[發明專利]一種高強度、高導電性、柔性大豆蛋白膜及其制備方法

有效

• 申請號: 202110391479.6
• 申請日: 2021-04-13
• 公開（公告）號: CN113214657B
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發明（設計）人: 韋妍薔;李建章;李曉娜;姜帥成
• 申請（專利權）人: 南京林業大學
• 主分類號: C08L89/00
• 分類號: C08L89/00;C08K5/06;C08K5/053;C08K9/02;C08K3/24;C08J5/18
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 張祥

本發明公開了一種高強度、高導電性、柔性大豆蛋白膜及其制備方法。由以下重量份的原料制成：大豆分離蛋白粉5份、增稠劑1.75份、改性鈦酸鋇納米粒子0.25?0.5份、分散介質95份。制備方法包括鈦酸鋇納米粒子的表面改性和大豆蛋白膜材料的制備兩個步驟。本發明的優點在于：同時滿足了可穿戴膜材料對柔性和機械性能的要求；使大豆蛋白膜材料獲得了優異的導電性能，拓寬了其應用范圍；同時還具有半透明性、生物降解性/再循環性和熱穩定性等多種功能；此外，大豆蛋白膜材料經過180°彎曲10000次后仍保持出色的機械穩定性和電性能。本發明的制備工藝簡單，原料易得，易于實施。

技術領域

本發明屬于高分子材料技術領域，特別是一種高強度、高導電性、柔性大豆蛋白膜及其制備方法。

背景技術

在健康監測，電子皮膚，可植入設備等產品中，對柔性電子產品的需求也在不斷增長。但是，這些產品通常使用不可回收和不可降解的合成聚合物材料，廢棄后會給環境帶來一系列不良后果。世界電子垃圾的產量在2019年達到了5,000 萬噸，其中包含一些已經瀕臨枯竭的稀有金屬，例如鎵和銦等元素，預計在20 年內被迅速耗盡。因此，為了減輕環境壓力和能源消耗，從豐富的可再生生物資源中開發出可生物降解和可回收利用的柔性“綠色”電子產品，促進可持續的生物電子經濟，受到廣泛關注。

大豆分離蛋白是一種可持續的，可降解的、具有生物相容性的天然高分子材料，被認為是柔性“綠色”電子產品基底的理想替代品。但是，純大豆蛋白的機械性能不足，這限制了它們在高性能新興材料領域的發展。研究發現將有機/無機導電納米填料(例如石墨烯，碳納米管，金屬納米線，硅酸鹽，陶瓷填料等)與大豆蛋白復合，增強機械性能的同時還能獲得一定的導電性。但是材料強化的同時通常伴隨著塑性或韌性的急劇下降，難以實現高強度和高韌性的共存。此外，由于納米粒子的高表面能，它們也容易發生團聚，造成粒子間距過近，使得微裂紋轉變為大裂紋，導致復合材料強度和韌性均下降。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高強度、高導電性、柔性可穿戴大豆蛋白膜及其制備方法以解決現有技術中的不足，其制備工藝簡單，原料易得，易于實施。

實現本發明目的的技術解決方案為：

一種高強度、高導電性、柔性大豆蛋白膜，包括以下原料制備而成：大豆分離蛋白粉、增稠劑、改性鈦酸鋇納米粒子、分散介質。

進一步地，所述增稠劑為聚乙二醇-200和丙三醇。

進一步地，所述大豆分離蛋白粉中的蛋白含量不低于90％，粒徑均大于200 目。

進一步地，所述分散介質選用普通自來水或蒸餾水。

進一步地，所述鈦酸鋇納米粒子小于200納米。

進一步地，所述大豆蛋白膜由以下重量份原料制備而成：大豆分離蛋白粉5 份、增稠劑1.75份、改性鈦酸鋇納米粒子0.25-0.5份、分散介質95份。

根據上述的高強度、高導電性、柔性大豆蛋白膜的制備方法，包括以下步驟：

步驟1：按照質量配比稱量各組分配備原料；

步驟2：將大豆分離蛋白粉分散于分散介質中，攪拌；

步驟3：將聚乙二醇200和甘油加入步驟2所得的溶液中，升溫后攪拌；

步驟4：將改性鈦酸鋇納米粒子加入步驟3所得的溶液中，升溫后攪拌，然后超聲輔助分散；

步驟5：將步驟4所得的溶液倒入模具中，干燥得預成品；

步驟6：對預成品進行調濕，最終獲得所述大豆蛋白膜。

進一步地，所述步驟4中的改性鈦酸鋇納米粒子的制備步驟為：

步驟4.1：將鈦酸鋇和過氧化氫溶液添加到燒瓶中，超聲處理后獲得均勻混合物；