CN100519662C - 谷朊粉/纳米二氧化钛原位复合材料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种谷朊粉/纳米二氧化钛原位复合材料及其制备方法。谷朊粉/纳米二氧化钛原位复合材料包含谷朊粉100重量份、纳米二氧化钛粒子5～20重量份、甘油5～30重量份。其制备方法是，以谷朊粉的氨水溶液为介质滴加四氯化钛或钛酸四丁酯的乙醇溶液，调pH值中性、离心分离、水洗、干燥、研磨过100目筛，然后与甘油混合，经100～140℃模压成型，即得谷朊粉/纳米二氧化钛原位复合材料。本发明所涉及的主要原料谷朊粉属于可再生农业资源，为小麦淀粉工业加工副产品，来源广泛。本发明所涉及的谷朊粉/纳米二氧化钛原位复合材料的制备方法与工艺流程简单，易于推广实施，在可降解蛋白质塑料领域具有广阔的应用前景。

Description

谷朊粉/纳米二氧化钛原位复合材料的制备方法

技术领域

本发明涉及一种谷朊粉/纳米二氧化钛原位复合材料的制备方法。

背景技术

当前世界塑料总产量超过1.7亿吨，已渗透到国民经济各部门以及人民生活的各个领域。随着石油资源的日益紧缺以及合成高分子材料所造成的环境污染的日益严重，以可再生、可降解植物资源作为化工原料制备环境友好的生物降解塑料或可食性包装膜材料，在学术界和工业界受到高度重视，已成为高分子材料科学与加工工程的前沿领域之一。小麦储藏蛋白含有40～50％的醇溶蛋白与35～45％的谷蛋白，具有优良的成膜与可塑性加工特性。小麦储藏蛋白的工业品为谷朊粉(蛋白质含量70～85％)，全球产量约50万吨/年，平均价格8.4万元/吨，生物降解塑料与新复合材料方面极具发展潜力。

谷物蛋白质是淀粉工业的副产品，目前主要用作饲料添加剂，部分用于食品改良剂或生产风味肽、氨基酸。采用谷物蛋白质制备可降解塑料是提高其附加值、缓解白色污染的有效途径之一。谷物蛋白质塑料的力学性能较差，需经紫外辐照、γ-射线辐照、酶处理或化学交联等来提高材料的刚性、耐热性与耐水性。纳米粒子填充改性是提高蛋白质材料力学性能的另一途径。如中国专利申请号200610018518.3“大豆蛋白质/氢氧化铝纳米复合材料及其制备方法和用途”公开了采用纳米氢氧化铝提高大豆蛋白质材料强度与刚性的方法，将大豆蛋白质分散于氯化铝水溶液中，采用氨水与氯化铝反应形成凝胶状复合物，经干燥后得到可挤出加工的大豆蛋白质/氢氧化铝纳米复合物。然而，小麦蛋白质含有粘性醇溶蛋白与巨大分子量的谷蛋白，一旦水化即形成高粘性的胶团状物，即使在浓度较低的情况下也很难形成稳定的蛋白质悬浮液。因而，采用悬液法制备谷类蛋白质纳米复合材料时，难以保证纳米粒子在复合物中的均匀分散。

发明内容

本发明的目的是提供一种谷朊粉/纳米二氧化钛原位复合材料的制备方法。

谷朊粉/纳米二氧化钛原位复合材料的制备方法包括以下步骤：

1)在室温下将谷朊粉加入重量百分比浓度为10～20％的氨水中，配成蛋白质重量百分比浓度为5～10％的谷朊粉溶液，备用；

2)在室温下将四氯化钛或钛酸四丁酯溶解于无水乙醇中，配成摩尔浓度为0.2～0.3摩尔/升的钛溶液，备用；

3)在搅拌条件下，将步骤2)所得钛溶液滴加到步骤1)所得谷朊粉溶液中，钛溶液重量为谷朊粉溶液重量的0.1～1.25倍，反应1～3h，用重量百分比浓度为10～20％盐酸调pH至6～7，离心分离，弃上清液，下层浆液用去离子水洗涤并离心分离，重复5～8次，干燥、研磨过100目筛，得谷朊粉/纳米二氧化钛原位复合物；

4)在上述谷朊粉/纳米二氧化钛原位复合物中加入甘油，混合均匀，甘油重量为谷朊粉重量的5～30％，置于模具中，在80～140℃温度下热压10～30min，得谷朊粉/纳米二氧化钛原位复合材料。

