一种基于宽温幅蛋白酶的高温汽蒸-室温堆置-物理剥鳞羊毛防毡缩整理方法

本发明涉及一种基于宽温幅蛋白酶的高温汽蒸-室温堆置-物理剥鳞羊毛防毡缩整理方法，属于毛纺行业中毛织物染整加工的应用。

背景技术：

1、在纺织工业领域，羊毛是一类非常重要的蛋白质纤维，具备优异的悬垂性、保暖性、耐酸性和吸湿性能。但羊毛织物经过洗涤会发生缩水和毡缩现象，引起织物尺寸缩小、呢面发毛和增厚以及织纹模糊不清等外观变化，严重影响织物的服用性能，因此需要对羊毛进行改性加工，以提升羊毛织物的尺寸稳定性能。

2、目前，用于羊毛防毡缩整理的方式包括三大类，一类是以去除羊毛鳞片层为目的的“减法”，一类是在羊毛织物表面涂覆树脂的“加法”，还有一类则将两种方法相结合，先去除羊毛鳞片层，然后涂覆树脂的“加减法”。目前工业生产应用最为广泛的是氯化-赫科塞特防毡缩工艺，该工艺虽然能够有效提升羊毛织物的尺寸稳定性，但经该工艺处理后的羊毛织物易吸氯泛黄，手感差，而且会产生对生物危害巨大的可吸收有机卤化物(aox)。

3、羊毛防毡缩酶法整理作为非氯防缩工艺，与传统氯化工艺相比具有作用条件温和、催化效率高、绿色环保的优点。经过酶法防缩整理的织物手感柔软、色彩光泽。从加工方式来看，羊毛防毡缩酶法整理可分为浸渍法、汽蒸法以及冷堆法。与浸渍法相比，汽蒸法和冷堆法能够显著减少工业生产用水量和污水排放量，降低酶液与其他试剂在织物内外的循环交换，减少对纤维内部的水解。但目前汽蒸工艺与冷堆工艺均存在一系列问题，严重影响其应用推广。目前的汽蒸堆置工艺对温度条件要求苛刻，如专利cn 102965956 a公开了一种复合酶浸轧-汽蒸防毡缩工艺，其汽蒸温度局限于30～60℃；当加工温度超过60℃时，羊毛织物防毡缩效果会受到严重影响；其在羊毛织物堆置过程中，往往需要使用大量尿素作为纤维溶胀剂，不符合绿色环保的理念。

4、羊毛防毡缩酶法整理存在很多限制因素。从蛋白酶的作用位点来看，由于蛋白酶分子体积较小，能够穿过鳞片层，进入细胞膜复合物(cmc)和纤维内部的皮质层。皮质层硫含量较低，很容易被酶试剂进攻，造成纤维内部大量肽键水解断裂，导致羊毛纤维受到严重强力损伤；从羊毛物理结构来看，羊毛鳞片层包含鳞片表层、鳞片外层和鳞片内层，鳞片表层中含有25％类脂结构，其主要成分18-甲基二十烷酸(18-mea)等脂肪酸能够与纤维的胱氨酸残基发生硫酯键交联，在纤维表面形成一层致密疏水的屏障，且鳞片外层中二硫键和异构键含量很高，类脂与二硫键结构使纤维对水、化学试剂以及酶制剂都具有很强的抵抗作用。

5、因此如何构建一种酶法防毡缩方法，不仅能够将蛋白酶限制在羊毛表面的鳞片层，以降低强力损失，还能够增加酶在羊毛鳞片层上的作用位点，以提升对羊毛鳞片的剥离效果，是亟待解决的技术难题。

技术实现思路

1、技术问题：

2、针对现有酶法防毡缩整理强力损伤大以及对鳞片水解效率低的问题，本发明提供一种羊毛防毡缩整理方法，制得的羊毛织物的毡缩率均低于6％，经向强力损失率均低于12％，碱溶解度低于13.1％，能够达到“机可洗”标准。

3、技术方案：

4、一方面，提供一种羊毛防毡缩整理方法，其包括如下步骤：

5、(1)第一次浸轧还原剂-蛋白酶复合工作液：将羊毛织物在60～80℃的还原剂-蛋白酶复合工作液中浸渍，使其充分润湿，二浸二轧，带液率70～80％；其中，还原剂-蛋白酶复合工作液包括还原剂、宽温幅蛋白酶、渗透剂和强力保护剂；宽温幅蛋白酶能够在25～80℃具备75％以上的相对酶活且在该温度范围内保温2h后具备90％以上的相对酶活；渗透剂为浊点在40～80℃之间的聚氧乙烯类非离子表面活性剂；

6、(2)高温汽蒸：将步骤(1)得到的羊毛织物置于60～90℃蒸汽环境中保温20～120min；

7、(3)第二次浸轧还原剂-蛋白酶复合工作液：重复步骤(1)；

8、(4)室温堆置：将步骤(3)得到的羊毛织物室温打卷堆置20～24h；

9、(5)物理剥鳞：将步骤(4)得到的羊毛织物进行酸洗与水洗，以去除羊毛织物上的酶解产物与残留助剂，与此同时，通过导布辊与羊毛织物的之间机械摩擦作用进行物理剥鳞。

10、在一些实施例中，还原剂-蛋白酶复合工作液中：还原剂的浓度为1～10g/l；宽温幅蛋白酶的酶活为10150u/ml，宽温幅蛋白酶的添加量为0.6～1.2ml/l；渗透剂的添加量为0.1～1ml/l；强力保护剂的浓度为0.5～2.5g/l，还原剂-蛋白酶复合工作液的ph为8～9。

