[發明專利]一種棉籽蛋白/PVA復合膜及其制備方法

在審

• 申請號: 201911020917.7
• 申請日: 2019-10-25
• 公開（公告）號: CN110655795A
• 公開（公告）日: 2020-01-07
• 發明（設計）人: 丁姣;陳文杰;尹國強;賴銳豪;周向陽;馮聘嫻;歐陽湘怡;柯杰明
• 申請（專利權）人: 仲愷農業工程學院
• 主分類號: C08L89/00
• 分類號: C08L89/00;C08L29/04;C08J5/18;D04H1/4382;D04H1/728;C08H1/00;D01F8/02;D01F8/10
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本發明公開一種棉籽蛋白/PVA復合膜及其制備方法，包括以下步驟：（1）精制棉籽蛋白；（2）制備棉籽蛋白溶液、PVA溶液；（3）將棉籽蛋白溶液加入到PVA溶液中，在一定溫度下攪拌均勻，得到溶液A；（4）將增塑劑加入到溶液A中，在40~60℃的恒溫水浴中攪拌1~5小時，得到溶液B；（5）待溶液B溶劑蒸發后，制得棉籽蛋白/PVA復合膜。其中，用于精制棉籽蛋白的原料為脫酚棉籽粕；所使用的PVA的醇解度為70%~99%；棉籽蛋白與PVA的質量比為9:1~1:9；成膜方法包括但不限于澆注法、靜電紡絲法和熱壓法中的一種。本發明中，棉籽蛋白和PVA在去離子水中混溶反應時，能形成氫鍵作用力，從而提高棉籽蛋白膜的成膜性能和機械性能。

技術領域

本發明涉及棉籽蛋白基膜材料技術領域，尤其涉及一種棉籽蛋白/PVA復合膜的制備方法。

背景技術

高分子聚合物塑料制品被大量使用時會導致環境污染和資源短竭等突出問題。因此，科學家們非常重視利用可再生生物質資源制備可生物降解塑料的研究，以替代石油基塑料。近幾十年來，這種可降解塑料的研究對象更傾向一些低成本的廢棄生物質原料。其中，棉籽粕作為非食源性的植物廢料是一個很好的選擇。

我國是棉花種植大國，近年來棉籽的年產量達到800萬噸以上。除棉籽油外，仍有500余萬噸廢棄的棉籽粕，其含有20%左右的蛋白質，是重要的植物蛋白資源。棉籽蛋白中含有的氨基酸具有一定的營養價值，有一小部分被加工成為動物飼料。然而，棉籽蛋白在非食源性領域并未得到廣泛應用，這是因為棉籽油提取的熱處理導致蛋白質變性，影響其作為材料的理化性質和可加工性。這就造成大多數棉籽粕被作為垃圾白白扔掉。如果建立一套可行的工藝，將這些廢棄的棉籽粕提取得棉籽蛋白，制備成多種棉籽蛋白基膜材料。Marquie等采用棉酚、甲醛、戊二醛對棉籽蛋白進行化學交聯修飾后制備成棉籽蛋白膜。Grevellec等以脫酚棉籽粕為原料，提取棉籽蛋白，并合成棉籽蛋白膜。岳航勃等采用熱壓法制備棉籽蛋白熱壓膜。這些國內外文獻資料的共同點是采用棉籽粕為原料，提取棉籽蛋白，并采用熱壓法或澆注法制備純棉籽蛋白膜，也會通過增塑劑（甘油）或交聯劑（棉酚、甲醛、戊二醛）對棉籽蛋白膜進行改性。這些方法制備得的棉籽蛋白膜脆性大、力學性能差，達不到日常使用標準，實用性較差。

純棉籽蛋白膜的力學性能較差，即使加入增塑劑和交聯劑也難以達到實際使用要求。為了擴大棉籽蛋白基膜材料的實用性，進一步拓展棉籽蛋白的應用領域，將棉籽蛋白與其他聚合物材料進行共混改性是一條提高其力學性能策略。因此，開發一種棉籽蛋白/PVA復合膜及其制備方法，制備出具有良好的力學性能的棉籽蛋白基復合膜，能夠應用于包裝領域，是急需解決的問題。

發明內容

本發明的主要目的是提供一種制備棉籽蛋白/PVA復合膜的方法，旨在解決現有的純棉籽蛋白膜脆性大、力學性能差的問題。

為實現上述目的，本發明提供一種制備棉籽蛋白/PVA復合膜的方法，其特征在于，所制備的棉籽蛋白/PVA復合膜具有較好的力學性能，優于純棉籽蛋白膜，具體方法包括以下步驟：

(1)精制棉籽蛋白：

S1:按照質量比為1:10~1:15的棉籽粉粕和新制氫氧化鈉溶液混合攪拌，經離心、過濾后得到棉籽蛋白粗提取液；

S2：將棉籽蛋白粗提取液裝入透析袋中，在4~25℃的去離子水中透析5~7天；

S3：透析后收集棉籽蛋白溶液，并用稀鹽酸調節pH至4.5~5.5，可見大量蛋白質沉淀；

S4：將所得的蛋白質沉淀經離心、分離、干燥后得到純凈的棉籽蛋白；

(2)棉籽蛋白溶液、PVA水溶液的制備：將棉籽蛋白溶解于無機堿溶液中，在40~60℃下攪拌0.5~2 h，配制質量濃度為5~10wt%的棉籽蛋白溶液；將PVA溶解于去離子水中，在60~80℃下攪拌6~12h,配制質量濃度為5~10wt%的PVA溶液；