CN101284948A - 畜禽毛角蛋白基复合薄膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种畜禽毛角蛋白基复合薄膜,由畜禽毛角蛋白液10~29份、成膜剂1份、交联剂0~1份、增塑剂0~0.5份重量份配比的原料组成。其制备方法包括将畜禽毛用还原水解法或氧化水解法制备角蛋白原液、超声波处理角蛋白原液、制备复合液、制膜工艺步骤。本发明以废弃畜禽毛为原料,采用超声波水解制备成角蛋白原液,与聚乙烯醇混合后制备成角蛋白复合薄膜。本发明具有工艺简单、操作简便等优点,采用本发明所制备的角蛋白复合薄膜,拉伸强度高、断裂伸长率小、可降解,可作为制作包装袋的材料,包装袋埋在地下,可降解,变成有机肥料被农作物吸收,解决了塑料包装袋的环境污染。

Description

畜禽毛角蛋白基复合薄膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及用还原超声水解法或氧化超声水解法制备的畜禽毛角蛋白制成的复合薄膜及其制备方法。
背景技术
石油基塑料薄膜如包装袋的大量应用,产生了大量废弃塑料。由于普通塑料不能被生物降解,在常温、常湿下需要约200年才分解,影响农作物吸收养营养成份和水份,动物误食后将会导致死亡,危害生态平衡,造成白色污染。
近年来,生物降解塑料已受到普遍重视。目前生物降解塑料所用原料主要是淀粉、纤维素等生物基聚合物。以聚乳酸、琥珀酸共聚物及淀粉改性等3类绿色塑料已上市,但因比普通用塑料高出几倍的价格,使得这种塑料很难普及推广使用。
在皮革工业、毛纺工业、家禽养殖业中,每年产生大量的废弃畜禽毛,弃置后容易造成蚊蝇孳生、产生细菌、病毒和难闻以及有毒害气体,危害人体健康、污染环境。将废弃畜禽毛制备成角蛋白溶液,再制成复合薄膜取代现有的石油基塑料包装袋,对有效地利用自然资源、保护环境、节约石油、减轻白色污染等具有十分重要意义。
专利公开号为CN1267502C、发明名称为《一种蛋白膜及其制备方法》的中国专利,采用畜禽毛制备防水或不防水蛋白膜,该方法采用软化、碾碎、水解、制膜工艺步骤,其中软化工艺步骤用0.4%~1.0%的强碱处理时间长达24~96小时。水解工艺步骤采用浓度为0.1%~1.5%的蛋白酶水溶液浸泡12~48小时,煮沸得蛋白胶,制胶时间过长。制膜工艺步骤先将蛋白胶预热,再与增强剂聚乙烯醇、羧甲基纤维素等及增塑剂丙三醇等混匀后涂膜。
专利公开号为CN1157443C、发明名称为《柔韧丝素蛋白膜及其制备方法》的中国专利,以蚕丝为主要原料,经脱胶、溶解、透析、提纯,再添加环氧树脂交联剂、催化剂搅拌均匀,经干燥处理后加工成柔韧丝素蛋白膜。这种方法,工艺复杂,所制备的蛋白膜的成本太高,使得这种膜不能广泛推广使用。
发明内容
本发明所要解决的一个技术问题在于克服上述蛋白膜制备方法的缺点,提供一种拉伸强度高、断裂伸长率小、可降解的畜禽毛角蛋白基复合薄膜。
本发明所要解决的另一个技术问题在于提供一种设计合理、工艺简单、操作简便的畜禽毛角蛋白基复合薄膜的制备方法
解决上述技术问题所采用的技术方案包括下述步骤:其特征在于它由下述的重量份配比的原料组成:
畜禽毛角蛋白液    10~29份
成膜剂            1份
