CN101560303A

CN101560303A - 鸡毛角蛋白降解塑料的制备方法

Info

Publication number: CN101560303A
Application number: CNA2009100518306A
Authority: CN
Inventors: 何瑾馨; 刘保江; 高品; 程绪帮; 刘路; 赵强强
Original assignee: Donghua University
Current assignee: Donghua University
Priority date: 2009-05-22
Filing date: 2009-05-22
Publication date: 2009-10-21
Anticipated expiration: 2029-05-22
Also published as: CN101560303B

Abstract

本发明涉及一种鸡毛角蛋白降解塑料的制备方法，包括：(1)将鸡毛溶解离心，加角蛋白络合剂；(2)将角蛋白粉、长链季铵盐加入容器中，加去离子水，恒温水浴，通氮气，加入过硫酸钾和亚硫酸钠溶液；搅拌加入羧甲基淀粉、多元羧酸和季铵盐壳聚糖混合液，混合物液明显变稠后，立即将反应液倒入氯化钙溶液中，恒温水浴中反应；(3)取上述改性角蛋白粉、海藻酸钠、羧甲基壳聚糖、改性大豆蛋白混匀后置于模具中，将柠檬酸三酯增塑剂、氨基聚醚和乙醇水溶液混合均匀滴加到模具中，加热加压。本发明的制备方法简单，在一般塑料加工设备上进行各种加工成型、成本低，适用于工业化生产；制备得到的角蛋白塑料可完全降解，无污染，并可长期使用。

Description

鸡毛角蛋白降解塑料的制备方法

技术领域

本发明属降解塑料的制备领域，特别是涉及一种鸡毛角蛋白降解塑料的制备方法。

背景技术

半个多世纪以来，随着塑料工业技术的迅速发展，当前世界塑料总产量已超117×108万吨，其用途已渗透到工业、农业以及人民生活的各个领域并与钢铁、木材、水泥并列成为国民经济的四大支柱材料。但塑料大量使用后随之也带来了大量的固体废弃物，尤其是一次性使用塑料制品如食品包装袋、饮料瓶、农用薄膜等的广泛使用，使大量的固体废弃物留在公共场所和海洋中，或残留在耕地的土层中，严重污染人类的生存环境，成为世界性的公害。有资料表明，城市固体废弃物中塑料的质量分数已达10％以上，体积分数则在30％左右，而其中大部分是一次性塑料包装及日用品废弃物，它们对环境的污染、对生态平衡的破坏已引起了社会极大的关注。因此，解决这个问题已成为环境保护方面的当务之急。

一般来讲，塑料除了热降解以外，在自然环境中的光降解和生物降解的速度都比较慢，通常认为需要200～400年。为了解决这个问题，工业发达国家采用过掩埋、焚烧和回收利用等方法来处理废弃塑料，但是，这几种方法都存在无法克服的缺陷。进行填埋处理时占地多，且使填埋地不稳定；又因其发出热量大，当进行焚烧处理时，易损坏焚烧炉，并排出二恶英，有时还可能排放出有害气体；而对于回收利用，往往难以收收集或即使强制收集进行回收利用，经济效益甚差甚至无经济效益。因而越来越多的学者提倡开发和应用降解塑料，并将它看作是解决这一世界难题的理想途径。目前，世界发达国家积极发展降解塑料，美国、日本、德国等发达国家都先后制定了限用或禁用非降解塑料的法规。降解塑料是指一类其制品的各项性能可满足使用要求，在保存期内性能不变，而使用后在自然环境条件下，能降解成对环境无害的物质的塑料。因此，它也被称为环境降解塑料，也将是21世纪应用极其广泛的一类“功能聚合材料”。目前的降解塑料存在着难以完全降解、成本过高、难以满足使用性能等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种鸡毛角蛋白降解塑料的制备方法，该制备方法简单，在一般塑料加工设备上进行各种加工成型、成本低，适用于工业化生产；制备得到的角蛋白塑料可完全降解，无污染，并可长期使用。

本发明的一种鸡毛角蛋白降解塑料的制备方法，包括：

(1)将鸡毛溶解于质量比为1∶1∶2∶3∶0.5∶0.6～1∶2∶4∶5∶0.8∶1的碱、次氯酸钠、过氧乙酸、尿素、蛋白酶和表面活性剂组成的处理中处理4～6h，离心，得到透明原液，加入角蛋白络合剂，反应后过滤，清洗至中性，烘干后研磨得到角蛋白粉；

(2)将上述10～15g角蛋白粉、0.8～1.2g长链季铵盐加入到容器中，加去离子水15～20mL，在40～60℃恒温水浴中搅拌，调pH在7.5～9，使角蛋白和长链季铵盐全部溶解，通氮气，加入80～150mL的0.1mol/L的过硫酸钾和30～50mL的0.3mol/L亚硫酸钠的溶液；搅拌10～15min，分别加入0.4～0.8g羧甲基淀粉、0.15g～0.45g多元羧酸和0.2～0.4g羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖混合液，搅拌至反应混合物液明显变稠后，立即将反应液倒入氯化钙溶液中，在60～70℃恒温水浴中反应2～3h，过滤，水洗，在60℃～80℃下干燥、粉碎，得改性角蛋白粉；

