一种低共熔溶剂作为添加剂提高涤纶酶促水解的方法

本发明涉及一种低共熔溶剂作为添加剂提高涤纶酶促水解的方法，属于表面改性。

背景技术：

1、涤纶是应用最广泛的合成纤维之一。涤纶具有高强、抗皱、耐磨等优良性能，但是，涤纶链段中亲水基团的含量少，因此涤纶的亲水性差、回潮率低、染色困难且易产生静电，影响涤纶服用舒适性，也限制了其在医疗、食品包装、电子器件等范围作为高端材料的应用。为了更好的实现涤纶纤维的高附加值化及穿着舒适化，涤纶纤维的亲水化改性是十分有必要的。

2、涤纶纤维表面改性一般可通过涂覆、表面氧化法、表面接枝改性(如化学引发接枝改性和辐射接枝改性)等技术实现对涤纶织物亲水性能的改善，但这些方法需用到刺激性化学试剂或需高能量的输入，处理过程对环境不友好且繁琐，存在改性效果具有时效性，影响织物力学性能等缺点。相比之下，采用生物酶法进行涤纶织物的表面改性，催化涤纶表面的酯键水解生成亲水性基团，从而改善涤纶的亲水性能，处理条件温和环保，且酶作用仅限制在涤纶表层，不损坏纤维本身的性能。但酶解存在效果较差，改性周期长等缺点，主要瓶颈，包括酶活性、热稳定性、底物可及性和pet高结晶度等。

3、低共熔溶剂(des)是离子液体(il)的替代品，它不仅具有与离子液体相似的特性，具有生物相容性、安全性、可用性、原料成本低、可回收性、可持续性和生物降解性等优点，被用作合适的溶剂、助溶剂、添加剂或支撑剂。人们探索发现，环保的低共熔溶剂(des)作为一种潜在的介质，具有生物相容性，可为酶提供理想的自然环境，可以保留甚至重新折叠蛋白质的结构。此外，des还可以作为蛋白质在极端条件下保持活性的基质。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的采用生物酶催化水解涤纶技术中存在的效果差、周期长等问题，本发明提供了一种低共熔溶剂作为添加剂提高涤纶酶促水解的方法，该方法不仅有效促进酶水解作用，同时还实现亲水性以及染色效果的提高。

2、本发明的目的是提供一种低共熔溶剂作为添加剂提高涤纶酶促水解的方法，所述方法包括如下步骤：

3、(1)制备低共熔溶剂

4、将氢键供体(hbd)和氢键受体(hba)加入烧杯中，搅拌溶解至澄清透明，即得低共熔溶剂；其中，氢键供体为多元醇；氢键受体为氯化胆碱、甜菜碱中的一种或两种；

5、(2)将步骤(1)制备的低共熔溶剂添加在tris-hcl缓冲液中，超声使之混合均匀，用盐酸调节ph，制得混合缓冲液；

6、(3)将精炼后的涤纶织物放入步骤(2)制备的混合缓冲液中，加入novozym 51032角质酶进行水解反应，反应结束后，织物洗涤、烘干，即可。

7、在一种实施方式中，步骤(1)所述多元醇为甘油、乙二醇、山梨醇、木糖醇中的一种或多种。

8、在一种实施方式中，步骤(1)所述氢键受体与氢键供体的摩尔比为1～3：3～1；优选为1:1～3。

9、在一种实施方式中，步骤(1)所述搅拌溶解的温度为80～100℃。

10、在一种实施方式中，步骤(2)所述tris-hcl缓冲液浓度为5mmol/l，ph 9～9.5。

11、在一种实施方式中，步骤(2)所述混合缓冲液中低共熔溶剂的体积分数为5％～30％，优选为20％。

12、在一种实施方式中，步骤(2)所述超声时间为10min，功率为275w，温度为室温。

13、在一种实施方式中，步骤(2)所述的混合缓冲液ph为7～9，优选为8.5。

14、在一种实施方式中，步骤(3)所述精炼后的涤纶织物是指将涤纶织物在浴比1：40～60，去离子水中加入3～6g/l皂片，3～6g/l无水碳酸钠，80～100℃的恒温水浴中精炼30min～1h，用去离子水清洗，80～100℃烘箱烘干至恒重，在温湿度为25±1℃，65±2％条件下平衡24h获得；进一步优选为浴比1：30，加入5g/l皂片，4g/l无水碳酸钠，98℃温度下精炼30min，烘干温度为80℃。

15、在一种实施方式中，步骤(3)所述novozym 51032角质酶，酶活力为15klu/g，酶浓度为6.5％，v/v。

16、在一种实施方式中，步骤(3)所述水解反应浴比为1:40，温度50～70℃，时间24～72h，优选为72h。

17、在一种实施方式中，步骤(3)所述洗涤是指将用去离子水洗涤织物。

18、在一种实施方式中，步骤(3)所述烘干温度为60～70℃。

19、本发明的第二个目的是提供一种由上述所述方法处理后获得的涤纶织物。

20、本发明的第三个目的是提供一种上述所述方法在涤纶加工处理中的应用。

21、本发明的第四个目的是提供一种上述所述涤纶织物在制备纺织品中的应用。

22、本发明的有益效果：

23、(1)本发明采用低共熔溶剂(des)作为添加剂提高酶促水解涤纶效果，溶剂制备简单、成本低、可生物降解，改性条件简单环保；

24、(2)本发明用novozym 51032角质酶催化水解涤纶织物表面的酯键，使涤纶表面产生羟基和羧基等亲水基团，使涤纶在保持自身优势性能不变的基础上达到亲水化改性的效果；

25、(3)本发明合成的低共熔溶剂为亲水性低共熔溶剂，使用本发明的方法，novozym51032角质酶的活性和热稳定性均得到提高；

26、(4)本发明利用低共熔溶剂(des)协同角质酶对涤纶织物进行酶催化水解，酶水解产物释放量较无添加剂提高155.17％；激活酶解的亲水角由83.5°下降至80.4°。

技术特征：

1.一种低共熔溶剂作为添加剂提高涤纶酶促水解的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多元醇为甘油、乙二醇、山梨醇、木糖醇中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述氢键受体与氢键供体的摩尔比为1～3：3～1。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述混合缓冲液中低共熔溶剂的体积分数为5％～30％。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述的混合缓冲液ph为7～9。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述novozym 51032角质酶，酶活力为15klu/g，酶浓度为6.5％，v/v。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述水解反应浴比为1:40，温度50～70℃，时间24～72h。

8.由权利要求1～8任一所述的方法处理后获得的涤纶织物。

9.由权利要求1～8任一所述的方法在涤纶加工处理中的应用。

10.权利要求9所述的亲水涤纶在制备纺织中的应用。

技术总结
本发明公开了一种低共熔溶剂作为添加剂提高涤纶酶促水解的方法，属于表面改性技术领域。本发明的酶促水解的方法具体是以甜菜碱为氢键受体，多元醇为氢键供体，与Tris‑Hcl缓冲液配制形成的混合缓冲液，并用盐酸调节至pH8.5；然后将精炼后的涤纶织物放入混合缓冲液中，加入Novozym 51032角质酶进行水解反应，反应结束后，将织物洗涤、烘干，即可；采用该方法Novozym 51032角质酶的稳定性和活性均得到提高，相较于无低共熔溶剂酶解，水解产物释放量提高了155.17％。

技术研发人员：傅佳佳,郑昕茗,冯俊丹,卢雨正,李蓉,阿特·科瓦特·保罗
受保护的技术使用者：江南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8