一种反应性水溶性木质素染料的创制及其在丝绸高效染色中的应用

本文创新性地通过亲电/亲核取代反应在木质素(LN)分子上接枝氯三嗪(-Tr)和磺酸基(-SO3Na)，成功制备出兼具反应活性与水溶性的生物质染料LN-Tr-SO3Na。该染料在pH8、90℃、20g/L NaCl条件下可使丝绸的K/S值提升2.5倍，耐洗/耐摩擦/耐日晒色牢度达4-5级，且对皮肤细胞无毒性(cytotoxicity)，为开发可持续纺织染料提供了新策略。

　　

Highlight亮点

本研究通过分子设计将反应性基团引入木质素，开发出能通过共价键牢固结合纤维的新型生物基染料，突破了传统木质素染色色牢度差的瓶颈。

Results and discussion结果与讨论

如Scheme 1所示，选用分子量约1000g/mol的木质素(LN)，首先通过氰尿酰氯与酚羟基的亲电取代反应引入氯三嗪(-Tr)活性基团，再经亚硫酸钠磺化赋予水溶性，最终制得LN-Tr-SO₃Na染料。FTIR和¹³C NMR证实成功接枝：1540cm^-1处出现三嗪环特征峰，而δ=172ppm的化学位移对应磺酸基碳原子。

该染料展现出典型反应染料的特性：在碱性条件下，-Tr基团与丝绸纤维的-NH₂形成共价键，而-SO₃Na基团则确保90.5%的高上染率。有趣的是，染色后的丝绸在紫外光下呈现特殊的荧光效应，这源于木质素芳香结构的本征特性。

Conclusions结论

本研究开创性地将木质素转化为高性能反应染料，其色牢度指标完全达到商业服装要求(4-5级)，且细胞实验证实生物安全性。该策略为开发低成本、可持续的生物质染料提供了普适性方案，特别适用于蛋白质纤维(丝绸/羊毛)的绿色染色。