[发明专利]一种蛋白质材料的染色方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种染色方法，具体地说涉及一种蛋白质材料的染色方法。

背景技术

本发明所述的蛋白质材料包括蛋白质纤维以及由这些蛋白质纤维采用各种 方法所制成的粉体。蛋白质纤维是人类使用较早、并且现在用量仍然很大的一 类天然纤维，主要包括真丝、羊毛、羊绒、禽类羽毛、羽绒、兔毛、兔绒、骆 驼毛以及人类毛发等天然纤维和大豆纤维、牛奶纤维等人造纤维，其中用量较 大并且深受人们青睐的主要有真丝以及羊毛纤维；蛋白质粉体主要是采用物理、 化学以及生物化学方法将各种蛋白质纤维所制成的粉体，主要是在化妆品行业 应用，这些粉体的基本组成与制备这些粉体的蛋白质纤维一样，因而仍然可以 看作是特殊的蛋白质纤维，在某些场合需要将这些粉体染上某种颜色，以增强 其使用性能，这些蛋白质粉体的染色方法可以与相应蛋白质纤维一致。传统上 蛋白质纤维主要是用活性染料、酸性染料以及直接染料染色，这些染料的染色 过程需要在较高温度下进行，能耗较高；而且很大一部分染料并不能直接上染 到织物上，而随着染色废水排放到环境中，造成环境污染；其中酸性染料和直 接染料与纤维间主要靠离子键或者是分子间作用力结合，亲和力较低，会造成 织物的湿处理牢度尤其是摩擦牢度、水洗牢度、汗渍牢度低的问题。虽然活性 染料与蛋白质纤维之间通过能量更高的共价键结合，湿处理牢度不错，但其价 格昂贵，而且还有容易水解的缺点，会造成染料利用率较低，污染严重等问题。 因此探索一条能耗低、无有色废水排放、染色牢度高的新型染色方法显得十分 必要。

自从1856年William Henry Perkin合成出第一只合成染料以来，包括直接染 料、活性染料、酸性染料、分散染料、硫化染料以及媒染染料在内的各种合成 染料被大量开发出来，目前世界工业上所用的染料和颜料种类已经达到10000 种，全世界每年消费染料为70万吨。尤其是在我国，自从1995年我国成为世 界染料第一大生产国以来，每年染料产量达到20万吨。在染料的生产以及使用 过程中，大约有10～15％的染料随废水排放到环境中，由于这些染料在设计过程 中都要求对光、热、微生物等影响具有一定的抵抗能力，因而随废水流失到环 境中的染料很难降解，而且由于染料自身吸光能力强，当流失到河流、湖泊以 及海洋中以后，会大量吸收照射到水体中的太阳光，使照射到水底的阳光减少， 影响水生生物的生存，而且很多染料以及其无氧降解产物本身都具有一定的毒 性、致畸性以及致癌性等，给人类以及其它生物的生存带来极大的危害。在真 丝、羊毛等蛋白质纤维织物的染色过程中，尤其是在用活性染料进行上染时， 会有很大量的染料随废水排放到环境中，这就使得寻找一种废水中有色物质含 量少，甚至在所排放废水中无有色物质的染色方法显得十分紧迫。

偶氮类染料是合成染料中用量最大一个类型，在纺织印染行业，偶氮染料 占染料总用量的60～70％。含有偶氮基团的活性染料、酸性染料以及直接染料在 真丝、羊毛等蛋白质纤维织物上的应用十分广泛，在工业上，偶氮染料主要是 由芳胺类化合物经过重氮化之后，与酚或芳胺类化合物偶合制得。

蛋白质纤维中的蛋白质大分子都是由20种氨基酸通过缩合形成肽键连接而 成，在这20种氨基酸中，仅酪氨酸片段的结构中含有酚羟基(满足偶合组分的 结构要求)。色基重氮盐能够在一定条件下直接偶合到酪氨酸侧基中酚羟基的邻 位，生成含有偶氮键的有色物质，从而实现对蛋白质纤维织物以及蛋白质粉体 的染色。酪氨酸片段的化学结构式如下：

酪氨酸在蛋白质分子长链上的含量也相当可观，比如在真丝丝素中，酪氨 酸质量含量达到6.44％，远远大于一般染色时使用的染料色度，因此足够染至深 浓色泽。

用重氮盐直接偶合到蛋白质分子长链上的酪氨酸片段结构中，事实上相当 于将染料的制造过程和应用过程合并进行，缩减了工序和污水排放量，此外由 于重氮盐与酪氨酸片段反应非常灵敏，大部分重氮盐参与了偶合反应，极少进 入废水中，能够真正实现无有色废水排放的染色目标。

重氮盐的制备与偶合是在0～5℃或室温环境下进行，也就相当于该染色方法 是在较低温度下进行，这就区别于蛋白质材料传统染色时所需要的高温环境， 使整个染色过程中能耗大大降低。