一种提高粘胶与甲壳素共混纤维生物活性的方法与流程

本发明属于纺织品染色技术领域，具体涉及一种用含羧基的天然色素染色提高粘胶与甲壳素共混纤维生物活性、赋予粘胶与甲壳素共混纤维抗菌性和抗氧活性的方法。

背景技术：

粘胶纤维是纺织工业中应用最为广泛的再生纤维素纤维，它具有吸湿性好、服用舒适的优点，但它不具备功能性的缺点使得其纺织产品附加值低。通过印染后整理的方法，可以赋予提高粘胶纤维的功能性；也可以通过在粘胶纺丝液中添加功能性添加剂进行纺丝，获得具有阻燃、抗菌、紫外防护等功能的新型粘胶纤维。

甲壳素及其脱乙酰化的产物(甲壳胺)是自然界中储量仅次于纤维素的天然高分子聚合物，其次是甲壳素，由于其优异的生物相容性、无毒性、可生物降解性和抗菌性已经被广泛应用于许多领域。在纤维和纺织工业中，将甲壳素、甲壳胺及其混合物添加于粘胶纺丝液中，通过湿法纺丝技术可得到粘胶/甲壳素或甲壳胺共混纤维。粘胶/甲壳素共混纤维包含的甲壳素成分，在甲壳素与纤维素粘胶液混合纺丝过程中，由于混合液的强碱性作用而会发生部分脱乙酰化，粘胶与甲壳素共混纤维中的甲壳素和部分脱乙酰化的甲壳素赋予了粘胶纤维不同于普通粘胶纤维的特性。粘胶/甲壳素共混纤维是一种新型的改性粘胶纤维，它结合了粘胶纤维与甲壳素聚合物的优点，该纤维服用过程中具有无过敏性、低抗原性、高的安全性、很好的保湿性和服用舒适性，并具有一定的抗菌与消臭性能。

粘胶与甲壳素共混纤维常被用于制作贴身穿着的服装，这就要求其具有良好的抗菌、抗氧化等生物活性。尽管粘胶/甲壳素共混纤维具有抗菌功能，但其抗菌性能仍然欠佳，抗氧活性则是很差，几乎不没有抗氧活性。在印染后整理中采用合成抗菌剂整理，可以提高粘胶/甲壳素共混纤维的抗菌性，但是合成抗菌剂通常没有抗氧活性功能。采用天然黄酮化合物借助多酚氧化酶的催化作用将其接枝到粘胶与甲壳素共混纤维上能提高共混纤维的抗菌和抗氧化活性[参考文献：L.,Kokol V.,D.Antimicrobial and antioxidant properties of chitosan-based viscose fibers enzymatically functionalized with flavonoids.Textile Research Journal,2011,81:1532-1540；Sousa F.,Guebitz G.M.,Kokol V.Antimicrobial and antioxidant properties of chitosan enzymatically functionalized with flavonoids.Process Biochemistry,2009,44:749-756]，但存在成本高、工艺复杂、不易于在实际生产中实施的缺点。

现有粘胶与甲壳素共混纤维抗菌活性欠佳、抗氧化活性很差。在现有提高粘胶/甲壳素共混纤维抗菌和抗氧化活性的方法中，有些采用了非生态友好型的合成抗菌剂，用有些方法处理的纤维只有抗菌性而没有抗氧化活性，且有些方法成本高，不易实施。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种利用天然色素对粘胶与甲壳素共混纤维进行染色的方法，赋予粘胶与甲壳素共混纤维高抗菌性和高抗氧化活性。

本发明的一种提高粘胶与甲壳素共混纤维生物活性的方法，包括以下步骤：

(1)配制含有聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂和交联剂的水溶液，调节pH值至2.2-6，按浴比1:15-50投入粘胶与甲壳素共混纤维，处理15-25min，其中，所述水溶液中，聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂的浓度为0.2-0.8g/L，交联剂的浓度为2-10g/L。

(2)向步骤(1)所得处理溶液中加入天然色素，所述天然色素的重量为所投粘胶与甲壳素共混纤维重量的0.5-15％，染色10min后，以1-2℃/min的升温速度升温至50-98℃，保温染色30-90min，经水洗、烘干，得到生物活性提高的粘胶与甲壳素与甲壳胺共混纤维。

进一步的，在步骤(1)中，所述交联剂为式(Ⅰ)的氮丙啶类交联剂；调节pH值的调节剂为柠檬酸与绿原酸的混合物；

进一步的，在步骤(1)中，调节pH值至3-4。

进一步的，在步骤(2)中，所述天然色素为含羧基的天然色素，所述含羧基的天然色素为紫胶色素和/或黄芩苷色素。

进一步的，在步骤(2)中，天然色素的重量为所投粘胶与甲壳素共混纤维重量的1-7％。

进一步的，在步骤(2)中，保温染色的温度为80-90℃。

与现有技术相比，本发明具有的优点是：

1、本发明的提高粘胶与甲壳素共混纤维生物活性的方法，利用含羧基和高生物活性的天然色素在弱酸性条件下能强烈地吸附于粘胶与甲壳素共混纤维的部分脱乙酰化的甲壳素组分上发生离子键结合的机理，将具有高生物活性的天然色素染着于粘胶与甲壳素共混纤维上，而赋予粘胶与甲壳素共混纤维好的抗菌性和抗氧活性；

2、含羧基的天然色素在弱酸性条件下对粘胶与甲壳素共混纤维的亲和力高、吸附能力强，天然色素的利用率高，染色纤维的耐洗色牢度高；

3、紫胶色素和黄芩苷色素的生物活性高、吸附能力强，能赋予粘胶与甲壳素共混纤维高的抗菌性和抗氧活性，解决了粘胶与甲壳素共混纤维相关纺织品抗菌性欠佳、抗氧活性很差的问题；

