CN102585518A - 大豆分离蛋白/淀粉可生物降解塑料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种大豆分离蛋白/淀粉可生物降解塑料，其特征在于：所述可生物降解塑料包括下述重量份数比的原料，其中：改性大豆分离蛋白/淀粉混合物100份、增塑剂10-30份、水10-30份；所述改性大豆分离蛋白/淀粉混合物是由以下重量份数比的原料混合而成：大豆分离蛋白75-95份、淀粉5-25份、丁二酸酐10-50份。本发明的优点是：大豆分离蛋白和淀粉经过适量的丁二酸酐改性，极大提高了塑料的抗水性能；采用适量的淀粉可以降低材料的成本，提高材料的断裂伸长率；其制备工艺采用常规塑料设备与方法，工艺简单，易于操作；再者本发明是由大豆分离蛋白和淀粉经改性后和增塑剂在热压条件下形成的，废弃后很容易被微生物分解成二氧化碳和水，不污染环境。
Description
技术领域
本发明属于天然高分子材料领域，涉及大豆分离蛋白/淀粉塑料，具体涉及一种改性大豆分离蛋白/淀粉可生物降解塑料及其制备方法，也属于环境科学技术领域。
背景技术
随着石油资源的日益趋于紧张和人们对绿色环境问题越来越关注，塑料行业将材料研究的更多目光投向来源于天然可再生资源的原料。淀粉和蛋白质是地球上取之不尽、用之不竭的可再生资源，而且他们具有多种结构和功能基，易于化学和物理修饰，同时具有生物降解性、生物相容性及安全性等优点。以大豆分离蛋白和淀粉为原料制备可生物降解材料既降低了纯大豆分离蛋白材料的成本，又提高了材料的力学性能。
大豆蛋白具有良好的生物降解性，采用共混处理的大豆蛋白基可生物降解材料的力学性能、结构性能和降解性能较好，而且成本也得到降低，可以弥补大豆蛋白材料的不足，获得综合性能比较理想的可生物降解材料。目前大豆蛋白共混材料的研究主要集中在填充纤维素（J. Appl. Polym. Sci., 2003, 88, 3284-3209；中国专利：2006, ZL200610018180.0；2006, ZL200610018181.6）, 羟丙基木质素（中国专利：2006, ZL200610018180.1）和纳米材料（中国专利：2007, ZL200710051293.6; 中国专利：2006, ZL200610124866.9; Food Sci Biotechnol, 2005, 14(1): 112～116；Boca Raton: CRC Press, 2005: 289～309；Biomacromolecules, 2006, 7(6), 1700～1706；J Appl Poly Sci, 2007, 104(5): 3367～3377）均在一定程度上提高了塑料的强度，但是塑料的断裂伸长率并不能得到提高，甚至会有所降低（J. Appl. Polym. Sci., 2003, 89, 1685-1689），使大豆蛋白可降解塑料的实际应用受到限制。
发明内容
本发明的目的正是针对上述现有技术所存在的问题而提供一种具有较高抗水性同时具有一定拉伸强度和断裂伸长率的大豆分离蛋白/淀粉可生物降解塑料及其制备方法，其主要特点是大豆蛋白和淀粉经过改性提高蛋白塑料的抗水性能，经过增塑提高蛋白塑料的加工性能和力学性能（拉伸强度和断裂伸长率）。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明的大豆分离蛋白/淀粉可生物降解塑料包括下述重量份数比的原料，其中：改性大豆分离蛋白/淀粉混合物100份、增塑剂10-30份、水10-30份；所述改性大豆分离蛋白/淀粉混合物是由以下重量份数比的原料混合而成：大豆分离蛋白75-95份、淀粉5-25份、丁二酸酐10-50份。
本发明所述增塑剂取自甘油、乙二醇或1,2-丙二醇中的任意一种。
本发明的大豆分离蛋白/淀粉可生物降解塑料的制备方法包括以下步骤：
