CN103603197A - 一种改善超细纤维合成革基布染色性能的方法 - Google Patents
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Abstract
一种改善超细纤维合成革基布染色性能的方法，向明胶中加入水，搅拌使明胶溶胀后得到明胶溶液，向明胶溶液中加入碱性蛋白酶进行水解；向转鼓内加入超细纤维合成革基布，采用酸对超细纤维合成革基布进行处理，得到表面改性的超细纤维合成革基布；向转鼓中加入胶原蛋白，将胶原蛋白接枝改性到表面改性的超细纤维合成革基布上，反应得到胶原蛋白改性超细纤维合成革基布；向转鼓中加入染料对胶原蛋白改性超细纤维合成革基布进行染色。本发明利用胶原蛋白对超细纤维合成革基布进行改性，实现了胶原蛋白对超细纤维合成革基布的共价改性，进而有效的改善了超细纤维合成革的染色性能，使其上染率高达94.21%左右，利于超细纤维合成革工业的发展。
Description
技术领域
本发明属于超细纤维合成革应用技术领域，具体涉及一种改善超细纤维合成革基布染色性能的方法。
背景技术
超细纤维合成革是以聚酰胺超细纤维为基体层、聚氨酯为弹性体复合制成的类似于天然皮革的高档合成革，其聚酰胺超细纤维与天然皮革蛋白质胶原纤维结构相似，结合的PU透湿聚氨酯树脂耐久性高，是潜力巨大的新型领域，具有很好的发展前景。
聚酰胺超细纤维含有的活性基团很少，仅在分子链末端含有羧基和氨基，分子链上存在大量的碳链和酰胺键，但不含侧链，所以超细纤维合成革染色时主要依靠染料自身的沉积作用物理结合使纤维上色，绝大多数染料难于上染，染色后的产品色牢度差，且超细纤维极细，比表面积很大，染色时消耗染料的量大。此外，超细纤维合成革作为一种复合材料，聚酰胺超细纤维和聚氨酯的染色性能存在较大的差异，采用单一染料和单一染色方法难以同时满足两种成分的染色要求，不能达到良好的染色效果，所以研究改善超细纤维合成革的染色性能的方法是很有必要的。
针对以上问题，近年来很多研究者对超细纤维合成革的改性进行了探索研究，其最有效的方法就是设法在超细纤维合成革中引入活性基团来改善超细纤维合成革的染色性能。通过一定的化学改性增加基布上的活性基团，增加其染料结合点，进而改善超细纤维合成革的染色性能。目前，研究者主要从染色用染料、染色条件、化学改性及添加助剂等方面进行了研究，虽然已经取得了很多成果，但距离工业化生产仍然存在很大的差距，所以继续研究改善超细纤维合成革染色性能的方法是很有必要的。
明胶作为一种两性、无毒的天然生物质高分子物质，经水解后制得的胶原蛋白是典型的两性聚电解质，含有大量的氨基和羧基等活性基团，其亲水性、生物相容性及降解性能良好。我国作为制革工业大国，每年都会产生大量的废弃皮革屑，将废弃革屑中的明胶提取出来并加以利用，可以节约资源，减少环境污染，实现废弃皮革屑的资源化利用。
发明内容
本发明的目的是提供一种改善超细纤维合成革基布染色性能的方法，通过增加超细纤维合成革基布上的活性基团，进而改善了超细纤维合成革基布的染色性能。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
本发明包括以下步骤：
1）胶原蛋白的制备：
向明胶中加入水，搅拌使明胶溶胀后得到质量浓度为20%～40%的明胶溶液，调节明胶溶液的pH值为8.0～10.0，然后在40～60℃下向明胶溶液中加入碱性蛋白酶搅拌水解2～6h，得到胶原蛋白；其中，碱性蛋白酶的加入量占明胶质量的0.8%～2.0%；
2）超细纤维合成革基布的预处理：
向转鼓内加入超细纤维合成革基布，在液比为3000%～6000%、温度为35～55℃的条件下，采用酸对超细纤维合成革基布处理2～5h，得到表面改性的超细纤维合成革基布；其中，酸的用量占超细纤维合成革基布质量的10%～20%；
