本发明涉及一种通过酶法改性提升羊毛纤维制品染色性能的方法，其特征是通过双氧水进行羊毛纤维预处理，再借助蛋白激酶a催化纤维中丝氨酸和苏氨酸残基的羟基磷酸化，增加阳离子染料在羊毛上的得色量，提升羊毛纤维制品染色性能，属于纺织生物技术领域。
背景技术：
羊毛纤维包括鳞片层、皮质层和髓质层。羊毛纤维大分子结构由18种氨基酸组成，其中极性氨基酸残基包括酸性氨基酸、碱性氨基酸和含羟基的氨基酸等。在ph低于纤维等电点的酸性条件下，羊毛纤维表面带正电荷；在等电点以上的近中性及碱性条件下，羊毛纤维表面带负电荷。
羊毛纤维制品染色中最常用的染料包括酸性染料、酸性媒介染料、中性染料和毛用活性染料等。其中，酸性染料颜色鲜艳、色谱齐全，且匀染性好，在羊毛染色中应用较为广泛。另一方面，由于酸性染料分子量较小，染料与纤维间氢键和范德华力较弱，因此为提高染色深度，需加酸促染，使纤维上氨基离子化后与染料负电性基团结合。由于酸性染料与蛋白质纤维间的离子键不够稳定，水洗时染料较易从纤维表面脱落，从而造成染物湿处理牢度低。为提高羊毛纤维制品的染色牢度，酸性媒介染料和酸性含媒染料在羊毛染色中酸性染料染色中得到应用。与酸性染料相比，两者染色深度和牢度有所增加，但染物颜色鲜艳度不够，且酸性媒介染料染色中金属盐易残留在纤维制品中，不仅影响纺织品的安全性，还易产生环境污染，增加印染废水处理的负担。此外，毛用活性染料能通过与羊毛纤维形成共价键，提升染物湿处理牢度，但染色中也存在染料利用率低、某些色牢度(如汗光牢度、湿摩擦牢度)不能满足要求的缺陷。与上述染料相比，阳离子染料溶于水后，能电离生成带正电荷的有色离子，具有色光鲜艳、耐光牢度好等优点，目前多用于含负电性基团的腈纶、阳离子可染涤纶等合成纤维染色。为实现阳离子染料对羊毛染色，也有研究采用含有磺酸基的一氯均三嗪衍生物作为阴离子型改性剂，在高温碱性条件下使其与羊毛发生亲核取代反应，在羊毛纤维上引入负电性磺酸基，通过增加纤维表面负电性，促进阳离子染料上染羊毛。
羊毛纤维中含醇羟基的丝氨酸和苏氨酸残基占约16％，在羊毛酶法改性加工中，蛋白激酶a能催化三磷酸腺苷(atp)上的γ-磷酸基团转移至羊毛纤维大分子的丝氨酸或苏氨酸残基上，使其侧链上的羟基磷酸化，形成带负电的磷酸基团，促进阳离子染料对羊毛纤维染色。本发明中首先以过氧化氢进行羊毛氧化预处理，使羊毛鳞片层中胱氨酸的二硫键断裂，破坏羊毛鳞片层结构的完整性，不仅有利于后续蛋白激酶a的催化反应，氧化过程中二硫键断裂产生的硫酸根还能增加纤维表面的负电性，增加对阳离子染料的亲和力；在氧化预处理基础上，再以蛋白激酶a催化羊毛中丝氨酸和苏氨酸残基磷酸化，改善羊毛纤维制品的染色性能。与通过化学法在羊毛上引入负电性基团，并实现阳离子染料上染羊毛相比，以本发明述及的方法能在低温缓和条件下进行羊毛纤维酶催化改性，避免了高温碱性条件对羊毛的损伤，且阳离子染料染色后的纤维制品染色深度和色牢度较高。
技术实现要素：
本发明的目的旨在提供一种通过酶法改性提升羊毛纤维制品染色性能的方法，使用本发明可实现阳离子染料对羊毛纤维染色，获得较高染色深度和色牢度，提升羊毛纤维制品的染色性能。
本发明的技术方案：一种通过酶法改性提升羊毛纤维制品染色性能的方法，其特征是通过双氧水进行羊毛预处理，结合蛋白激酶a催化羊毛中丝氨酸和苏氨酸残基磷酸化，使纤维表面产生较多负电性基团，增加染色中阳离子染料的结合量，提升羊毛纤维制品的染色性能，具体工艺与步骤如下：
(1)羊毛双氧水预处理：以双氧水进行羊毛纤维制品预处理；
处理工艺处方及条件：双氧水1～15g/l，温度40～60℃，ph范围8.0～10，处理时间0.5～2小时；
(2)蛋白激酶a催化羊毛磷酸化：步骤(1)处理后的羊毛纤维制品水洗后，以蛋白激酶a和三磷酸腺苷进行处理；
处理工艺处方及条件：蛋白激酶a1～10u/ml，三磷酸腺苷1～20g/l，环磷酸腺苷0～5g/l，温度20～40℃，ph范围6.5～8.0，处理时间4～24小时；
(3)阳离子染料染色：步骤(2)处理后羊毛纤维制品水洗后，以阳离子染料进行染色；
染色工艺处方及条件：阳离子染料0.02～5g/l，匀染剂0～2g/l，染色温度85～100℃，ph范围4.5～6.5，染色时间0.5～2小时；
(4)水洗和干燥后处理：步骤(3)处理后羊毛纤维制品水洗后在60℃烘干。
一种生物酶法蛋白质纤维制品阻燃整理方法，所述羊毛纤维制品为以羊毛为原料的梭织物、针织物或纱线；所述蛋白激酶a来源于动物、植物或微生物。
本发明的有益后果
本发明通过双氧水进行羊毛纤维预处理，结合蛋白激酶a催化纤维中丝氨酸和苏氨酸残基中羟基磷酸化，提升羊毛纤维制品的染色性能。与通过化学法进行羊毛改性进行阳离子染料染色相比，本发明具有以下优点：