a、按重量份数比取大豆分离蛋白、淀粉，分散于大豆分离蛋白和淀粉重量之和三倍重量的环氧氯丙烷（可以循环利用）中，机械搅拌使大豆分离蛋白、淀粉分散均匀后，按重量份数比加入丁二酸酐，搅拌10-50分钟，反应完毕后抽滤、自然晾干、得到改性大豆分离蛋白/淀粉混合物备用；
b、按重量份数比将增塑剂与水混合后加入到步骤a所得到的改性大豆分离蛋白/淀粉混合物中，快速搅拌成均匀蓬松状的混合物，将混合物置于模具中，在90-130℃成型温度和5-25Mpa的成型压力下，热压5-25分钟，热制品在5-25Mpa压力下室温冷却成型，即得大豆分离蛋白/淀粉可生物降解塑料。
本发明的有益效果如下：
（1）本发明使用的原料大豆分离蛋白和淀粉都是可再生资源，具有取之不尽用之不竭的优点；
（2）本发明的大豆分离蛋白/淀粉可生物降解塑料，在自然条件下可被微生物降解，不污染环境；
（3）本发明的大豆分离蛋白/淀粉可生物降解塑料，大豆分离蛋白和淀粉经过适量的丁二酸酐改性，热压成型之后极大提高了塑料的抗水性能，具有实用性；
（4）本发明的大豆分离蛋白/淀粉可生物降解塑料采用热压加工工艺，生产工艺简单，便于操作；
（5）淀粉的加入提高了材料的断裂伸长率，降低了材料的成本。
具体实施方式
本发明以下将结合实施例作进一步描述，但并不限制本发明。
实施例1
a、按重量份数比取大豆分离蛋白80 kg、淀粉20 kg，分散于300kg环氧氯丙烷（可以循环利用）中，机械搅拌使大豆分离蛋白、淀粉分散均匀后，加入丁二酸酐35 kg，搅拌30分钟，反应完毕后抽滤、自然晾干、得到改性大豆分离蛋白/淀粉混合物备用；
b、按重量份数比取甘油20kg与水6kg混合后加入到步骤a所得到的改性大豆分离蛋白/淀粉混合物中，快速搅拌成均匀蓬松状的混合物，将混合物置于平板硫化机的平板模具中，在120℃成型温度和15Mpa的成型压力下，热压15分钟，热制品在15Mpa压力下室温冷却成型，得到大豆分离蛋白/淀粉可生物降解塑料产品（片材）。制得的片材的力学性能和抗水性能见表1。
实施例2
a、按重量份数比取大豆分离蛋白85 kg、淀粉15 kg，分散于300kg环氧氯丙烷（可以循环利用）中，机械搅拌使大豆分离蛋白、淀粉分散均匀后，加入丁二酸酐30 kg，搅拌30分钟，反应完毕后抽滤、自然晾干、得到改性大豆分离蛋白/淀粉混合物备用；
b、按重量份数比取乙二醇20kg与水6kg混合后加入到步骤a所得到的改性大豆分离蛋白/淀粉混合物中，快速搅拌成均匀蓬松状的混合物，将混合物置于平板硫化机的平板模具中，在120℃成型温度和15Mpa的成型压力下，热压15分钟，热制品在15Mpa压力下室温冷却成型，得到大豆分离蛋白/淀粉可生物降解塑料产品（片材）。制得的片材的力学性能和抗水性能见表1。
实施例3
a、按重量份数比取大豆分离蛋白85 kg、淀粉15 kg，分散于300kg环氧氯丙烷（可以循环利用）中，机械搅拌使大豆分离蛋白、淀粉分散均匀后，加入丁二酸酐30 kg，搅拌30分钟，反应完毕后抽滤、自然晾干、得到改性大豆分离蛋白/淀粉混合物备用；
b、按重量份数比取1,2-丙二醇20kg与水6kg混合后加入到步骤a所得到的改性大豆分离蛋白/淀粉混合物中，快速搅拌成均匀蓬松状的混合物，将混合物置于平板硫化机的平板模具中，在120℃成型温度和15Mpa的成型压力下，热压15分钟，热制品在15Mpa压力下室温冷却成型，得到大豆分离蛋白/淀粉可生物降解塑料产品（片材）。制得的片材的力学性能和抗水性能见表1。
表1 大豆分离蛋白/淀粉可生物降解塑料的力学性能和吸水性能
表1中大豆分离蛋白/淀粉塑料样品性能的测试方法：力学性能按照GB/T 1040-92在深圳新三思计量技术有限公司的CMT-0104型微机控制电子万能试验机进行测定，拉伸速度为50mm/min；抗水性能按照GB/T 1034-1998 方法2进行测定（抗水性能用吸水率来表示，吸水率越低抗水性能越好）。
由表1可知，本发明的大豆分离蛋白/淀粉塑料，其抗水性能得到了很大提高，同时其断裂伸长率也明显高于纯大豆蛋白塑料。
实施例4
