[發明專利]一種復合改性大豆蛋白塑料及其制備方法

有效

• 申請號: 201210217243.1
• 申請日: 2012-06-28
• 公開（公告）號: CN102816439A
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發明（設計）人: 陳復生;王洪杰;劉昆侖;郭東權;楊明成;姚永志;布冠好;鄭華麗;陳亞敏;高艷秀;楊穎瑩;李彥磊;李蒙;方志鋒;李潤潔;劉伯業;王萌蕾;郭珍;李文
• 申請（專利權）人: 河南工業大學
• 主分類號: C08L89/00
• 分類號: C08L89/00;C08H1/00;C08J3/28;C08K5/053;C08K3/18;C08K5/09
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技術領域

本發明屬于天然高分子材料領域，具體涉及一種復合改性大豆蛋白塑料及其制備方法，也屬于環境科學技術領域。

背景技術

二戰后興起的石油基高分子材料以其輕便、結實、耐用的優良性能，經過短短幾十年的發展便滲透到國民經濟各部門和人們生活的各個方面，成為材料領域的后起之秀。然而，隨著石油資源的逐漸枯竭和“白色污染”的日益加劇，人們開始尋找一種可持續發展的、不污染環境的材料來代替石油基高分子材料。植物蛋白質分子是天然高分子產物，可再生無污染，降解性能良好，是目前降解材料領域研究的熱點之一。

目前，國內外嘗試應用于可生物降解材料方面研究的植物蛋白質主要有大豆蛋白、玉米蛋白、小麥蛋白、葵花子蛋白、棉籽蛋白等，其中大豆蛋白研究的最多，因為大豆蛋白來源豐富、價格低廉，可生物降解性能好，應用潛力大。由于原大豆蛋白材料具有吸水性高、剛性強、韌性差等特點，不能滿足實際應用的需要，因此，需要采取物理、化學、生化以及共混等方法，使蛋白分子的結構、物理和化學性質發生改變，產生特定的性能和用途。

發明內容

本發明的目的就是提供一種制備大豆蛋白可完全降解材料的方法，利用該方法制備大豆蛋白塑料具有較好的力學性能和抗水性能。

發明的目的可以通過下述技術措施來實現：

根據本發明的一方面，提供了一種制備大豆蛋白可完全降解材料的方法，以市售大豆蛋白為主原料，通過對其進行復合改性，并增塑處理后制得所述復合改性大豆蛋白塑料，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟：

S1、取100重量份的大豆蛋白，按重量體積比1Kg∶3-4L的比例將其分散于濃度80％以上的酒精溶液中，加入5-20重量份的硬脂酸，控制溫度在50-60℃，磁力攪拌，并用100-1000W微波輻射處理1-10min，得到復合改性的大豆蛋白；

S2、將復合改性的大豆蛋白經過抽濾、干燥、研磨后，和10-40重量份的甘油、5-15重量份的水、1-5重量份的丙酸混合，快速攪拌至蓬松無塊狀，置于模具內，控制條件為：溫度95-155℃，壓力5-25Mpa，時間5-20min，熱壓后室溫下冷卻成型，即得復合改性大豆蛋白塑料制品。

步驟S2中，熱壓時可采用平板硫化機或螺桿擠出機或注塑機。

所述大豆蛋白為大豆蛋白粉、大豆組織蛋白、大豆濃縮蛋白或大豆分離蛋白。優選地，所述大豆蛋白為大豆分離蛋白。

本發明的制備方法中，使用一定劑量的微波輻射處理大豆蛋白材料，在催化蛋白質分子和改性劑之間發生化學反應的同時，又促使蛋白分子內和分子間發生交聯反應，顯著提高了材料的致密性和拉伸強度，并且可以通過調節微波功率和時間得到不同力學性能的材料，科技含量高，具有創新性。

本發明的制備方法中，復合增塑劑甘油、水、丙酸的加入大豆蛋白材料中，削弱了蛋白質分子間的作用力，提高了材料的加工性能和斷裂伸長率，同時丙酸是一種反應型增塑劑，能與蛋白質的吸水性基團反應，進一步降低材料的吸水性，具有一定的實用性。

根據本發明的另一方面，還提供了一種利用上述制備方法制備的復合改性大豆蛋白塑料，其特征在于，所述復合改性大豆蛋白塑料由以下重量份原料混合組成：

所述復合改性大豆蛋白塑料為可完全生物降解大豆蛋白塑料。

本發明的優點是：

(1)本發明的大豆蛋白材料，利用酒精和硬脂酸作為改性劑進行化學改性，并利用微波輻射催化反應的進行，減少了蛋白質分子內部暴露的親水基團數量，有效降低了材料的吸水率，提高了材料的抗水性能；

(2)本發明的大豆蛋白材料，使用一定劑量的微波輻射處理，在催化蛋白質分子和改性劑之間發生化學反應的同時，又促使蛋白分子內和分子間發生交聯反應，顯著提高了材料的致密性和拉伸強度，并且可以通過調節微波功率和時間得到不同力學性能的材料，科技含量高，具有創新性；

(3)本發明的大豆蛋白材料，復合增塑劑甘油、水、丙酸的加入，削弱了蛋白質分子間的作用力，提高了材料的加工性能和斷裂伸長率，同時丙酸是一種反應型增塑劑，能與蛋白質的吸水性基團反應，進一步降低材料的吸水性，具有一定的實用性；

(4)本發明的大豆蛋白材料可采用平板硫化機或螺桿擠出機或注塑機等常規材料設備加工，生產方法簡單，易于操作，便于連續化生產；

(5)大豆蛋白是一種可再生的資源，與石油原料相比有著取之不盡用之不竭的優點，成本低廉，運輸方便；