本发明的优点是：以谷朊粉的氨水溶液为反应介质，滴加四氯化钛或钛酸四丁酯的乙醇溶液，使钛化合物原位水解生成不易团聚的纳米二氧化钛粒子，保证了纳米二氧化钛粒子在谷朊粉中的均匀分散。

具体实施方式

谷朊粉也称活性小麦面筋，是以小麦面粉为原料深加工提取的一种天然植物蛋白质。合适的谷朊粉可以从蛋白质含量≥75％(干基)的商业产品中选择，如可从上海旺味食品有限公司、周口莲花味精集团、河南省天冠植物蛋白有限公司、安徽省桐城市乐健食品有限公司购买谷朊粉。

本发明采用氨水溶解谷类蛋白质，配制高浓度的蛋白质溶液；以谷朊粉溶液为反应介质，滴加四氯化钛或钛酸四丁酯，原位水解制备纳米级纳米二氧化钛粒子。反应生成氯化氢、氯化铵或丁醇副产物，需除去。因而，本发明采用盐酸中和，调pH至6～7，使蛋白质与纳米二氧化钛粒子沉淀，然后离心除去上清液，并反复去离子水水洗、离心。干燥后研磨过100目筛，得谷朊粉/纳米二氧化钛原位复合物。将谷朊粉/纳米二氧化钛原位复合物与甘油混合均匀，在80～140℃模压，即得谷朊粉/纳米二氧化钛原位复合材料。

以下结合具体实施例进一步说明本发明。

实施例1：

称取10g谷朊粉加入90g浓度为10％的氨水中，配成蛋白质浓度为10％的溶液，电磁搅拌条件下滴加125g浓度为0.2M的四氯化钛乙醇溶液，滴加完毕后继续反应1h，用10％盐酸调pH至6，离心分离，弃上清液，下层浆液用去离子水洗涤并离心分离，重复5次，在80℃干燥1天，研磨过100目筛，与0.5g甘油均匀混合，置于模具中，在80℃热压30min，获得谷朊粉/纳米二氧化钛原位复合材料，其谷朊粉质量:二氧化钛质量:甘油质量＝100:20:5。

实施例2：

称取20g谷朊粉加入380g浓度为20％的氨水中，配成蛋白质浓度为5％的溶液，电磁搅拌条件下滴加41.7g浓度为0.3M的钛酸四丁酯乙醇溶液，滴加完毕后继续反应3h，用20％盐酸调pH至7，离心分离，弃上清液，下层浆液用去离子水洗涤并离心分离，重复8次，在80℃干燥1天，研磨过100目筛，与6g甘油均匀混合，置于模具中，在140℃热压10min，获得谷朊粉/纳米二氧化钛原位复合材料，其谷朊粉质量:二氧化钛质量:甘油质量＝100:5:30。

本发明提供了一种谷朊粉/纳米二氧化钛原位复合材料及其制备方法。本发明所涉及的主要原料谷朊粉属于可再生农业资源，为小麦淀粉工业加工副产品，价格低廉；本发明所涉及的谷朊粉/纳米二氧化钛原位复合材料的制备方法与工艺流程简单，易于推广实施。

Claims (1)

1.一种谷朊粉/纳米二氧化钛原位复合材料的制备方法，其特征在于，它包括以下步骤：

1)在室温下将谷朊粉加入重量百分比浓度为10～20％的氨水中，配成蛋白质重量百分比浓度为5～10％的谷朊粉溶液，备用；

2)在室温下将四氯化钛或钛酸四丁酯溶解于无水乙醇中，配成钛摩尔浓度为0.2～0.3摩尔/升的四氯化钛或钛酸四丁酯溶液，备用；

3)在搅拌条件下，将步骤2)所得四氯化钛或钛酸四丁酯溶液滴加到步骤1)所得谷朊粉溶液中，四氯化钛或钛酸四丁酯溶液重量为谷朊粉溶液重量的0.1～1.25倍，反应1～3h，用重量百分比浓度为10～20％盐酸调pH至6～7，离心分离，弃上清液，下层浆液用去离子水洗涤并离心分离，重复5～8次，干燥、研磨过100目筛，得谷朊粉/纳米二氧化钛原位复合物；

4)在上述谷朊粉/纳米二氧化钛原位复合物中加入甘油，混合均匀，甘油重量为谷朊粉重量的5～30％，置于模具中，在80～140℃温度下热压10～30min，得谷朊粉/纳米二氧化钛原位复合材料。