a、按重量份数比取大豆分离蛋白85 kg、淀粉15 kg，分散于300kg环氧氯丙烷（可以循环利用）中，机械搅拌使大豆分离蛋白、淀粉分散均匀后，加入10kg丁二酸酐，搅拌30分钟，反应完毕后抽滤、自然晾干、得到改性大豆分离蛋白/淀粉混合物备用；
b、按重量份数比取1,2-丙二醇20kg与水6kg混合后加入到步骤a所得到的改性大豆分离蛋白/淀粉混合物中，快速搅拌成均匀蓬松状的混合物，将混合物置于平板硫化机的平板模具中，在120℃成型温度和15Mpa的成型压力下，热压15分钟，热制品在15Mpa压力下室温冷却成型，得到大豆分离蛋白/淀粉可生物降解塑料产品（片材）。
实施例5
a、按重量份数比取大豆分离蛋白85 kg、淀粉15 kg，分散于300kg环氧氯丙烷（可以循环利用）中，机械搅拌使大豆分离蛋白、淀粉分散均匀后，加入30kg丁二酸酐，搅拌30分钟，反应完毕后抽滤、自然晾干、得到改性大豆分离蛋白/淀粉混合物备用；
b、按重量份数比取乙二醇20kg与水2kg混合后加入到步骤a所得到的改性大豆分离蛋白/淀粉混合物中，快速搅拌成均匀蓬松状的混合物，将混合物置于平板硫化机的平板模具中，在120℃成型温度和15Mpa的成型压力下，热压15分钟，热制品在15Mpa压力下室温冷却成型，得到大豆分离蛋白/淀粉可生物降解塑料产品（片材）。
实施例6
a、按重量份数比取大豆分离蛋白85 kg、淀粉15 kg，分散于300kg环氧氯丙烷（可以循环利用）中，机械搅拌使大豆分离蛋白、淀粉分散均匀后，加入30kg丁二酸酐，搅拌30分钟，反应完毕后抽滤、自然晾干、得到改性大豆分离蛋白/淀粉混合物备用；
b、按重量份数比取乙二醇10kg与水6kg混合后加入到步骤a所得到的改性大豆分离蛋白/淀粉混合物中，快速搅拌成均匀蓬松状的混合物，将混合物置于平板硫化机的平板模具中，在120℃成型温度和15Mpa的成型压力下，热压15分钟，热制品在15Mpa压力下室温冷却成型，得到大豆分离蛋白/淀粉可生物降解塑料产品（片材）。
上述实施例中的大豆分离蛋白和淀粉为市售产品，水为自来水，丁二酸酐、环氧氯丙烷和甘油、乙二醇、1,2-丙二醇为分析纯。
Claims (3)
1.一种大豆分离蛋白/淀粉可生物降解塑料，其特征在于：所述可生物降解塑料包括下述重量份数比的原料，其中：改性大豆分离蛋白/淀粉混合物100份、增塑剂10-30份、水10-30份；所述改性大豆分离蛋白/淀粉混合物是由以下重量份数比的原料混合而成：大豆分离蛋白75-95份、淀粉5-25份、丁二酸酐10-50份。
2.根据权利要求1所述的大豆分离蛋白/淀粉可生物降解塑料，其特征在于：所述增塑剂取自甘油、乙二醇或1,2-丙二醇中的任意一种。
3.一种用于制备权利要求1所述的大豆分离蛋白/淀粉可生物降解塑料的方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：
a、按重量份数比取大豆分离蛋白、淀粉，分散于大豆分离蛋白和淀粉重量之和三倍重量的环氧氯丙烷中，机械搅拌使大豆分离蛋白、淀粉分散均匀后，按重量份数比加入丁二酸酐，搅拌10-50分钟，反应完毕后抽滤、自然晾干、得到改性大豆分离蛋白/淀粉混合物备用；
b、按重量份数比将增塑剂与水混合后加入到步骤a所得到的改性大豆分离蛋白/淀粉混合物中，快速搅拌成均匀蓬松状的混合物，将混合物置于模具中，在90-130℃成型温度和5-25Mpa的成型压力下，热压5-25分钟，热制品在5-25Mpa压力下室温冷却成型，即得大豆分离蛋白/淀粉可生物降解塑料。
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| CN103694713A (zh) * | 2013-11-29 | 2014-04-02 | 南宁市日建塑料包装有限责任公司 | 一种可生物降解蛋白塑料的制备方法 |
| CN111875854A (zh) * | 2020-08-06 | 2020-11-03 | 蔡伟华 | 一种环保易降解的塑料及其制备方法 |
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