基于葡萄藤启发的纤维素聚合物染料：实现无盐染色与废水减排的多活性网络

本文创新性地开发了一种受葡萄藤形态启发的纤维素基聚合物染料，通过均相衍生化技术将活性染料共价接枝到纤维素骨架上，形成多活性基团网络。该染料实现了棉织物的无盐（salt-free）染色，染料吸收率提升至74.9%（传统工艺为56.4%），显著减少废水污染并保持织物亲水透气性，为可持续纺织印染提供了新策略。

　　

¹Highlight²

受葡萄藤形态的启发，我们开发了一种纤维素基聚合物染料，其核心设计理念是让染料发色团（就像“葡萄”）生长在纤维素（如同“藤蔓”）骨架上。通过均相衍生化技术，我们系统合成了一系列含有不同纤维素含量（2～6 wt%）和多样化活性染料结构（单官能团和双官能团）的聚合物染料，成功实现了棉织物的无盐染色。傅里叶变换红外光谱（FT-IR）和紫外-可见光谱（UV-vis）的全面表征证实了活性染料与纤维素之间的共价接枝。其中，含有4 wt%纤维素的配方表现出最佳的流变性能和结构稳定性，在没有电解质的情况下实现了74.9%的染料吸收率，这相较于传统高盐/高碱工艺典型的56.4%是一个显著提升。用此配方染色的织物展现出最深的颜色强度、优异的亲水性、透气性，并保持了机械性能。这种性能的提升源于染料-纤维素复合物与棉纤维之间聚合物链缠结的协同效应，通过同时消除盐的使用，为传统染色工艺建立了一个可持续的替代方案。

³Materials⁴

原棉纤维采购自消费前回收的新疆长绒棉（聚合度，DP=1000），由天虹集团提供，为脱脂产品。为保留其天然结构和化学性质，纤维未经过漂洗、漂白或丝光处理。用于染色实验的平纹纯棉织物（100 g?m^-2）购自武汉第一棉纺集团。该织物未经过任何预处理（例如退浆、精练或漂白）。

⁵Structure of cellulose-based polymer dyes⁶

纤维素基聚合物染料的传统制备方法通常涉及通过多相反应用活性染料修饰纤维素纳米晶体（CNC）。然而，这种方法存在局限性，即只有表面的羟基可用于化学修饰。此外，CNC的高结晶度限制了其结合效率，最终影响了其在棉织物染色应用中的性能。受葡萄藤启发，我们提出了一种…

⁷Conclusions⁸

这项研究开创性地开发了均相溶解增强的发色团交联纤维素骨架，其灵感来源于“葡萄藤”结构，并专门设计用于增加染料发色团的数量。通过氢键和离子-偶极相互作用形成交联网络，纤维素基聚合物染料消除了对盐的需求，减少了水消耗并降低了废水毒性。更重要的是，用该聚合物染料染色的织物…