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于蛋白質(zhì)纖維顯色技術(shù)的領(lǐng)域，特別是不使用染料(著色劑)對(duì)蛋白質(zhì) 纖維進(jìn)行顯色的技術(shù)。
背景技術(shù)：
染整工業(yè)是以精煉、漂白、染色、整理為工藝，以水為媒介的產(chǎn)業(yè)，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(chǎn)業(yè)，同時(shí)，也是污染排放嚴(yán)重的產(chǎn) 業(yè)。目前，紡織纖維的染色技術(shù)大部分都是采用化學(xué)合成染料來(lái)進(jìn)行染色，如蠶絲、羊毛等 蛋白質(zhì)纖維大多采用酸性染料、活性染料進(jìn)行染色，它通過(guò)染料與纖維間的相互作用使染 料結(jié)合到纖維上。眾所周知，所謂染料，是能將纖維或基質(zhì)染成一定顏色的物質(zhì)，其本身就 有顏色，它在水(或其他介質(zhì))溶液中通過(guò)化學(xué)、物理結(jié)合與纖維作用，上染到纖維上而顯 示相應(yīng)的顏色。在實(shí)際的染色過(guò)程中，由于纖維與染料之間形成化學(xué)結(jié)合鍵的有限，根據(jù)其 纖維和染料種類的不同，最終上染率只能達(dá)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(huán)境帶來(lái)了很大壓力，引起了深刻的社 會(huì)問(wèn)題。此外，在現(xiàn)行的染料中，部分化學(xué)染料由于對(duì)人體有一定的危害，如可分解出芳香 胺染料、致癌染料、致過(guò)敏染料現(xiàn)已禁止生產(chǎn)?？傊谌菊庸ば袠I(yè)中，節(jié)能、減排已成為 國(guó)內(nèi)外最關(guān)注的課題。鑒于上述現(xiàn)狀，國(guó)內(nèi)外研究者早就著手研究和開發(fā)環(huán)保、生態(tài)型染色技術(shù)，縱觀至 今所取得的主要成果主要有，超臨界二氧化碳無(wú)水染色技術(shù)、天然植物染料染色技術(shù)、超聲 波染色技術(shù)、微波加熱固色技術(shù)以及數(shù)碼噴墨印花等。從二十世紀(jì)90年代中期以來(lái)，研究 者提出的生態(tài)染色技術(shù)有很多種，但目前真正在工業(yè)界應(yīng)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(diǎn)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(wèn)題，且涉及大量殘液排放的問(wèn)題。為解決這一問(wèn)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?jié)n牢度差，不能完全替代合成染料， 也對(duì)染整加工業(yè)造成一定的局限。為解決上述問(wèn)題，無(wú)染料顯色成為新的發(fā)展方向。迄今為止，無(wú)色化合物的顯色機(jī) 理無(wú)外乎有兩種反應(yīng)，一是Hopkin-Cole反應(yīng)(乙醛酸反應(yīng))乙醛與濃硫酸接觸面處產(chǎn)生 紫色現(xiàn)象；二是Neubauer-Rhode反應(yīng)4_ 二甲基氨基苯甲醛和濃鹽酸酸的混合物和色氨酸 進(jìn)行反應(yīng)產(chǎn)生紅色現(xiàn)象的反應(yīng)。有關(guān)無(wú)染料顯色技術(shù)，日本的堂脇靖已對(duì)羊毛纖維和真絲纖維的無(wú)染料顯色技術(shù) 方面有所報(bào)道。上述發(fā)明人利用苯甲醛衍生物在醋酸、氟酸、溴酸、鹽酸條件下進(jìn)行了顯色研 究，盡管在顯色方面取得了一定的進(jìn)展，但染色時(shí)間過(guò)于長(zhǎng)，長(zhǎng)達(dá)一天，具有效率低的弱點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明借鑒Hopkin-Cole反應(yīng)和Neubauer-Rhode反應(yīng)的顯色機(jī)理，提出新的染色概念，基于蛋白質(zhì)纖維色氨酸的顯色機(jī)理對(duì)蛋白質(zhì)纖維進(jìn)行無(wú)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(wèn)題。