(1)酶催化反应效率高，利用蛋白激酶a催化羊毛纤维产生负电性磷酸基团，具有专一性强和反应效率高的优点；
(2)磷酸化反应条件缓和，在低温近中性条件下实现羊毛纤维磷酸化，避免了在高温碱性条件下进行羊毛接枝阴离子型改性剂，减少了羊毛纤维损伤；
(3)染色性能改善明显，羊毛纤维制品经双氧水预处理和蛋白激酶a处理后，增加了对阳离子染料的亲和力，提高了染色深度和色牢度。
具体实施方式
通过羊毛纤维制品双氧水预处理、蛋白激酶a催化羊毛纤维中丝氨酸和苏氨酸磷酸化，进行阳离子染料染色，提升羊毛纤维制品染色性能的具体实施例如下：
实施例1
以本发明述及的方法进行羊毛织物改性及阳离子染料染色；
(1)羊毛双氧水预处理：以双氧水进行羊毛织物预处理，其中双氧水5g/l，温度50℃，ph9.0，处理1小时；
(2)蛋白激酶a催化羊毛磷酸化：步骤(1)处理后的羊毛织物水洗后，以蛋白激酶a和三磷酸腺苷进行处理，其中蛋白激酶a2u/ml，三磷酸腺苷4g/l，环磷酸腺苷1g/l，温度30℃，ph7.5，处理12小时；
(3)阳离子染料染色：步骤(2)处理后羊毛织物水洗后，以阳离子红x-grl进行染色，其中阳离子红x-grl0.5g/l，匀染剂0.5g/l，温度90℃，ph5.0，染色1小时；
(4)水洗和干燥后处理：步骤(3)处理后羊毛织物水洗后在60℃烘干。
试样1：经步骤(3)和(4)处理，不经过步骤(1)和(2)处理；
试样2：经步骤(1)、(3)和(4)处理，不经过步骤(2)处理；
试样3：经步骤(2)、(3)和(4)处理，不经过步骤(1)处理；；
试样4：经步骤(1)、(2)、(3)和(4)处理。
经上述工艺处理后，试样1表面染色深度k/s值为2.38，湿摩擦牢度3级，经向断裂强力422n；试样2表面染色深度k/s值为3.21，湿摩擦牢度3级，经向断裂强力410n；试样3表面染色深度k/s值为3.27，湿摩擦牢度3级，经向断裂强力415n；试样3表面染色深度k/s值为5.45，湿摩擦牢度3.5级，经向断裂强力412n。
实施例2
以本发明述及的方法进行羊毛织物改性及阳离子染料染色；
(1)羊毛双氧水预处理：以双氧水进行羊毛织物预处理，其中双氧水6g/l，温度50℃，ph9.5，处理1小时；
(2)蛋白激酶a催化羊毛磷酸化：步骤(1)处理后的羊毛织物水洗后，以蛋白激酶a和三磷酸腺苷进行处理，其中蛋白激酶a5u/ml，三磷酸腺苷5g/l，环磷酸腺苷1g/l，温度25℃，ph7.5，处理10小时；
(3)阳离子染料染色：步骤(2)处理后羊毛织物水洗后，以阳离子染料进行染色，其中阳离子艳蓝rl0.6g/l，匀染剂0.25g/l，温度95℃，ph5.5，染色0.75小时；
(4)水洗和干燥后处理：步骤(3)处理后羊毛织物水洗后在60℃烘干。
试样5：经步骤(3)和(4)处理，不经过步骤(1)和(2)处理；
试样6：经步骤(1)、(3)和(4)处理，不经过步骤(2)处理；
试样7：经步骤(2)、(3)和(4)处理，不经过步骤(1)处理；；
试样8：经步骤(1)、(2)、(3)和(4)处理。
经上述工艺处理后，试样5表面染色深度k/s值为3.20，湿摩擦牢度3.5级，经向断裂强力481n；试样6表面染色深度k/s值为4.06，湿摩擦牢度3.5级，经向断裂强力472n；试样7表面染色深度k/s值为4.33，湿摩擦牢度3.5级，经向断裂强力476n；试样8表面染色深度k/s值为6.07，湿摩擦牢度4级，经向断裂强力472n。
通过对实施例数据分析：未经双氧水预处理和蛋白激酶a处理的羊毛织物(试样1、试样5)k/s值最低；经双氧水预处理后羊毛织物(试样2、试样6)的k/s值较未改性处理羊毛织物(试样1、试样5)的k/s值增加，表明双氧水通过氧化鳞片层的二硫键生成了负电性磺酸基，增加了纤维表面阳离子染料的结合量；蛋白激酶a处理后羊毛织物(试样3、试样7)的k/s值较未改性处理羊毛织物(试样1、试样5)k/s值增加，表明蛋白激酶a催化羊毛纤维磷酸化，产生了较多负电性磷酸基团，增加了纤维表面阳离子染料的结合量。以本发明述及方法处理的羊毛织物(试样4、试样8)分别较实施例1、实施例2中其他羊毛织物染色深度增加，色牢度提高，且织物强力无明显下降。由此可见，以本发明述及的方法进行羊毛纤维制品双氧水预处理和蛋白激酶a处理，能促进羊毛纤维表面产生更多负电性基团，增加阳离子染料上染率，提升羊毛纤维制品的染色性能。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。