(3)取上述改性角蛋白粉、海藻酸钠、羧甲基壳聚糖、改性大豆蛋白按质量比5∶1∶1∶1～3.5∶1∶1∶1混匀后置于模具中，然后将质量比为2∶1∶1～1∶1∶1柠檬酸三酯增塑剂、氨基聚醚和乙醇水溶液混合均匀后滴加到模具中，搅拌使其混合均匀，将模具加热加压，降温脱模，得到角蛋白塑料薄板。

所述步骤(1)表面活性剂为N-酰基氨基酸阴离子、羧酸型氨基酸中的一种或两种。

所述步骤(1)蛋白酶为为丝氨酸蛋白裂解酶RWJ、嗜麦芽窄食单胞菌DHHJ角蛋白酶、YYW-1角蛋白酶中的一种或几种。

所述步骤(1)角蛋白络合剂为羟基磷灰石、乙二胺四乙酸钠、酒石酸胍、磷酸胍中的一种或几种。

所述步骤(2)中的长链季铵盐为辛烷基烯丙基二甲基氯化铵或者十二烷基烯丙基二甲基氯化铵或者十六烷基烯丙基二甲基氯化铵。

所述步骤(2)中的多元羧酸为磷基多元羧酸LZF或者壳聚糖多元羧酸LCB。

本发明鸡毛角蛋白塑料，既解决了废弃鸡毛引起的污染问题，又能减少塑料引起的白色污染问题。本发明制备的角蛋白塑料可用于农用地膜，一次性餐盒、包装材料和纺织品等场合，具有广阔的应用前景和发展前景。

有益效果

(1)本发明的制备方法简单，在一般塑料加工设备上进行各种加工成型、成本低，适用于工业化生产；

(2)本发明制备的角蛋白塑料可完全降解，无污染，并可长期使用，用该种材料生产的角蛋白塑料薄膜在自然环境条件下，在温带地区35～45天可完全降解。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

1.一种鸡毛角蛋白塑料的制备方法，包括：

(1)将鸡毛溶解于碱、次氯酸钠、过氧乙酸、尿素、嗜麦芽窄食单胞菌DHHJ角蛋白酶和N-酰基氨基酸阴离子表面活性剂混合溶液中，溶解4h后离心，得到透明羽毛角蛋白原液，向羽毛角蛋白溶液中加入羟基磷灰石，将反应后产物进行过滤，然后用去离子水和乙醇混合溶液清洗至中性，烘干后研磨得到所需的角蛋白粉。

(2)将角蛋白粉、辛烷基烯丙基二甲基氯化铵加入到装有搅拌器的三口瓶中，加适量去离子水，在40℃恒温水浴中搅拌，用碱调pH在7.5，使角蛋白和长链季铵盐全部溶解，通氮气，加入80mL的0.1mol/L的过硫酸钾和30mL的0.3mol/L的亚硫酸钠混合液；搅拌约10min后加入羧甲基淀粉、多元羧酸LCB和羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖混合液，搅拌至反应混合物液明显变稠后，立即将反应液倒氯化钙溶液中，在40℃恒温水浴中反应2h，过滤得到沉淀，水洗，在60℃下真空干燥、粉碎，制成改性角蛋白粉。

(3)取上述改性角蛋白粉、海藻酸钠、羧甲基壳聚糖、改性大豆蛋白按质量比5∶1∶1∶1混匀后置于模具中。添加柠檬酸三酯增塑剂时，将其与氨基聚醚和乙醇水溶液混合均匀后滴加到角蛋白粉料中，并通过搅拌使其混合均匀。然后将模具加热升温并给予6.5MPa的预压压力。待温度升至压机设定温度后，在一定压力下继续模压2min，然后降温脱模，最后得到厚度为0.5mm左右的角蛋白塑料薄板。

实施例2

1.一种鸡毛角蛋白塑料的制备方法，包括：

(1)将鸡毛溶解于碱、次氯酸钠、过氧乙酸、尿素、丝氨酸蛋白裂解酶RWJ和羧酸型氨基酸表面活性剂混合溶液中，溶解5.5h后离心，得到透明羽毛角蛋白原液，向羽毛角蛋白溶液中加入乙二胺四乙酸钠和酒石酸胍中，将反应后产物进行过滤，然后用去离子水和乙醇混合溶液清洗至中性，烘干后研磨得到所需的角蛋白粉。

(2)将角蛋白粉、十二烷基烯丙基二甲基氯化铵加入到装有搅拌器的三口瓶中，加适量去离子水，在50℃恒温水浴中搅拌，用碱调pH在8.3，使角蛋白和长链季铵盐全部溶解，通氮气，加入115m L的0.1mol/L的过硫酸钾和40mL的0.3mol/L的亚硫酸钠亚硫酸钠混合溶液；搅拌约12.5min后加入羧甲基淀粉、多元羧酸LCB和羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖混合液，搅拌至反应混合物液明显变稠后，立即将反应液倒氯化钙溶液中，在50℃恒温水浴中反应2.5h，过滤得到沉淀，水洗，在70℃下真空干燥、粉碎，制成改性角蛋白粉。