交联剂            0~1份
增塑剂            0~0.5份。
上述的畜禽毛角蛋白液中,畜禽毛角蛋白的重量浓度为5%~15%;成膜剂为聚乙烯醇或醋酸纤维素;交联剂为戊二醛或己二醛;增塑剂为多元醇,如甘油或乙二醇、二乙二醇、三乙二醇。
本发明的配比中各原料的优选重量份配比是:
畜禽毛角蛋白液    15~28份
成膜剂            1份
交联剂            0~0.8份
增塑剂            0~0.4份。
上述的畜禽毛角蛋白液中,畜禽毛角蛋白的优选重量浓度为7%~12%。
本发明的配比中各原料的最佳重量份配比是:
畜禽毛角蛋白液    20份
成膜剂            1份
交联剂            0.4份
增塑剂            0.2份。
畜禽毛角蛋白基复合薄膜的制备方法,包括下述步骤:
1、还原水解法或氧化水解法制备角蛋白原液
还原水解法:将经洗净干燥处理后的畜禽毛与水、还原剂按质量比为1∶10~20∶0.01~1.5混合搅拌0.5~2小时,然后滤出畜禽毛,并用水洗净,再按畜禽毛与水、强碱的质量比为1∶10~20∶0.1~1加入水和强碱,搅拌下加热到70~100℃保温2~4.5小时,制成角蛋白原液。
上述的还原剂为亚硫酸钠或亚硫酸氢钠或焦亚硫酸钠或巯基乙酸与尿素的混合物,巯基乙酸与尿素的质量比为1∶4;上述的强碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙中的任意一种或它们的混合物;
氧化水解法:将经洗净干燥处理后的畜禽毛与水按质量比1∶15和水质量0.5%~4%的氢氧化钠或氢氧化钾混合,再加入水质量2%~6%的质量分数为30%的双氧水,水浴加热到70℃~95℃保温1~6小时,制成角蛋白原液;
2、超声波处理
上述还原水解法制备的或氧化水解法制备的角蛋白原液用超声波辐照处理,处理温度为室温到50℃,处理时间随超声波功率不同而变,以到用显微镜观察角蛋白原液中无毛纤维碎屑为止,制备成畜禽毛角蛋白液。
3、制备复合液
将上述畜禽毛角蛋白液通过加水或浓缩的方法调整浓度为5~12%,加入成膜剂聚乙烯醇或醋酸纤维素,加热并搅拌至成膜剂溶解完全,再加入增塑剂,搅拌均匀,制备成复合液;
4、制膜
将步骤3制备的复合液在制膜设备上涂膜,干燥后揭膜,制成畜禽毛角蛋白基复合薄膜。
在本发明的还原水解法工艺步骤中,畜禽毛与水、还原剂的优选质量比为1∶12~18∶0.1~1.2混合,滤出畜禽毛,并用水洗净,再按畜禽毛与水、强碱的优选质量比为1∶12~18∶0.2~0.8加入水和强碱,搅拌下加热到80~90℃保温2.5~4小时,制成角蛋白原液。
在本发明的还原水解法工艺步骤中,畜禽毛与水、还原剂按最佳质量比为1∶18∶0.8混合,滤出畜禽毛,并用去离子水洗净,再按畜禽毛与水、强碱的最佳质量比为1∶15∶0.6加入水和强碱,搅拌下加热到90℃保温3.5小时,制成角蛋白原液。
在本发明的氧化水解法工艺步骤中,将经洗净干燥处理后的畜禽毛与水优施按质量比1∶15和水质量0.7%~4%的氢氧化钠或氢氧化钾混合,再加入水质量2%~4%的质量分数为30%的双氧水,搅拌下加热到80℃~90℃保温2~5小时,制成角蛋白原液。