3）胶原蛋白对超细纤维合成革基布的改性：
在液比为2000%～5000%、pH值为2.0～9.0、温度为20～60℃的条件下，向步骤2）的转鼓中加入胶原蛋白，将胶原蛋白接枝改性到表面改性的超细纤维合成革基布上，反应0.5～4h，得到胶原蛋白改性超细纤维合成革基布；胶原蛋白的用量为表面改性的超细纤维合成革基布质量的4%～20%；
4）胶原蛋白改性超细纤维合成革基布的染色：
在液比为2000%～5000%、pH值为4.5～5.5、温度为50～60℃的条件下，向步骤3）的转鼓中加入染料对胶原蛋白改性超细纤维合成革基布染色1～4h，得到染色的超细纤维合成革基布；其中染料的用量为胶原蛋白改性超细纤维合成革基布质量的1%～8%。
所述步骤1）中明胶从废弃皮革屑中提取。
所述步骤1）中的pH值采用氢氧化钠溶液进行调节。
所述步骤2）中的酸为质量分数98%的浓硫酸或者分析纯的甲酸。
所述步骤3）中的pH值采用氢氧化钠溶液或稀硫酸进行调节。
所述步骤3）中向转鼓中加入胶原蛋白前加入交联剂并反应0.5-4h，交联剂的加入量占表面改性的超细纤维合成革基布质量1%-18%。
所述交联剂为鞣剂F‐90或鞣剂TWT。
所述步骤4）中的pH值采用稀硫酸进行调节。
所述步骤4）中的染料为酸性染料或活性染料。
本发明具有以下优点：本发明通过对超细纤维合成革基布进行预处理，可以暴露基布表面的部分活性基团；通过采用碱性蛋白酶水解明胶制得的胶原蛋白对超细纤维合成革基布进行共价改性，增加了基布上的活性基团，即增加了染料的结合点，使其上染率高达94.21%左右，有效的改善了超细纤维合成革的染色性能。
进一步的，本发明中的明胶是从废弃皮革屑中提取的，提取方法简单且成本低廉，这样减少了环境污染，合理地利用了废物，实现了废弃皮革屑的资源化利用。
加入胶原蛋白前向转鼓中加入交联剂进行交联反应，交联剂为鞣剂F-90或鞣剂TWT，交联剂可以起到架桥作用将胶原蛋白引入到超细纤维合成革基布上，进而提高了基布的上染率，改善了其染色性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细的说明。
本发明中液比均指水与超细纤维合成革基布的质量比。
实施例1
1）胶原蛋白的制备：
向明胶中加入水，搅拌使明胶溶胀后得到质量浓度为20%的明胶溶液，采用1mol/L氢氧化钠溶液调节明胶溶液的pH值为8.5，然后在50℃下向明胶溶液中加入碱性蛋白酶搅拌水解5h，得到胶原蛋白；其中，碱性蛋白酶的加入量占明胶质量的1.0%；
2）超细纤维合成革基布的预处理：
向转鼓内加入超细纤维合成革基布，在液比为3000%、温度为45℃的条件下，采用质量分数为98%的浓硫酸对超细纤维合成革基布处理4.5h，得到表面改性的超细纤维合成革基布；其中，浓硫酸的用量为超细纤维合成革基布质量的15%；
3）胶原蛋白对超细纤维合成革基布的改性：
在液比为2000%、pH值为4.0、温度为30℃的条件下，向步骤2）的转鼓中加入胶原蛋白，将胶原蛋白接枝改性到超细纤维合成革基布上，反应3h，得到胶原蛋白改性超细纤维合成革基布；其中，pH值是采用稀硫酸进行调节的，胶原蛋白的用量为表面改性的超细纤维合成革基布质量的10%；
4）胶原蛋白改性超细纤维合成革基布的染色：
在液比为5000%、pH值为4.5、温度为50℃的条件下，向步骤3）的转鼓中加入酸性染料（生产厂家为新加坡DyStar公司）对胶原蛋白改性超细纤维合成革基布染色1h，得到染色的超细纤维合成革基布；其中，pH值是采用稀硫酸进行调节的，酸性染料的用量为胶原蛋白改性超细纤维合成革基布质量的2.5%。
本实施例中超细纤维合成革基布的上染率达84.78%。
实施例2