本發(fā)明以蛋白質(zhì)纖維作為研究對(duì)象，利用動(dòng)物纖維所含有的色氨酸活性物質(zhì)，使 其在濃硝酸的酸性條件下和苯甲醛衍生物進(jìn)行反應(yīng)，最終無(wú)需任何染料，在短時(shí)間內(nèi)可在 纖維自身上通過(guò)一定的化學(xué)反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)顯色。本發(fā)明的蛋白質(zhì)纖維或織物的無(wú)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°C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. Ig IOg的濃硝酸進(jìn)行反應(yīng)，此時(shí)被處理物同時(shí) 發(fā)生顯色，時(shí)間在IOs 600s。顯色溫度控制在60 70°C時(shí)，染色和節(jié)能效果為最佳。蛋白質(zhì)的顯色反應(yīng)是指蛋白質(zhì)和某種化學(xué)藥劑作用后生成有色物質(zhì)，不同的顯色 試劑與蛋白質(zhì)作用后生成的物質(zhì)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(duì)羥基苯甲醛、1，5-二甲氧基-3-羥基苯甲醛)溶液和濃硝酸對(duì)羊毛織物進(jìn)行處 理，可在短時(shí)間和低溫條件下即可在纖維本身上顯示顏色。同時(shí)，由于反應(yīng)直接在纖維自身 上發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，其各項(xiàng)牢度會(huì)大大提高。蛋白質(zhì)纖維的主鏈由多肽組成，相鄰的多肽鏈側(cè)鏈上或肽鏈末端的氨基與羧基之 間可形成鹽式鍵結(jié)合，肽鏈之間有氫鍵和范德華力作用，還有一定數(shù)量的二硫鍵結(jié)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(rèn)為是該反應(yīng)的核心，其電子云密度大，在酸性條件下反應(yīng)活性高，有利于反應(yīng)的 進(jìn)行。本發(fā)明適用于各種蛋白質(zhì)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(zhì)纖維。本發(fā)明所用的酸的種類為硝酸，隨著酸濃度的增加，織物所顯的顏色逐漸變深，但 其色系不會(huì)改變。隨著苯甲醛衍生物濃度的增加，織物上所顯示的顏色逐漸變深。當(dāng)采用 不同的苯甲醛衍生物時(shí)，可以改變織物上所顯的顏色色系。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1、采用不同濃度3，4_ 二羥基苯甲醛和濃硝酸對(duì)羊毛織物處理進(jìn)行顯色。材料100 %羊毛織物。羊毛織物重0.4g。3，4-二羥基苯甲醛溶液的濃度0. 2%、0. 3%、0. 5%、0. 8%、1%、1. 2%、1. 5%、 2 % λ 2. 5%、3%ο顯色工藝方法(1)稱取一定量的3，4_ 二羥基苯甲醛粉末，于燒杯中加入IOml蒸餾水；(2)將燒杯放置在60°C的水浴中一段時(shí)間，使粉末完全溶解；(3)放入事先準(zhǔn)備好的織物，使其浸漬完全；(4)向其中加入0. 15g的濃硝酸；(5)顯色反應(yīng)溫度控制在60°C，反應(yīng)時(shí)間為2min，反應(yīng)過(guò)程中不斷攪拌；(6)用水洗去浮色，于室溫下干燥。
對(duì)羊毛織物的顯色效果見表1。表1、3，4_ 二羥基苯甲醛溶液的濃度對(duì)羊毛織物的顯色效果
0.2%0.3%0.5%0.8%1%1.2%1.5%2%2.5%3%ΔΕ25.8133.8337.3441.0142.4745.0852.8455.6459.7561.01L*83.3177.9675.9274.4172.3372.0865.3461.7458.6257.28a*0.044.416.989.479.2610.3813.8716.3818.4618.99b*25.8831.8234.0536.1637.8740.4643.9245.1947.4948.05實(shí)施例2、采用不同濃度3，4_ 二羥基苯甲醛和濃硝酸對(duì)絲織物處理進(jìn)行顯色。材料100%絲織物。絲織物重0· 4g。3,4- 二羥基苯甲醛溶液的濃度0. 2 %、0. 3 %、0. 5 %、0. 8 %、1 %、1. 2 %、1. 