在本发明的氧化水解法工艺步骤中,将经洗净干燥处理后的畜禽毛与水最佳按质量比1∶15和水质量2%的氢氧化钠或氢氧化钾混合,再加入水质量3%的质量分数为30%的双氧水,搅拌下加热到90℃保温4小时,制成角蛋白原液。
本发明以废弃畜禽毛为原料,采用超声波水解制备成角蛋白原液,与聚乙烯醇混合后制备成角蛋白复合薄膜。本发明具有工艺简单、操作简便等优点,采用本发明所制备的角蛋白复合薄膜,拉伸强度高、断裂伸长率小、可降解,可作为制作包装袋的材料,包装袋埋在地下,可降解,变成有机肥料被农作物吸收,解决了塑料包装袋的环境污染。
附图说明
图1是畜禽毛角蛋白基复合薄膜的红外光谱图。
图2是畜禽毛角蛋白基复合薄膜的X射线衍射分析谱图。
图3是畜禽毛角蛋白基复合薄膜的差示量热扫描和热重分析谱图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明,但本发明不限于这些实施例。
实施例1
制备畜禽毛角蛋白基复合薄膜所用原料及其重量配比如下:
重量浓度为10%的畜禽毛角蛋白液    20g
聚乙烯醇                          1g
戊二醛                            0.4g
甘油                              0.2g
上述的畜禽毛角蛋白液中,畜禽毛角蛋白的重量浓度为10%。
畜禽毛角蛋白基复合薄膜(以所用原料畜禽毛5g为例)的制备方法如下:
1、还原水解法制备角蛋白原液
还原水解法:洗涤干燥的畜禽毛5g,水90g、亚硫酸钠4g混合,常温下搅拌0.5~2小时,滤出畜禽毛,并用水洗净,加入75g水和3g氢氧化钠,搅拌下加热到90℃保温3.5小时,制成角蛋白原液。
2、超声波处理
将步骤1制备的角蛋白原液用功率为600W的超声波辐照处理3分钟,到用显微镜观察无毛纤维碎屑为止,并调整浓度为10%,制备成畜禽毛角蛋白液。
3、制备复合液
将上述畜禽毛角蛋白液通过加水或浓缩的方法调整浓度为10%,加入聚乙烯醇,加热并搅拌至成膜剂溶解完全,再加入戊二醛和甘油,搅拌均匀,制备成复合液。
4、涂膜
将步骤3制备的复合液置于平面光滑的玻璃板上刮平或推膜,自然干燥后揭膜,制备成畜禽毛角蛋白基复合薄膜。
实施例2
制备畜禽毛角蛋白基复合薄膜所用原料及其重量配比如下:
畜禽毛角蛋白液    10g
聚乙烯醇          1g
上述的畜禽毛角蛋白液中,畜禽毛角蛋白的重量浓度为10%。畜禽毛角蛋白基复合薄膜的制备方法与实施例1相同,制备成畜禽毛角蛋白基复合薄膜。
实施例3
制备畜禽毛角蛋白基复合薄膜所用原料及其重量配比如下:
畜禽毛角蛋白液    29g
聚乙烯醇          1g
戊二醛            1g
甘油              0.5g
上述的畜禽毛角蛋白液中,畜禽毛角蛋白的重量浓度为10%。畜禽毛角蛋白基复合薄膜的制备方法与实施例1相同,制备成畜禽毛角蛋白基复合薄膜。
实施例4
制备畜禽毛角蛋白基复合薄膜所用原料及其重量配比如下:
畜禽毛角蛋白液    29g
聚乙烯醇          1g
戊二醛            1g