1）胶原蛋白的制备：
向明胶中加入水，搅拌使明胶溶胀后得到质量浓度为40%的明胶溶液，采用1mol/L氢氧化钠溶液调节明胶溶液的pH值为9.5，然后在60℃下向明胶溶液中加入碱性蛋白酶搅拌水解4h，得到胶原蛋白；其中，碱性蛋白酶的加入量占明胶质量的1.5%；
2）超细纤维合成革基布的预处理：
向转鼓内加入超细纤维合成革基布，在液比为6000%、温度为55℃的条件下，采用分析纯的甲酸对超细纤维合成革基布处理3.5h，得到表面改性的超细纤维合成革基布；其中，甲酸的用量为超细纤维合成革基布质量的12%；
3）胶原蛋白对超细纤维合成革基布的改性：
在液比为5000%、pH值为6.0、温度为40℃的条件下，向步骤2）的转鼓中加入鞣剂F‐90（生产厂家为科莱恩化工材料有限公司）反应0.5h，然后加入胶原蛋白，将胶原蛋白接枝改性到超细纤维合成革基布上，反应5h，得到胶原蛋白改性超细纤维合成革基布；其中，pH值是采用稀硫酸进行调节的，鞣剂F‐90的用量为表面改性的超细纤维合成革基布质量的15%，胶原蛋白的用量为表面改性的超细纤维合成革基布质量的15%；
4）胶原蛋白改性超细纤维合成革基布的染色：
在液比为2000%、pH值为5.0、温度为55℃的条件下，向步骤3）的转鼓中加入活性染料（生产厂家为上海山浦化工有限公司）对胶原蛋白改性超细纤维合成革基布染色3h，得到染色的超细纤维合成革基布；其中，pH值是采用稀硫酸进行调节的，活性染料的用量为胶原蛋白改性超细纤维合成革基布质量的3.0%。
本实施例中超细纤维合成革基布的上染率达92.74%。
实施例3
1）胶原蛋白的制备：
向明胶中加入水，搅拌使明胶溶胀后得到质量浓度为30%的明胶溶液，采用1mol/L氢氧化钠溶液调节明胶溶液的pH值为9，然后在55℃下向明胶溶液中加入碱性蛋白酶搅拌水解3h，得到胶原蛋白；其中，碱性蛋白酶的加入量占明胶质量的2%；
2）超细纤维合成革基布的预处理：
向转鼓内加入超细纤维合成革基布，在液比为4000%、温度为50℃的条件下，采用分析纯的甲酸对超细纤维合成革基布处理2.5h，得到表面改性的超细纤维合成革基布；其中，甲酸的用量为超细纤维合成革基布质量的18%；
3）胶原蛋白对超细纤维合成革基布的改性：
在液比为3000%、pH值为8.0、温度为35℃的条件下，向步骤2）的转鼓中加入鞣剂TWT（生产厂家为四川亭江新材料股份有限公司）反应4h，然后加入胶原蛋白，将胶原蛋白接枝改性到超细纤维合成革基布上，反应3h，得到胶原蛋白改性超细纤维合成革基布；其中，pH值是采用1mol/L氢氧化钠溶液进行调节的，鞣剂TWT的用量为表面改性的超细纤维合成革基布质量的18%，胶原蛋白的用量为表面改性的超细纤维合成革基布质量的20%；
4）胶原蛋白改性超细纤维合成革基布的染色：
在液比为3000%、pH值为5.5、温度为60℃的条件下，向步骤3）的转鼓中加入酸性染料对胶原蛋白改性超细纤维合成革基布染色2h，得到染色的超细纤维合成革基布；其中，pH值是采用稀硫酸进行调节的，酸性染料的用量为胶原蛋白改性超细纤维合成革基布质量的1.5%。
本实施例中超细纤维合成革基布的上染率达94.21%。
实施例4
1）胶原蛋白的制备：
向明胶中加入水，搅拌使明胶溶胀后得到质量浓度为25%的明胶溶液，采用1mol/L氢氧化钠溶液调节明胶溶液的pH值为8.0，然后在40℃下向明胶溶液中加入碱性蛋白酶搅拌水解2h，得到胶原蛋白；其中，碱性蛋白酶的加入量占明胶质量的0.8%；
2）超细纤维合成革基布的预处理：
向转鼓内加入超细纤维合成革基布，在液比为3500%、温度为40℃的条件下，采用质量分数为98%的浓硫酸对超细纤维合成革基布处理2h，得到表面改性的超细纤维合成革基布；其中，浓硫酸的用量占超细纤维合成革基布质量的20%；