5 %、 2 % λ 2. 5%、3%ο顯色工藝方法(1)稱取一定量的3，4-二羥基苯甲醛粉末，于燒杯中加入IOml蒸餾水；(2)將燒杯放置在60°C的水浴中一段時(shí)間，使粉末完全溶解；(3)放入事先準(zhǔn)備好的織物，使其浸漬完全；(4)向其中加入0. 3g的濃硝酸；(5)顯色反應(yīng)溫度控制在70°C，反應(yīng)時(shí)間為2min，反應(yīng)過(guò)程中不斷攪拌；(6)用水洗去浮色，于室溫下干燥。3,4- 二羥基苯甲醛溶液的濃度對(duì)絲織物織物染色效果的影響如表2所示。表2、3，4_ 二羥基苯甲醛溶液的濃度對(duì)絲織物的顯色效果
0.2%0.3%0.5%0.8%1%1.2%1.5%2%2.5%3%ΔΕ18.8119.8321.8531.4236.9737.0439.0238.9638.9939.00L*72.4371.9670.0161.5461.1964.5453.3454.7454.6253.48a*5.435.415.547.237.727.5611.4410.9910.9611.99b*22.8822.9224.2929.6829.7528.9831.9231.7931.5931.05實(shí)施例3、采用不同濃度3，4_ 二羥基苯甲醛和濃硝酸對(duì)大豆纖維織物處理進(jìn)行顯 色。材料大豆纖維織物。重量0.4g。
3,4- 二羥基苯甲醛溶液的濃度0. 2 %、0. 3 %、0. 5 %、0. 8 %、1 %、1. 2 %、1. 5 %、
2 % λ 2. 5%、3%ο具體顯色工藝方法同實(shí)施例1，染色效果的影響如表3所示。表3、3，4_ 二羥基苯甲醛溶液的濃度對(duì)大豆纖維織物的顯色效果。
權(quán)利要求
一種蛋白質(zhì)纖維的無(wú)染料顯色方法，其特征在于具體工藝如下配制0.1～10％濃度的苯甲醛衍生物溶液，在60～90℃溫度下，將待顯色的織物放入其中，完全浸漬到溶液后，加入0.1g～10g的濃硝酸進(jìn)行反應(yīng)，此時(shí)織物發(fā)生顯色，時(shí)間在10s～600s。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種蛋白質(zhì)纖維的無(wú)染料顯色方法，其特征在于顯色溫度在 60 70°C時(shí)，顯色及節(jié)能效果最佳。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種蛋白質(zhì)纖維的無(wú)染料顯色方法，其特征在于所述織物纖 維材料為蛋白質(zhì)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(zhì)纖維。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種蛋白質(zhì)纖維的無(wú)染料顯色方法，其特征在于酸的種類為 硝酸，隨著酸濃度的增加，織物所顯的顏色逐漸變深，但其色系不會(huì)改變。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種蛋白質(zhì)纖維的無(wú)染料顯色方法，其特征在于隨著苯甲醛 衍生物濃度的增加，織物上所顯示的顏色逐漸變深。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種蛋白質(zhì)纖維的無(wú)染料顯色方法，其特征在于采用不同的 苯甲醛衍生物，織物所顯示的顏色色系不同。
全文摘要
本發(fā)明提供一種蛋白質(zhì)纖維的無(wú)染料顯色方法，以天然或再生蛋白質(zhì)纖維織物為對(duì)象，利用其中所含有的色氨酸活性物質(zhì)，使其在硝酸的酸性條件下和苯甲醛衍生物進(jìn)行反應(yīng)，最終無(wú)需任何染料，在較低溫度下，短時(shí)間內(nèi)即可在織物自身上通過(guò)一定的化學(xué)反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)顯色，隨著酸和苯甲醛衍生物濃度的增加，織物的顏色會(huì)逐漸加深，不同的苯甲醛衍生物決定織物染色的色系。
文檔編號(hào)D06M101/12GK101942761SQ20101025956
公開日2011年1月12日 申請(qǐng)日期2010年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月21日
發(fā)明者崔永珠 申請(qǐng)人:大連工業(yè)大學(xué)