上述的畜禽毛角蛋白液中,畜禽毛角蛋白的重量浓度为10%。畜禽毛角蛋白基复合薄膜的制备方法与实施例1相同,制备成畜禽毛角蛋白基复合薄膜。
实施例5
以制备畜禽毛角蛋白基复合薄膜用聚乙烯醇1g原料为例,所用的其它原料及其及其重量配比如下:
畜禽毛角蛋白液    29g
聚乙烯醇          1g
甘油              0.5g
上述的畜禽毛角蛋白液中,畜禽毛角蛋白的重量浓度为10%,甘油可用乙二醇或二乙二醇或三乙二醇替换,用量与甘油相同。畜禽毛角蛋白基复合薄膜的制备方法与实施例1相同,制备成畜禽毛角蛋白基复合薄膜。
实施例6
在以上实施例1~5中,聚乙烯醇用醋酸纤维素替换,用量与聚乙烯醇相同,戊二醛用己二醛替换用量与戊二醛相同。畜禽毛角蛋白液中,畜禽毛角蛋白的重量浓度为10%。畜禽毛角蛋白基复合薄膜的制备方法与实施例1相同,制备成畜禽毛角蛋白基复合薄膜。
实施例7
在以上实施例1~6中,畜禽毛角蛋白基复合薄膜所用的原料及其重量配比与相应的实施例相同。
畜禽毛角蛋白基复合薄膜(以所用原料畜禽毛5g为例)的制备方法如下:
在实施例1的还原水解法制备角蛋白原液工艺步骤1中,称洗涤干燥的畜禽毛5g置于烧瓶中,加入水50g、亚硫酸钠0.05g混合,搅拌0.5~2小时,滤出畜禽毛,并用去离子水洗净,加入水50g和氢氧化钠0.5g,搅拌下加热到70℃保温4.5小时,制成角蛋白原液。在超声波处理工艺步骤2中,将步骤1制备的角蛋白原液用功率为400W的超声波辐照处理6分钟,制备成畜禽毛角蛋白液。其它工艺步骤与实施例1相同,制备成畜禽毛角蛋白基复合薄膜。
实施例8
在以上实施例1~6中,畜禽毛角蛋白基复合薄膜所用的原料及其重量配比与相应的实施例相同。
畜禽毛角蛋白基复合薄膜(以所用原料畜禽毛5g为例)的制备方法如下:
在实施例1的还原水解法制备角蛋白原液工艺步骤1中,称洗涤干燥的畜禽毛5g置于烧瓶中,加入水100g、亚硫酸钠7.5g混合,搅拌0.5~2小时,滤出畜禽毛,并用去离子水洗净,加入水100g和氢氧化钠5g,搅拌下加热到100℃保温2小时,制成角蛋白原液。在超声波处理工艺步骤2中,将步骤1制备的角蛋白原液用功率为400W的超声波辐照处理5分钟,制备成畜禽毛角蛋白液。在干燥工艺步骤3中,将畜禽毛角蛋白液放入真空干燥箱内50℃干燥至粉末,制备成畜禽毛角蛋白。其它工艺步骤与实施例1相同,制备成畜禽毛角蛋白基复合薄膜。
实施例9
在以上实施例1~8中,畜禽毛角蛋白基复合薄膜所用的原料及其重量配比与相应的实施例相同。
畜禽毛角蛋白基复合薄膜(以所用原料畜禽毛5g为例)的制备方法如下:
在以上的实施例1~8的还原水解法制备角蛋白原液工艺步骤1中,所用的亚硫酸钠用亚硫酸氢钠替换,用量与亚硫酸钠相同,也可用焦亚硫酸钠替换,用量与亚硫酸钠相同,该工艺步骤中的其它步骤与相应的实施例相同。其它工艺步骤与相应的实施例相同。制备成畜禽毛角蛋白基复合薄膜。
实施例10
在以上实施例1~8中,畜禽毛角蛋白基复合薄膜所用的原料及其重量配比与相应的实施例相同。
畜禽毛角蛋白基复合薄膜(以所用原料畜禽毛5g为例)的制备方法如下:
在以上的实施例1~8的还原水解法制备角蛋白原液工艺步骤1中,所用的亚硫酸钠用巯基乙酸与尿素的混合物替换,用量与亚硫酸钠相同,在巯基乙酸与尿素的混合物中,巯基乙酸与尿素的质量比为1∶4。该工艺步骤中的其它步骤与相应的实施例相同。其它工艺步骤与相应的实施例相同。制备成畜禽毛角蛋白基复合薄膜。
实施例11
在以上实施例1~10中,畜禽毛角蛋白基复合薄膜所用的原料及其重量配比与相应的实施例相同。
畜禽毛角蛋白基复合薄膜(以所用原料畜禽毛5g为例)的制备方法如下:
在以上的实施例1~10的还原水解法制备角蛋白原液工艺步骤1中,所用的氢氧化钠用氢氧化钾替换,用量与氢氧化钠相同,该工艺步骤中的其它步骤与相应的实施例相同。其它工艺步骤与相应的实施例相同。制备成畜禽毛角蛋白基复合薄膜。
实施例12
在以上实施例1~10中,畜禽毛角蛋白基复合薄膜所用的原料及其重量配比与相应的实施例相同。
畜禽毛角蛋白基复合薄膜(以所用原料畜禽毛5g为例)的制备方法如下:
在以上的实施例1~10的还原水解法制备角蛋白原液工艺步骤1中,所用的氢氧化钠用氢氧化钙替换,氢氧化钙的用量为5g,该工艺步骤中的其它步骤与相应的实施例相同。其它工艺步骤与相应的实施例相同。制备成畜禽毛角蛋白基复合薄膜。
实施例13
在以上实施例1~10中,畜禽毛角蛋白基复合薄膜所用的原料及其重量配比与相应的实施例相同。
畜禽毛角蛋白基复合薄膜(以所用原料畜禽毛5g为例)的制备方法如下:
在以上的实施例1~10的还原水解法制备角蛋白原液工艺步骤1中,所用的强碱为氢氧化钠与氢氧化钾的组合物,氢氧化钠与氢氧化钾可任意配比。氢氧化钠与氢氧化钙组合时,氢氧化钠为总重量的30%,氢氧化钙为总重量的70%。氢氧化钾与氢氧化钙组合时,氢氧化钾为总重量的30%,氢氧化钙为总重量的70%。其它工艺步骤与相应的实施例相同。其它工艺步骤与实施例1相同,制备成畜禽毛角蛋白基复合薄膜。
实施例14
在实施例1中,畜禽毛角蛋白基复合薄膜所用的原料及其重量配比与实施例1相同。
畜禽毛角蛋白基复合薄膜(以所用原料畜禽毛5g为例)的制备方法如下:
1、氧化水解法制备角蛋白原液
称洗涤干燥的畜禽毛5g置于烧瓶中,加入水75g、氢氧化钠1.5g、质量浓度为30%的双氧水2.25g,氢氧化钠为水质量的2%,质量浓度为30%的双氧水为水质量的3%,水浴加热到90℃分别保温4.0小时,制备成角蛋白原液。
2、超声波处理
将步骤1制备的角蛋白原液用功率为700W的超声波辐照处理3分钟,制备成畜禽毛角蛋白液。其它工艺步骤与实施例1相同,制备成畜禽毛角蛋白基复合薄膜。
实施例15
在实施例14中,畜禽毛角蛋白基复合薄膜所用的原料及其重量配比与实施例14相同。
畜禽毛角蛋白基复合薄膜(以所用原料畜禽毛5g为例)的制备方法如下:
在实施例1 4的氧化水解法制备角蛋白原液工艺步骤1中,称洗涤干燥的畜禽毛5g置于烧瓶中,加入水75g、氢氧化钠0.375g、质量浓度为30%的双氧水1.5g,氢氧化钠为水质量的0.5%,质量浓度为30%的双氧水为水质量的2%,搅拌下加热到70℃保温6.0小时,制备成角蛋白原液。在超声波处理工艺步骤2中,将步骤1制备的角蛋白原液用功率为400W的超声波辐照处理6分钟,制备成畜禽毛角蛋白液。其它工艺步骤与实施例14相同,制备成畜禽毛角蛋白基复合薄膜。
实施例16
在实施例14中,畜禽毛角蛋白基复合薄膜所用的原料及其重量配比与实施例14相同。
