[發(fā)明專利]熱塑性植物蛋白/聚羥基烷酸酯共混材料及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910058756.0
• 申請日: 2009-03-31
• 公開（公告）號: CN101851423A
• 公開（公告）日: 2010-10-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 羅學(xué)剛;徐東
• 申請（專利權(quán)）人: 西南科技大學(xué)
• 主分類號: C08L89/00
• 分類號: C08L89/00;C08L67/04;B29B9/06
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(一)技術(shù)領(lǐng)域??本發(fā)明涉及熱塑性植物蛋白/聚羥基烷酸酯共混材料及其制備方法。

(二)背景技術(shù)??全世界每年有1.5億噸石油、天然氣等有限的石化資源用于化學(xué)合成“合成高分子”，為了減少廢棄合成高分子材料產(chǎn)品對環(huán)境的影響和有限資源的利用，重新構(gòu)筑可持續(xù)發(fā)展的人類社會已成為世界各國的共識。實現(xiàn)世界經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，國內(nèi)外的相關(guān)研究前沿之一是利用清潔生產(chǎn)技術(shù)，將可再生的生物質(zhì)資源，改性、合成滿足使用要求的環(huán)境友好高分子新材料，降低對有限資源的消耗，減少材料使用后對環(huán)境的污染，為此國內(nèi)外的相關(guān)研究更注重尋找新的天然高分子塑料材料。

植物蛋白是地球上巨大的再生性生物高分子資源。從資源的可持續(xù)利用、保護(hù)環(huán)境和生物體親和性與生物分解性特點出發(fā)，人們對于能再生的植物蛋白的利用寄托了很大的期望。從而植物蛋白資源化利用，開發(fā)環(huán)境友好的綠色產(chǎn)品，已形成環(huán)境綠色高技術(shù)研究與開發(fā)中的熱點領(lǐng)域。植物蛋白作為可再生資源，它的改性和利用一方面可節(jié)省大量石油資源，另一方面可以緩解大量非降解合成高分子材料廢棄物造成的環(huán)境污染，植物蛋白及其改性材料廢棄后可以在自然環(huán)境中實現(xiàn)生物量的循環(huán)。

聚羥基烷酸酯(PHB)是由人工合成的熱塑性脂肪族聚酯，是一種全生物降解塑料，其無毒、無刺激性，具有良好的生物相容性，可塑性好，可生物分解吸收，其降解產(chǎn)物為水和二氧化碳，用途十分廣泛。但是，聚羥基烷酸酯作為一種生物分解的脂肪族聚酯類材料，與聚烯烴類材料不同，這類材料的熔體性能差，加工應(yīng)用過程中材料的粘度和強度均較低，導(dǎo)致成型加工過程中定型速度很慢，實施吹塑、壓延、注塑紡絲等加工方式難度很大；同時在熔體狀態(tài)下十分容易發(fā)生材料的分解，使得聚合物的分子量下降超過50％，導(dǎo)致成型加工制品的力學(xué)強度嚴(yán)重下降。因此聚羥基烷酸酯的加工性能較差，很難通過常規(guī)的加工方法在常規(guī)聚合物加工設(shè)備上加工出符合使用要求的產(chǎn)品。

熱塑性植物蛋白與聚羥基烷酸酯熔融共混改性后得到的新型熱塑共混材料加工性能良好，在擠塑、吹塑、注塑和發(fā)泡過程中具有優(yōu)良的熱塑加工特性和力學(xué)性能，其制品使用后完全降解且環(huán)境友好，可廣泛地用于化工、農(nóng)地膜、機電、建筑材料、包裝和環(huán)保等生產(chǎn)加工領(lǐng)域。

(三)發(fā)明內(nèi)容

1、發(fā)明目的本發(fā)明的目的是提供一種環(huán)境友好的熱塑性植物蛋白/聚羥基烷酸酯共混材料及其制備方法，為可再生資源植物蛋白的大規(guī)模開發(fā)利用服務(wù)。

2、技術(shù)方案本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種熱塑性植物蛋白/聚羥基烷酸酯共混材料及其制備方法，它的各組分的重量份配比為：熱塑性植物蛋白1～99，聚羥基烷酸酯1～99，交聯(lián)劑0～10，增塑劑0～10。

其制備過程是：將熱塑性植物蛋白1～99份、聚羥基烷酸酯1～99份，交聯(lián)劑0～10份和增塑劑0～10份在高速混合機中攪拌5～20分鐘，在溫度30～60℃干燥8～12小時，控溫于100～140℃將共混料在雙螺桿擠塑機中熔融共混5～10min，在110～150℃、0.1～1MPa下造粒得到完全生物降解熱塑性植物蛋白/聚羥基烷酸酯共混材料。

所述的熱塑性植物蛋白是將去雜后的大豆粕、花生粕、油菜籽粕、棉籽粕、葵花籽粕、茶籽粕、米糠、麩皮中一種或幾種植物蛋白原料粉碎，加入植物蛋白重量10倍的pH8.0的NaOH溶液，在50℃下處理1h，過濾、離心、除去不溶性雜質(zhì)，濾液用硫酸調(diào)pH至4.5使蛋白質(zhì)凝聚沉淀、分離、洗滌、中和，即得到植物純化蛋白；將純化植物蛋白和純化蛋白重量30倍的尿素緩沖溶液加入反應(yīng)釜中，在通氮氣的條件下于60℃攪拌30min，然后加入與純化植物蛋白重量相當(dāng)?shù)膸€基乙醇反應(yīng)1h，使蛋白質(zhì)分子在溶液中充分伸展，再分別加入引發(fā)劑和接枝單體，同時通入N₂于60℃下反應(yīng)3h后停止反應(yīng)，用丙酮充分沉淀，離心分離所得固體經(jīng)水洗至中性后真空干燥得到的。

所述的聚羥基烷酸酯選用聚羥基烷酸酯為聚羥基丁酸酯、聚羥基丁酸-羥基戊酸酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚己內(nèi)酯。

所述的交聯(lián)劑選用順丁烯二酸酐，檸檬酸三丁酯、乙撐雙硬脂酸酰胺、六方氮化硼中的一種或兩種以上的任意組合。

所述的增塑劑選用丙三醇，聚乙二醇，鄰苯二甲酸二丁酯，己二酸二丁酯中的一種或兩種以上的任意組合。

其詳細(xì)制備步驟是：

第一步，配料：按重量比配比取熱塑性植物蛋白1～99，聚羥基烷酸酯1～99，交聯(lián)劑0～10，增塑劑0～10，在高速混合機中攪拌混勻5～20min。

第二步，干燥：將混合均勻的共混物在溫度30～60℃干燥8～12小時。