[發(fā)明專利]一種原位交聯(lián)羽毛角蛋白雜化膜的制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310724198.3
• 申請日: 2013-12-24
• 公開（公告）號: CN104725649A
• 公開（公告）日: 2015-06-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 尹國強;鄧湘文;何明;竇瑤;崔英德;廖列文;張步寧
• 申請（專利權(quán)）人: 仲愷農(nóng)業(yè)工程學院
• 主分類號: C08J5/18
• 分類號: C08J5/18;C08J3/24;C08L89/04;C08K5/053
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高分子材料制備薄膜的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種采用硅烷偶聯(lián)劑KH560原位交聯(lián)制備羽毛角蛋白雜化膜的方法。

背景技術(shù)

近年來，石油基高分子材料正面臨著石油資源的日益枯竭的資源問題和廢棄物降解緩慢造成的環(huán)境問題。從天然高分子材料中開發(fā)可生物降解材料符合全球可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求，有助于緩解石油危機和環(huán)境污染。我國廢棄的羽毛角蛋白質(zhì)資源十分豐富，每年家禽養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)生的羽毛角蛋白廢棄物達到100多萬噸，利用廢棄的羽毛角蛋白制備可生物降解的膜材料不僅可以減少環(huán)境污染，同時也能產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。然而由于羽毛角蛋白分子中含有較多的氨基、羧基和羥基等親水性基團，因此羽毛角蛋白膜材料在力學性能和疏水性方面尚有一些不足之處。采用硅烷偶聯(lián)劑γ-(2,3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH560)對羽毛角蛋白進行原位交聯(lián)改性，通過KH560上的環(huán)氧基與羽毛角蛋白上的氨基發(fā)生加成反應以及KH560上Si-O-CH₃的水解、縮合制備原位交聯(lián)的羽毛角蛋白雜化膜，有效的改善了羽毛角蛋白膜的力學性能、熱穩(wěn)定性和疏水性，可應用于生物醫(yī)用材料、食品包裝材料以及藥物緩釋材料等。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目標是提供一種以羽毛角蛋白為原料制備力學性能、疏水性和熱穩(wěn)定性較好的可生物降解的羽毛角蛋白雜化膜的方法。

為了達到上述目標，本發(fā)明提供了一種無毒的硅烷偶聯(lián)劑（KH560）作為交聯(lián)劑制備了性能優(yōu)異的羽毛角蛋白雜化膜的方法，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

（1）將收集的羽毛用洗潔精清洗干凈，按一定的浴比（1:20-1:50）浸泡在5%-10%的乙醇溶液中脫脂，然后過濾，用清水沖洗干凈。將洗凈的羽毛在70-100℃烘箱中干燥12個小時，最后粉碎。

（2）稱取一定量粉碎的羽毛，按照一定的浴比（1:5-1:20）投入到濃度為（10%-35%）的過氧化氫溶液中攪拌均勻，在50-80?℃水浴中充分反應3-7小時。反應后的混合物用300目紗布過濾以除去殘留的過氧化氫和水解過程產(chǎn)生的多肽，將過濾得到羽毛角蛋白清洗至中性，干燥后研磨得到羽毛角蛋白粉

（3）將上述的羽毛角蛋白粉在磁力攪拌下溶解在堿液中配成羽毛角蛋白溶液，添加增塑劑和KH560交聯(lián)劑，用酸調(diào)節(jié)溶液PH=9-10，在60-80℃的恒溫水浴中磁力攪拌2-5小時，將冷卻后的混合溶液倒入聚丙烯模具中，在35-60℃烘箱中干燥,即得原位交聯(lián)的羽毛角蛋白雜化膜。

上述的堿液為NaOH溶液、KOH溶液或氨水，羽毛角蛋白與堿液的質(zhì)量比優(yōu)選為1:9。

上述的增塑劑為甘油、乙二醇或者山梨醇，其用量為羽毛角蛋白質(zhì)量的30%。

上述的KH560交聯(lián)劑用量為羽毛角蛋白質(zhì)量的2%-10%。

上述的酸為乙酸或鹽酸，其濃度為1?mol·L^-1。

力學性能測試：將膜裁成75?mm×10?mm?的尺寸，在相對濕度為55%的環(huán)境中均衡48?小時，夾具間距為40?mm,拉伸速率為10?mm/min，每個試樣測5次取平均值。

吸水動力學：將膜切割成20?mm×20?mm的尺寸，在100?℃的烘箱中干燥12小時后放入相對濕度(RH)為98%的干燥器中，提供RH的物質(zhì)為飽和的CuSO₄溶液。每隔一段時間取出試膜并準確稱量。吸水率可由如下公式計算：

????????????????????????????????????????Water?uptake=(M_t-M₀)/M₀

M_t和M₀分別為試膜的原始質(zhì)量和在RH?為98%的環(huán)境中放置t時間后的質(zhì)量。[0013]熱穩(wěn)定性測試：采用熱重分析儀在N₂氛圍下測量膜從室溫到600℃的熱重曲線，升溫速率為20℃/min，樣品量為5～10?mg。

有益效果：本發(fā)明采用澆鑄法制備了KH560原位交聯(lián)的羽毛角蛋白雜化膜，工藝簡單，成本低，制備的羽毛角蛋白雜化膜具有良好的相容性并且可以生物降解，同時改善了羽毛角蛋白膜的熱穩(wěn)定性、力學性能和疏水性：本發(fā)明的產(chǎn)品可以應用于生物醫(yī)用材料、食品包裝材料和藥物緩釋材料等。

具體實施方式：

下面通過具體的實例對本發(fā)明作進一步的說明。

實施例一：