11、在一些实施例中，强力保护剂为分子量在300万～600万的阴离子聚合物。例如，强力保护剂包括分子量在300万～600万的聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚乙烯磺酸、聚苯乙烯磺酸或阴离子型聚丙烯酰胺中的至少一种。

12、在一些实施例中，渗透剂包括烷基酚的聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸甲酯聚氧乙烯醚或脂肪酸聚氧乙烯醚中的至少一种。

13、在一些实施例中，步骤(1)和步骤(3)在平幅浸轧单元中进行，运行布速范围为50～60m/min；步骤(2)在汽蒸单元中进行，运行布速范围为10～20m/min；步骤(4)在旋转堆置单元中进行，旋转速度范围为20～40rpm；步骤(5)在六角辊式松式平洗机中进行，运行布速范围为50～60m/min。

14、在一些实施例中，步骤(5)具体包括3道洗涤工序，3道洗涤工序所采用的洗液依次为酸洗液、洗呢液a、洗呢液b，每道洗涤工序时间为10～15min，洗液温度为30～35℃；同时利用导布辊与羊毛织物的之间机械摩擦作用以进行物理剥鳞；物理剥鳞的步骤在六角辊式松式平洗机中进行，运行布速为55m/min。

15、在一些实施例中，酸洗液包含0.05％～0.1％醋酸和1％～3％胰加漂t；洗呢液a包含0.1～0.3g/l na2co3和1％～3％胰加漂t，洗呢液b包含1％～3％胰加漂t；酸洗液的ph为4～5，洗呢液a的ph为9～10，洗呢液b的ph为6～7。

16、在一些实施例中，羊毛织物包括精纺呢绒织物。例如，所述羊毛织物为全毛薄型花呢或全毛中厚花呢。

17、另一方面，提供前述的方法制得的防毡缩羊毛织物。

18、有益效果：

19、(1)针对普通蛋白酶对鳞片水解效率低、剥离效果差的问题，本发明首先筛选了具有高温耐受性的宽温幅蛋白酶；该宽温幅蛋白酶是novo公司研发的一款对极端环境具有较高耐受性的商品酶洗涤剂，主要成分为丝氨酸内切蛋白酶。本发明研究发现，该宽温幅蛋白酶在25～80℃宽温幅范围内具备较高酶活与温度稳定性，在25～80℃溶液中保温2h后其酶活保留率均大于90％。该酶在90℃溶液条件下温度稳定性很差，保温10min后，其酶活保留率仅为8.35％。本发明研究还发现，高温汽蒸加工方式能够提升该宽温幅蛋白酶的耐热性，该宽温幅蛋白酶在90℃高温蒸汽中保温1h后，其酶活保留率仍有66.85％，远远高于在90℃溶液中的酶活保留率，保证了该宽温幅蛋白酶能够在90℃高温汽蒸条件下发挥作用。本发明首次将耐高温、耐还原剂的宽温幅蛋白酶引入羊毛酶法防毡缩整理，通过高温汽蒸堆置提供高温环境，筛选特定渗透剂、还原剂和强力保护剂的协同增效作用，破坏了羊毛类脂结构，使宽温幅蛋白酶对羊毛鳞片的可及度增加、作用位点增多，提升了蛋白酶对鳞片的水解效率；

20、(2)本发明利用还原剂-蛋白酶复合工作液对织物进行浸轧，工作液包含还原剂、宽温幅蛋白酶、渗透剂以及强力保护剂等组分；浸轧后进行高温汽蒸工序，破坏羊毛鳞片层中的二硫键与类脂结构，提升对蛋白酶对鳞片层的水解效率；重复浸轧工作液后进行室温堆置工序，实现限域条件下蛋白酶对羊毛鳞片的充分水解、剥离与脱落；本发明通过选取合适的渗透剂和强力保护剂，减弱了蛋白酶进入细胞膜复合物的趋势，将蛋白酶的作用限制在羊毛鳞片层，减少了对羊毛内部结构的破坏；通过六角辊对织物的机械摩擦作用物理剥鳞，促进已呈现翘起、松解状态的鳞片剥落，强化防毡缩作用效果，得到的羊毛织物产品具有优异的尺寸稳定性能(毡缩率<6％)，经向强力损失率低于12％，碱溶解度低于13.1％，强力未发生明显下降，仍保持在较高水平，能够达到“机可洗”标准；

21、(3)针对传统浸渍法中蛋白酶水解羊毛细胞膜复合物以及皮质层导致强损过大的问题，本发明联合使用聚氧乙烯类非离子表面活性剂作为渗透剂与阴离子聚合物作为强力保护剂，减弱了蛋白酶对纤维内部细胞膜复合物的水解作用，实现了宽温幅范围内对羊毛鳞片层的限域水解；相较于传统浸渍法处理得到的羊毛织物产品的强力损失较大的情形(≥20％)，其值存在明显降低(<12％)；

22、(4)本发明改进了高温汽蒸和室温堆置的缺陷，提升了汽蒸温度可选范围，使汽蒸能够在60～90℃的高温条件下进行，而且减少了冷堆过程中对溶胀剂的依赖；同时保留了用水量低、污水排放量低的优点，极大提升了蛋白酶的利用率，能够满足实际生产中羊毛织物平幅加工的各项要求，具有很高的经济价值；

23、(5)蛋白酶属于生物催化剂，催化效率高，生态环保，且反应过程中不产生aox，相较于传统氯化法更符合绿色环保的理念。