(3)取上述改性角蛋白粉、海藻酸钠、羧甲基壳聚糖、改性大豆蛋白按质量比4∶1∶1∶1∶1混匀后置于模具中。添加柠檬酸三酯增塑剂时，将其与氨基聚醚和乙醇水溶液混合均匀后滴加到角蛋白粉料中，并通过搅拌使其混合均匀。然后将模具加热升温并给予8.5MPa的预压压力。待温度升至压机设定温度后，在一定压力下继续模压3min，然后降温脱模，最后得到厚度为0.6mm左右的角蛋白塑料薄板。

实施例3

1.一种鸡毛角蛋白塑料的制备方法，包括：

(1)将鸡毛溶解于碱、次氯酸钠、过氧乙酸、尿素、YYW-1角蛋白酶和N-酰基氨基酸阴离子表面活性剂与羧酸型氨基酸表面活性剂混合溶液中，溶解7h后离心，得到透明羽毛角蛋白原液，向羽毛角蛋白溶液中加入磷酸胍，将反应后产物进行过滤，然后用去离子水和乙醇混合溶液清洗至中性，烘干后研磨得到所需的角蛋白粉。

(2)将角蛋白粉、十六烷基烯丙基二甲基氯化铵加入到装有搅拌器的三口瓶中，加适量去离子水，在60℃恒温水浴中搅拌，用碱调pH在9，使角蛋白和长链季铵盐全部溶解，通氮气，加入150mL的0.1mol/L的过硫酸钾和50mL的0.3mol/L的亚硫酸钠混合溶液；搅拌约15min后加入一定量的羧甲基淀粉、多元羧酸LCB和羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖混合液，搅拌至反应混合物液明显变稠后，立即将反应液倒氯化钙溶液中，在60℃恒温水浴中反应3h，过滤得到沉淀，水洗，在80℃下真空干燥、粉碎，制成改性角蛋白粉。

(3)取上述改性角蛋白粉、海藻酸钠、羧甲基壳聚糖、改性大豆蛋白按质量比3.5∶1∶1∶1混匀后置于模具中。添加柠檬酸三酯增塑剂时，将其与氨基聚醚和乙醇水溶液混合均匀后滴加到角蛋白粉料中，并通过搅拌使其混合均匀。然后将模具加热升温并给予9.5MPa的预压压力。待温度升至压机设定温度后，在一定压力下继续模压4min，然后降温脱模，最后得到厚度为0.7mm左右的角蛋白塑料薄板。

Claims

1.一种鸡毛角蛋白降解塑料的制备方法，包括：

(1)将鸡毛溶解于质量比为1∶1∶2∶3∶0.5∶0.6～1∶2∶4∶5∶0.8∶1的碱、次氯酸钠、过氧乙酸、尿素、蛋白酶和表面活性剂组成的溶液中处理4h～6h，离心，得到透明原液，加入角蛋白络合剂，反应后过滤，清洗至中性，烘干后研磨得到角蛋白粉；

(2)将上述10～15g角蛋白粉、0.8～1.2g长链季铵盐加入到容器中，加去离子水15～20mL，在40～60℃恒温水浴中搅拌，调pH在7.5～9，使角蛋白和长链季铵盐全部溶解，通氮气，加入80～150mL 0.1mol/L的过硫酸钾和30～50mL 0.3mol/L亚硫酸钠的溶液；搅拌10～15min，分别加入0.4～0.8g羧甲基淀粉、0.15g～0.45g多元羧酸和0.2～0.4g羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖混合液，搅拌至反应混合物液明显变稠后，立即将反应液倒入氯化钙溶液中，在60～70℃恒温水浴中反应2～3h，过滤，水洗，在60℃～80℃下干燥、粉碎，得改性角蛋白粉；

2.根据权利要求1所述的一种鸡毛角蛋白降解塑料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)表面活性剂为N-酰基氨基酸阴离子、羧酸型氨基酸中的一种或两种。

3.根据权利要求1所述的一种鸡毛角蛋白降解塑料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)蛋白酶为为丝氨酸蛋白裂解酶RWJ、嗜麦芽窄食单胞菌DHHJ角蛋白酶、YYW-1角蛋白酶中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的一种鸡毛角蛋白降解塑料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)角蛋白络合剂为羟基磷灰石、乙二胺四乙酸钠、酒石酸胍、磷酸胍中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的一种鸡毛角蛋白降解塑料的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中的长链季铵盐为辛烷基烯丙基二甲基氯化铵、十二烷基烯丙基二甲基氯化铵或十六烷基烯丙基二甲基氯化铵。

6.根据权利要求1所述的一种鸡毛角蛋白降解塑料的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中的多元羧酸为磷基多元羧酸LZF或者壳聚糖多元羧酸LCB。

7.根据权利要求1所述的一种鸡毛角蛋白降解塑料的制备方法，其特征在于：所述角蛋白塑料用于农用地膜，一次性餐盒、包装材料和纺织品。