畜禽毛角蛋白基复合薄膜(以所用原料畜禽毛5g为例)的制备方法如下:
在实施例14的氧化水解法制备角蛋白原液工艺步骤1中,称洗涤干燥的畜禽毛5g置于烧瓶中,加入水75g、氢氧化钠3.0g、质量浓度为30%的双氧水4.5g,氢氧化钠为水质量的4%,质量浓度为30%的双氧水为水质量的4%,搅拌下加热到100℃保温1.0小时,制备成角蛋白原液。将步骤1制备的角蛋白原液用功率为900W的超声波辐照处理1分钟,制备成畜禽毛角蛋白液。其它工艺步骤与实施例14相同,制备成畜禽毛角蛋白基复合薄膜。
实施例17
在实施例14中,畜禽毛角蛋白基复合薄膜所用的原料及其重量配比实施例14相同。
畜禽毛角蛋白基复合薄膜(以所用原料畜禽毛5g为例)的制备方法如下:
在以上的实施例14~16的氧化水解法制备角蛋白原液工艺步骤1中,所用的氢氧化钠用氢氧化钾替换,用量与氢氧化钠相同,该工艺步骤中的其它步骤与相应的实施例相同。其它工艺步骤与相应的实施例相同。其它工艺步骤与实施例1相同,制备成畜禽毛角蛋白基复合薄膜。
为了验证本发明的有益效果,发明人采用本发明实施例1制备复合薄膜进行了测试,各种测试情况如下。
所用仪器:X射线衍射仪,型号为D/max2200PC,由日本理学公司(RigaKu)生产;傅立叶变换红外光谱仪,型号为EQUINX-55,由德国BRUCHER公司生产;综合热分析仪,型号为STA 409PC,由德国NETZSCH公司生产;多功能拉力机型号为TS-2000-S,由高铁科技股份有限公司生产;分光光度计型号为722,由上海精密科学仪器有限公司生产。
1、复合薄膜的红外光谱分析
将厚度小于0.025mm的复合薄膜用傅立叶变换红外光谱仪上进行扫描测定。红外光谱图见图1。
图1中,曲线1为氧化超声角蛋白液与聚乙烯醇复合薄膜的红外吸收曲线,曲线2为还原超声角蛋白液与聚乙烯醇的复合薄膜的红外吸收曲线,曲线3为氧化超声水解角蛋白的红外吸收曲线,曲线4为还原超声水解角蛋白的红外吸收曲线。在图1中,不管是氧化还是还原水解角蛋白的与聚乙烯醇制备的复合薄膜,膜内的角蛋白结构均未发生变化。膜与纯角蛋白的红外吸收峰相比,在3300cm-1左右的吸收峰变宽,这说明角蛋白与聚乙烯醇之间没有产生新的化学键,但是强的氢键作用改善了角蛋白与聚乙烯醇的相容性。
2、复合薄膜的X射线衍射分析
用X射线衍射仪对贴于试样台的薄膜进行检测。工作参数为Cu靶Kα线,管压40kV,管流40mA。X射线衍射分析谱图见图2。在图2中,曲线1为氧化超声角蛋白液与聚乙烯醇复合薄膜的X射线衍射分析曲线,曲线2为聚乙烯醇薄膜的X射线衍射分析曲线,曲线3为还原超声角蛋白液与聚乙烯醇复合薄膜的X射线衍射分析曲线,曲线4为氧化超声角蛋白的X射线衍射分析曲线,曲线5还原超声角蛋白的X射线衍射分析曲线。
由图2可见,还原超声角蛋白没有衍射峰,说明全是非晶体,而氧化超声角蛋白中含有部分晶体;聚乙烯醇薄膜中含有部分的晶体,在19.7°、21.4°、23.8°、26.56°处出现强的吸收峰,检测得其结晶度为66.57%;当还原超声角蛋白和氧化超声角蛋白与聚乙烯醇制成的复合薄膜,衍射峰位置和强度发生改变,结晶度降低,表明角蛋白的加入可以改变聚乙烯醇薄膜的结构与性能。
