随着人们环保意识的逐渐增强,开发环境友好型染整工艺得到了国内外研究者的高度关注。生物法染色选择氧化还原酶作为催化剂,在温和的条件下进行且不添加任何有毒溶剂,被认为是一种“绿色”染整工艺。本课题以羊毛和棉织物为研究对象,利用漆酶可催化邻苯二酚、对苯二酚和咖啡酸等小分子芳香化合物聚合生成有色多聚物的特性,实现单体聚合与织物染色的有机结合,建立一种基于漆酶催化的生物法染色工艺;引入外源模板(聚乙二醇、壳寡糖和壳聚糖),提高酶促聚合染色织物的染色深度;部分芳香化合物经漆酶催化产生多聚物,可赋予织物一定的导电性能、润湿性能和抗菌性能等。主要研究内容和结论如下:首先,选用漆酶分别催化邻苯二酚和对苯二酚聚合,对聚合产物进行紫外可见吸收光谱(UV-Vis)、红外光谱(FTIR)和基质辅助激光解析/电离-飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)测试,并分析其结构特性;以邻苯二酚为前驱体、漆酶为催化剂,采用一步法(即前驱体、漆酶和织物一并加入反应体系,酶促聚合与织物染色同时进行)和两步法(即漆酶催化前驱体聚合,后加入织物进行染色;前驱体预先吸附于纤维表面,后加入漆酶催化聚合)对羊毛织物染色,以K/S值、色牢度和纤维表面形貌为评价指标,比较染色效果并优化染色工艺;选取与邻苯二酚和对苯二酚结构相似的四种单体(邻氨基苯酚、对氨基苯酚、对苯二胺和2,5-二氨基苯磺酸)作为前驱体,在漆酶催化作用下聚合并染色羊毛及棉织物,探究酶促聚合产物结构与颜色的关系。结果表明:单体间通过脱氢的方式实现苯氧连接(ph-O)和苯苯连接(ph-ph),形成多聚物;漆酶催化邻苯二酚聚合染色羊毛织物的一步法染色工艺优于两步法,最适工艺条件:邻苯二酚浓度0.02 mol/L、漆酶用量0.06 U/mL、缓冲液pH 5.0、处理温度50℃、振荡速率50 rpm、反应时间5 h、浴比200:1;酶促酚类等聚合产物以苯环共轭形成发色团、酚羟基和氨基为助色团,发色团在苯环上位置与数目的变化使多聚物呈现不同的颜色,例如黄棕色、紫色、红褐色等。其次,研究芳香化合物-吡咯的酶促聚合及羊毛织物的染色,获得有色导电羊毛织物。通过UV-Vis监测漆酶催化吡咯聚合反应过程,核磁氢谱(~1H NMR)推断聚合产物结构;考察工艺条件对羊毛织物染色性能和导电性能的影响;利用扫描电子显微镜(SEM)研究染色后羊毛纤维表面形貌变化;采用循环伏安(CV)曲线、染色K/S值和色牢度评价染色羊毛织物的电化学活性和染色性能。结果表明:在漆酶作用下,吡咯以氨基邻位的碳为活性位点,通过碳碳键连接形成多聚物;调节染色工艺,可得到浅绿色、深绿色和墨绿色三种颜色的羊毛织物;吡咯聚合产物成功附着在羊毛纤维表面,染色羊毛织物耐皂洗色牢度和耐摩擦色牢度均较高(4-5级),且被赋予良好的电化学活性。而后,引入聚乙二醇模板探究漆酶催化咖啡酸的聚合过程,并对羊毛织物染色。根据UV-Vis确定咖啡酸与聚乙二醇模板的最佳比例;利用FTIR和MALDI-TOF MS分析咖啡酸多聚物的结构;通过K/S值、接触角和CV曲线评价染色羊毛织物的染色性能、润湿性能和导电性能。结果表明:咖啡酸和聚乙二醇之间通过氢键连接,符合“拉链”聚合机理;引入聚乙二醇模板,可以提高咖啡酸聚合产物分子量;聚咖啡酸/聚乙二醇染色羊毛织物K/S值和各项色牢度均较高(4-5级),织物润湿性得到改善,电化学活性良好,其电阻值较未处理羊毛织物提高两个数量级。选择壳寡糖作为模板,研究漆酶催化对苯二酚聚合及棉织物的染色。以氨基葡萄糖盐酸盐(GAH)作为壳寡糖的小分子模型物,通过超高效液相色谱-质谱联用技术(UPLC-ESI-MS)分析对苯二酚聚合产物与GAH的连接方式;利用UV-Vis、FTIR和~1H NMR表征聚对苯二酚/壳寡糖的结构;采用染色K/S值和色牢度评价染色棉织物的染色性能;选用大肠杆菌进行抗菌测试检验染色棉织物抗菌效果。结果表明:聚对苯二酚和壳寡糖通过席夫碱(Schiff base)反应和迈克尔加成(Michael addition reaction)反应形成共价键(C=N和C-C);引入壳寡糖模板,可以实现棉织物染色,耐刷洗色牢度和耐日晒色牢度均较好(4-5级);聚对苯二酚/壳寡糖染色棉织物抗菌性能优异。最后,采用预沉积壳聚糖的方式,探究了漆酶催化对苯二酚聚合对棉织物染色性能的影响。选用UV-Vis监测对苯二酚/壳聚糖的酶促反应过程;以K/S值为评价指标优化漆酶催化对苯二酚聚合染色棉织物的工艺;通过FTIR、SEM、X射线光电子能谱分析(XPS)等对染色棉织物进行定性表征。结果表明:最适工艺为:壳聚糖浓度5 g/L,对苯二酚浓度1 mol/L,反应温度60℃,反应时间6 h;染色棉织物的耐干摩擦牢度以及耐皂洗色牢度(除变色牢度)较高,均可达4-5级;染色棉织物抗氧化能力和抗紫外性能得到提高,30 min可清除40%ABTS自由基,紫外防护系数(UPF值)高达100~+。