3）胶原蛋白对超细纤维合成革基布的改性：
在液比为2500%、pH值为9.0、温度为20℃的条件下，向步骤2）的转鼓中加入胶原蛋白，将胶原蛋白接枝改性到超细纤维合成革基布上，反应1h，得到胶原蛋白改性超细纤维合成革基布；其中，pH值是采用1mol/L氢氧化钠溶液进行的，胶原蛋白的用量为表面改性的超细纤维合成革基布质量的18%；
4）胶原蛋白改性超细纤维合成革基布的染色：
在液比为3500%、pH值为5.5、温度为53℃的条件下，向步骤3）的转鼓中加入活性染料对胶原蛋白改性超细纤维合成革基布染色4h，得到染色的超细纤维合成革基布；其中，pH值是采用稀硫酸进行调节的，活性染料的用量为胶原蛋白改性超细纤维合成革基布质量的8%。
本实施例中超细纤维合成革基布的上染率达89.21%。
实施例5
1）胶原蛋白的制备：
向明胶中加入水，搅拌使明胶溶胀后得到质量浓度为35%的明胶溶液，采用1mol/L氢氧化钠溶液调节明胶溶液的pH值为10.0，然后在45℃下向明胶溶液中加入碱性蛋白酶搅拌水解4.5h，得到胶原蛋白；其中，碱性蛋白酶的加入量占明胶质量的1.2%；
2）超细纤维合成革基布的预处理：
向转鼓内加入超细纤维合成革基布，在液比为5000%、温度为55℃的条件下，采用质量分数为98%的浓硫酸对超细纤维合成革基布处理3.5h，得到表面改性的超细纤维合成革基布；其中，浓硫酸的用量占超细纤维合成革基布质量的13%；
3）胶原蛋白对超细纤维合成革基布的改性：
在液比为4500%、pH值为5.0、温度为60℃的条件下，向步骤2）的转鼓中加入鞣剂F‐90反应3h，然后加入胶原蛋白，将胶原蛋白接枝改性到超细纤维合成革基布上，反应2h，得到胶原蛋白改性超细纤维合成革基布；其中，pH值是采用稀硫酸进行调节的，鞣剂F‐90的用量为表面改性的超细纤维合成革基布质量的9%，胶原蛋白的用量为表面改性的超细纤维合成革基布质量的8%；
4）胶原蛋白改性超细纤维合成革基布的染色：
在液比为4500%、pH值为4.5、温度为58℃的条件下，向步骤3）的转鼓中加入酸性染料对胶原蛋白改性超细纤维合成革基布染色2.5h，得到染色的超细纤维合成革基布；其中，pH值是采用稀硫酸进行调节的，酸性染料的用量为胶原蛋白改性超细纤维合成革基布质量的1%。
本实施例中超细纤维合成革基布的上染率达94.06%。
实施例6
1）胶原蛋白的制备：
向明胶中加入水，搅拌使明胶溶胀后得到质量浓度为40%的明胶溶液，采用1mol/L氢氧化钠溶液调节明胶溶液的pH值为8.0，然后在60℃下向明胶溶液中加入碱性蛋白酶搅拌水解6h，得到胶原蛋白；其中，碱性蛋白酶的加入量占明胶质量的1.8%；
2）超细纤维合成革基布的预处理：
向转鼓内加入超细纤维合成革基布，在液比为4500%、温度为35℃的条件下，采用分析纯的甲酸对超细纤维合成革基布处理5h，得到表面改性的超细纤维合成革基布；其中，浓硫酸的用量占超细纤维合成革基布质量的10%；
3）胶原蛋白对超细纤维合成革基布的改性：
在液比为3500%、pH值为2.0、温度为50℃的条件下，向步骤2）的转鼓中加入鞣剂TWT反应2h，然后加入胶原蛋白，将胶原蛋白接枝改性到超细纤维合成革基布上，反应1.5h，得到胶原蛋白改性超细纤维合成革基布；其中，pH值是采用稀硫酸进行调节的，鞣剂TWT的用量为表面改性的超细纤维合成革基布质量的1%，胶原蛋白的用量为表面改性的超细纤维合成革基布质量的4%；
4）胶原蛋白改性超细纤维合成革基布的染色：
在液比为2500%、pH值为5.0、温度为50℃的条件下，向步骤3）的转鼓中加入活性染料对胶原蛋白改性超细纤维合成革基布染色3.5h，得到染色的超细纤维合成革基布；其中，pH值是采用稀硫酸进行调节的，活性染料的用量为胶原蛋白改性超细纤维合成革基布质量的6%。