4、本发明的染色方法中添加了氮丙啶类交联剂，提高了粘胶与甲壳素共混纤维中粘胶组分和部分脱乙酰化的甲壳素组分在弱酸性条件下染色时的化学稳定性；

5、本发明中所用染色方法工艺简单，易于实施，而且生态友好、安全无毒。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例和附图详细说明如后。

附图说明

图1图示了本发明的实例1中用紫胶色素对粘胶与甲壳素共混纤维染色时紫胶色素用量与其在粘胶与甲壳素共混纤维上吸附量的关系；

图2图示了本发明的实例1中经紫胶色素染色的粘胶与甲壳素共混纤维的生物活性；

图3图示了本发明的实例2中用黄芩苷色素对粘胶与甲壳素共混纤维染色时黄芩苷色素用量与其在粘胶与甲壳素共混纤维上吸附量的关系；

图4图示了本发明的实例2中经黄芩苷色素染色的粘胶与甲壳素共混纤维的生物活性。

具体实施方式

下面以实施例对本发明作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

以下实施例中天然色素在粘胶与甲壳素共混纤维上的吸附量按照上染百分率和纤维重量计算，以每克纤维吸附的天然色素毫克重量计，上染百分率采用残液比色法测定，用UV-1800型紫外可见分光光度计测定染色前后染液的吸光度。

以下实施例中粘胶与甲壳素共混纤维的生物活性，用抗菌性和抗氧活性表示。抗菌性能按照GB/T 20944.3-2008描述的方法评价，测定纤维对革兰氏阴性菌大肠杆菌和革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌的抑菌率；抗氧活性采用ABTS(2,2-联氨-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐)自由基消色试验法测定。

实施例1

利用紫胶色素提高粘胶与甲壳素共混纤维生物活性的方法，包括以下步骤：

(1)室温下，配制浓度分别为0.3g/L、6g/L的平平加O(聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂)、氮丙啶交联剂的混合水溶液，使用柠檬酸和绿原酸混合物的pH调节剂调节pH值至3.5，按浴比1:30投入粘胶与甲壳素共混纤维，处理20min；

(2)向步骤(1)的混合水溶液中加入2％、4％、6％、8％、10％、14％(owf)(owf：相对粘胶与甲壳素共混纤维重量)的紫胶色素，染色10min后，以1.5℃/min的升温速度升温至90℃，保温染色60min，然后经水洗、烘干，得到生物活性提高的粘胶与甲壳素共混纤维。

用本实施例方法染色后，紫胶色素在粘胶与甲壳素共混纤维上的吸附量如附图1所示，由图1可知，随着紫胶色素用量的增加，其在粘胶与甲壳素共混纤维上的吸附量也增加。

用本实施例方法染色后，粘胶与甲壳素共混纤维的生物活性如附图2所示，由图2可知，只需用2％owf的紫胶色素染色，即可赋予粘胶/甲壳素共混纤维很好的抗菌活性，染色纤维对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率分别达到了85％和95％以上，而且染色纤维也具有很好的抗氧活性，抗氧活性值达到了95％以上。

实施例2

利用黄芩苷色素提高粘胶与甲壳素共混纤维生物活性的方法，包括以下步骤：

(1)配制浓度分别为0.4g/L、5g/L的平平加O(聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂)、氮丙啶交联剂的混合水溶液，使用柠檬酸和绿原酸混合物的pH调节剂调节pH值至3.5，按浴比1:25投入粘胶与甲壳素共混纤维，处理20min；

(2)向步骤(1)的混合水溶液中加入1％、2％、4％、6％、8％(owf)(owf：相对粘胶与甲壳素共混纤维重量)的黄芩苷，染色10min后，以1.5℃/min的升温速度升温至85℃，保温染色45min，然后经水洗、烘干，得到生物活性提高的粘胶与甲壳素共混纤维。

用本实施例方法染色后，黄芩苷色素在粘胶与甲壳素共混纤维上的吸附量如附图3所示，由图3可知，黄芩苷色素在粘胶与甲壳素共混纤维上的吸附量几乎随着黄芩苷色素用量的增加而线性地增加，体现出了很好的提升性能。

用本实施例方法染色后，粘胶与甲壳素共混纤维的生物活性如附图4所示，由图4可知，只需用2％owf的黄芩苷染色，即可赋予粘胶与甲壳素共混纤维很好的抗菌活性，染色纤维对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率均达到了90％以上，而且染色纤维也具有很好的抗氧活性，抗氧活性值达到了95％。

实施例3

利用紫胶和黄芩苷混合色素提高粘胶与甲壳素共混纤维生物活性的方法，包括以下步骤：

(1)配制浓度分别为0.6g/L、7g/L的平平加O(聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂)、氮丙啶交联剂的混合水溶液，使用柠檬酸和绿原酸混合物的pH调节剂调节pH值至3.8，按浴比1:20投入粘胶与甲壳素共混纤维，处理15min；

(2)向步骤(1)的混合水溶液中加入2.5％(owf)的紫胶色素和1.5％(owf)的黄芩苷色素(owf：相对粘胶与甲壳素共混纤维重量)，染色10min后，以1.2℃/min的升温速度升温至85℃，保温染色60min，然后经水洗、烘干，得到生物活性提高的粘胶与甲壳素共混纤维。

用本实施例方法染色后，粘胶与甲壳素共混纤维的对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率分别达到了91％和98％，抗氧活性值达到了98％。

以上实施例说明，采用本发明中用含羧基和高生物活性的天然色素在弱酸性条件下染色的方法，能赋予粘胶/甲壳素共混纤维高抗菌性和高抗氧化活性，且该方法易于简单易行，便于实施。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。