3、复合薄膜的差示量热扫描和热重分析
将角蛋白复合膜称样7.5mg,以氮气保护,用综合热分析仪测定,升温速率10℃/min,扫描范围50~500℃。差示量热扫描和热重分析谱图见图3。在图3中,曲线1为还原超声水解角蛋白的差示量热扫描曲线,曲线2氧化超声角蛋白液与聚乙烯醇复合薄膜差示量热扫描曲线,曲线3氧化超声角蛋白差示量热扫描曲线,曲线4还原超声角蛋白液与聚乙烯醇复合薄膜差示量热扫描曲线,曲线5为还原超声水解角蛋白与聚乙烯醇复合薄膜的质量变化曲线,曲线6为氧化超声水解角蛋白与聚乙烯醇复合薄膜的质量变化曲线,曲线7为氧化超声水解角蛋白的质量变化曲线,曲线8为还原超声水解角蛋白的质量变化曲线。
如图3所示,不同的水解角蛋白与聚乙烯醇的复合薄膜的热性能有较大的差别。还原超声水解角蛋白与聚乙烯醇的复合薄膜、氧化超声水解角蛋白与聚乙烯醇的复合薄膜比相应的水解角蛋白的吸热曲线最大差别在于成膜后个别吸热峰消失,说明超声处理的角蛋白与聚乙烯醇的复合薄膜后,改善了薄膜的热性能。
4、角蛋白复合薄膜土埋试验
将聚乙烯醇薄膜、还原超声水解角蛋白液与聚乙烯醇的质量比为29∶1制备的复合薄膜(混1号)、加戊二醛交联改性的(混2号)、加戊二醛交联与甘油增塑的(混3号)埋于室外地下15cm处,考查埋10天、20天后膜的质量损失率与力学性能。共混膜在土埋前、10天、20天的变化见表12。
表1畜禽毛角蛋白复合薄膜土埋前后的指标变化
Figure A20081001828100151
由表1可见,聚乙烯醇膜中混入还原超声水解角蛋白后,膜的拉伸强度、断裂伸长率的下降率和质量的损失率都明显下降,从混2号的拉伸强度、断裂伸长率的下降率和质量的损失率小于混1号,可以看出,戊二醛的交联作用提高了薄膜的稳定性。薄膜经戊二醛交联和甘油增塑后,拉伸强度、断裂伸长率的下降率小于混2号,这是因为加增塑剂甘油后,薄膜变得更致密的缘故。土埋20天,挖出的膜变柔软,膜上出现孔洞,易撕破,经甘油增塑后的薄膜上有霉点;所有的薄膜在室温中干燥后都变得又硬又脆;在标准状态下空气调节后,仍然发脆,无法取样。说明角蛋白复合薄膜具有很好的可降解性。

Claims (8)

1、一种畜禽毛角蛋白基复合薄膜,其特征在于它由下述的重量份配比的原料组成:
畜禽毛角蛋白液    10~29份
成膜剂            1份
交联剂            0~1份
增塑剂            0~0.5份
上述的畜禽毛角蛋白液中,畜禽毛角蛋白的重量浓度为5%-15%;成膜剂为聚乙烯醇或醋酸纤维素;交联剂为戊二醛或己二醛;增塑剂为多元醇,如甘油或乙二醇、二乙二醇、三乙二醇。
2、按照权利要求1所述的畜禽毛角蛋白基复合薄膜,其特征在于其中各原料的重量份配比是:
畜禽毛角蛋白液    15~28份
成膜剂            1份
交联剂            0~0.8份
增塑剂            0~0.4份
上述的畜禽毛角蛋白液中,其中畜禽毛角蛋白的重量浓度为7%-12%;交联剂为戊二醛或己二醛;增塑剂为多元醇,如甘油或乙二醇、二乙二醇、三乙二醇。
3、按照权利要求1所述的畜禽毛角蛋白基复合薄膜,其特征在于其中各原料的重量份配比是:
畜禽毛角蛋白液    20份
成膜剂            1份