本实施例中超细纤维合成革基布的上染率达91.87%。
本发明中胶原蛋白的数均相对分子质量为800-1200，重均相对分子质量为1200-1600。实施例1‐6中所用的明胶从废弃皮革屑中提取，方法简单且成本低廉。
本发明通过对超细纤维合成革基布进行预处理，可以暴露基布表面的部分活性基团；通过采用碱性蛋白酶水解明胶制得的胶原蛋白对超细纤维合成革基布进行共价改性，增加了基布上的活性基团，即增加了染料的结合点，使其上染率高达94.21%左右，有效的改善了超细纤维合成革的染色性能，有利于超细纤维合成革工业的发展。
本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。
Claims (9)
1.一种改善超细纤维合成革基布染色性能的方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）胶原蛋白的制备：
向明胶中加入水，搅拌使明胶溶胀后得到质量浓度为20%～40%的明胶溶液，调节明胶溶液的pH值为8.0～10.0，然后在40～60℃下向明胶溶液中加入碱性蛋白酶搅拌水解2～6h，得到胶原蛋白；其中，碱性蛋白酶的加入量占明胶质量的0.8%～2.0%；
2）超细纤维合成革基布的预处理：
向转鼓内加入超细纤维合成革基布，在液比为3000%～6000%、温度为35～55℃的条件下，采用酸对超细纤维合成革基布处理2～5h，得到表面改性的超细纤维合成革基布；其中，酸的用量为超细纤维合成革基布质量的10%～20%；
3）胶原蛋白对超细纤维合成革基布的改性：
在液比为2000%～5000%、pH值为2.0～9.0、温度为20～60℃的条件下，向步骤2）的转鼓中加入胶原蛋白，将胶原蛋白接枝改性到表面改性的超细纤维合成革基布上，反应0.5～4h，得到胶原蛋白改性超细纤维合成革基布；胶原蛋白的用量为表面改性的超细纤维合成革基布质量的4%～20%；
4）胶原蛋白改性超细纤维合成革基布的染色：
在液比为2000%～5000%、pH值为4.5～5.5、温度为50～60℃的条件下，向步骤3）的转鼓中加入染料对胶原蛋白改性超细纤维合成革基布染色1～4h，得到染色的超细纤维合成革基布；其中染料的用量为胶原蛋白改性超细纤维合成革基布质量的1%～8%。
2.根据权利要求1所述的一种改善超细纤维合成革基布染色性能的方法，其特征在于：所述步骤1）中明胶从废弃皮革屑中提取。
3.根据权利要求1所述的一种改善超细纤维合成革基布染色性能的方法，其特征在于：所述步骤1）中的pH值采用氢氧化钠溶液进行调节。
4.根据权利要求1所述的一种改善超细纤维合成革基布染色性能的方法，其特征在于：所述步骤2）中的酸为质量分数98%的浓硫酸或者分析纯的甲酸。
5.根据权利要求1所述的一种改善超细纤维合成革基布染色性能的方法，其特征在于：所述步骤3）中的pH值采用氢氧化钠溶液或稀硫酸进行调节。
6.根据权利要求1所述的一种改善超细纤维合成革基布染色性能的方法，其特征在于：所述步骤3）中向转鼓中加入胶原蛋白前加入交联剂并反应0.5-4h，交联剂的加入量为表面改性的超细纤维合成革基布质量1%-18%。
7.根据权利要求6所述的一种改善超细纤维合成革基布染色性能的方法，其特征在于：所述交联剂为鞣剂F‐90或鞣剂TWT。
8.根据权利要求1所述的一种改善超细纤维合成革基布染色性能的方法，其特征在于：所述步骤4）中的pH值采用稀硫酸进行调节。
9.根据权利要求1所述的一种改善超细纤维合成革基布染色性能的方法，其特征在于：所述步骤4）中的染料为酸性染料或活性染料。
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