交联剂            0.4份
增塑剂            0.2份
4、一种如权利要求1畜禽毛角蛋白基复合薄膜的制备方法,其特征在于包括下述步骤:
(1)还原水解法或氧化水解法制备角蛋白原液
还原水解法:将经洗净干燥处理后的畜禽毛与水、还原剂按质量比为1∶10~20∶0.01~1.5混合搅拌0.5~2小时,然后滤出畜禽毛,并用水洗净,再按畜禽毛与水、强碱的质量比为1∶10~20∶0.1~1加入水和强碱,搅拌下加热到70℃~100℃保温2~4.5小时,制成角蛋白原液;
上述的还原剂为亚硫酸钠或亚硫酸氢钠或焦亚硫酸钠或巯基乙酸与尿素的混合物,巯基乙酸与尿素的质量比为1∶4;上述的强碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙中的任意一种或它们的混合物;
氧化水解法:将经洗净干燥处理后的畜禽毛与水按质量比1∶15和水质量0.5%~4%的氢氧化钠或氢氧化钾混合,再加入水质量2%~6%的质量分数为30%的双氧水,搅拌下加热到70℃~100℃保温1~6小时,制成角蛋白原液;
(2)超声波处理
上述还原水解法制备的或氧化水解法制备的角蛋白原液用超声波辐照处理,处理温度为室温到50℃,处理时间随超声波功率不同而变,以到用显微镜观察角蛋白原液中无毛纤维碎屑为止,制备成畜禽毛角蛋白液。
(3)制备复合液
将上述畜禽毛角蛋白液通过加水或浓缩的方法调整浓度为5~12%,加入成膜剂聚乙烯醇或醋酸纤维素,加热并搅拌至成膜剂溶解完全,再加入增塑剂,搅拌均匀,制备成复合液;
(4)制膜
将步骤(3)制备的复合液在制膜设备上涂膜,干燥后揭膜,制成畜禽毛角蛋白基复合薄膜。
5、按照权利要求4所述的畜禽毛角蛋白基复合薄膜的制备方法,其特征在于:在还原水解法工艺步骤中,其中畜禽毛与水、还原剂按质量比为1∶12~18∶0.1~1.2混合,滤出畜禽毛,并用水洗净,再按畜禽毛与水、强碱的质量比为1∶12~18∶0.2~0.8加入水和强碱,搅拌下加热到80~90℃保温2.5~4小时,制成角蛋白原液。
6、按照权利要求4所述的畜禽毛角蛋白基复合薄膜的制备方法,其特征在于:在还原水解法工艺步骤中,其中畜禽毛与水、还原剂按质量比为1∶18∶0.8混合,滤出畜禽毛,并用去离子水洗净,再按畜禽毛与水、强碱的质量比为1∶15∶0.6加入水和强碱,搅拌下加热到90℃保温3.5小时,制成角蛋白原液。
7、按照权利要求4所述的畜禽毛角蛋白基复合薄膜的制备方法,其特征在于:在氧化水解法工艺步骤中,其中将经洗净干燥处理后的畜禽毛与水按质量比1∶15和水质量0.7%~4%的氢氧化钠或氢氧化钾混合,再加入水质量2%~4%的质量分数为30%的双氧水,搅拌下加热到80℃~90℃保温2~5小时,制成角蛋白原液。
8、按照权利要求4所述的畜禽毛角蛋白基复合薄膜的制备方法,其特征在于:在氧化水解法工艺步骤中,其中将经洗净干燥处理后的畜禽毛与水按质量比1∶15和水质量2%的氢氧化钠或氢氧化钾混合,再加入水质量3%的质量分数为30%的双氧水,搅拌下加热到90℃保温4小时,制成角蛋白原液。
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