CN107903637A - 一种阻燃蛋白塑料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种阻燃蛋白塑料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种阻燃蛋白塑料及其制备方法和应用，该蛋白塑料，按照重量份的原料包括：大豆分离蛋白35‑45份、瓜尔豆胶11‑19份、二甲基亚砜8‑16份、麦饭石20‑30份、乙二酸3‑7份、乙酸乙酯33‑41份。将麦饭石研磨、加入二甲基亚砜溶液，升温至82‑85℃并在该温度下密封搅拌处理1.8‑2h，升温至118‑120℃并加入乙二酸溶液，再在该温度下继续密封搅拌，然后进行超声、离心分离取上清液，烘干后洗涤、烘干制得混合物A；将混合物A与大豆分离蛋白、瓜尔豆胶混合均匀，再加入乙酸乙酯搅拌、热压成型即得。本发明采用上述原料及制备工艺制得的蛋白塑料，具有优异的抑菌、阻燃等效果，还具有更好的拉伸强度和断裂伸长率。本发明可完全降解，使用寿命长。

Description

一种阻燃蛋白塑料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及塑料技术领域，具体是一种阻燃蛋白塑料及其制备方法和应用。
背景技术
塑料作为使用极为广泛的材料之一，在日常生活中必不可少，其可塑性、稳定性和经济实用性为人们带来便利的同时，也造成废弃塑料制品——即“白色垃圾”对环境的严重污染。以化石燃料为原料制备的合成塑料由于自身重复利用性差、环境降解速率慢，会带来严重的环境污染问题。同时全球能源危机，化石燃料资源日趋枯竭，也为合成塑料的发展敲响了警钟。可生物降解塑料能够在微生物的作用下，完全分解为低分子化合物。其制品贮存运输方便，应用范围广，不但可以用于农用地膜、包装袋，而且广泛适用于医药领域。
在可生物降解材料中，大豆分离蛋白这一大豆制油后副产物，具有产量大、分布广和可再生等优点，目前已被应用于塑料、粘合剂和涂料等领域。纯大豆蛋白塑料存在较低的热、力学性能和较差的抗水性等。现有对其进行改性等制得的塑料依然存在脆性大、抗拉强度低、吸水性低等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种阻燃蛋白塑料及其制备方法和应用，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种阻燃蛋白塑料，按照重量份的原料包括：大豆分离蛋白35-45份、瓜尔豆胶11-19份、二甲基亚砜8-16份、麦饭石20-30份、乙二酸3-7份、乙酸乙酯33-41份。
作为本发明进一步的方案：所述阻燃蛋白塑料，按照重量份的原料包括：大豆分离蛋白38-42份、瓜尔豆胶13-17份、二甲基亚砜10-14份、麦饭石22-28份、乙二酸4-6份、乙酸乙酯35-39份。
作为本发明进一步的方案：所述阻燃蛋白塑料，按照重量份的原料包括：大豆分离蛋白40份、瓜尔豆胶15份、二甲基亚砜12份、麦饭石25份、乙二酸5份、乙酸乙酯37份。
一种阻燃蛋白塑料的制备方法，包括以下步骤：
1)将二甲基亚砜与其质量10-12倍的去离子水混合，制得二甲基亚砜溶液；将乙二酸与其质量15-16倍的去离子水混合，制得乙二酸溶液；
2)将麦饭石研磨、过120-150目筛，然后加入二甲基亚砜溶液，升温至82-85℃并在该温度下密封搅拌处理1.8-2h，升温至118-120℃并加入乙二酸溶液，再在该温度下继续密封搅拌45-50min，然后进行超声处理45-50min，离心分离取上清液，烘干后洗涤、烘干制得混合物A；
3)将混合物A与大豆分离蛋白、瓜尔豆胶混合均匀，再加入乙酸乙酯搅拌30-40min，然后升温至70-72℃并在该温度下搅拌处理40-50min，制得混合物B；
4)将混合物B热压成型即得蛋白塑料。
作为本发明进一步的方案：步骤2)中，搅拌速度为220-250r/min。
作为本发明进一步的方案：步骤2)中，离心转速为3000r/min，离心时间为5-10min。
作为本发明进一步的方案：步骤2)中，超声功率为600W。
作为本发明进一步的方案：步骤3)中，搅拌速度为150-180r/min。
作为本发明进一步的方案：步骤4)中，热压温度为155℃，热压时间为4min，热压压力为18MPa。
本发明另一目的是提供所述蛋白塑料在餐饮塑料中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明采用上述原料及制备工艺制得的蛋白塑料，具有优异的抑菌、阻燃等效果，还具有更好的拉伸强度和断裂伸长率。本发明可完全降解成二氧化碳和水，不会对环境产生危害，在不少于75天后才完全降解，使用寿命长。本发明制备工艺简单，易控制，适于工业化生产。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明实施例中，一种阻燃蛋白塑料，包括以下原料：大豆分离蛋白35kg、瓜尔豆胶11kg、二甲基亚砜8kg、麦饭石20kg、乙二酸3kg、乙酸乙酯33kg。
将二甲基亚砜与其质量10倍的去离子水混合，制得二甲基亚砜溶液；将乙二酸与其质量15倍的去离子水混合，制得乙二酸溶液。将麦饭石研磨、过120目筛，然后加入二甲基亚砜溶液，升温至82℃并在该温度下密封搅拌处理1.8h，升温至118℃并加入乙二酸溶液，再在该温度下继续密封搅拌45min，然后进行超声处理45min，超声功率为600W，离心分离取上清液，烘干后洗涤、烘干制得混合物A；其中搅拌速度为220r/min，离心转速为3000r/min，离心时间为5min。将混合物A与大豆分离蛋白、瓜尔豆胶混合均匀，再加入乙酸乙酯搅拌30min，然后升温至70℃并在该温度下搅拌处理40min，制得混合物B；搅拌速度为150r/min。将混合物B热压成型即得蛋白塑料，热压温度为155℃，热压时间为4min，热压压力为18MPa。
实施例2
本发明实施例中，一种阻燃蛋白塑料，包括以下原料：大豆分离蛋白45kg、瓜尔豆胶19kg、二甲基亚砜16kg、麦饭石30kg、乙二酸7kg、乙酸乙酯41kg。
将二甲基亚砜与其质量12倍的去离子水混合，制得二甲基亚砜溶液；将乙二酸与其质量16倍的去离子水混合，制得乙二酸溶液。将麦饭石研磨、过150目筛，然后加入二甲基亚砜溶液，升温至85℃并在该温度下密封搅拌处理2h，升温至120℃并加入乙二酸溶液，再在该温度下继续密封搅拌50min，然后进行超声处理50min，超声功率为600W，离心分离取上清液，烘干后洗涤、烘干制得混合物A；其中搅拌速度为250r/min，离心转速为3000r/min，离心时间为10min。将混合物A与大豆分离蛋白、瓜尔豆胶混合均匀，再加入乙酸乙酯搅拌40min，然后升温至72℃并在该温度下搅拌处理50min，制得混合物B；搅拌速度为180r/min。将混合物B热压成型即得蛋白塑料，热压温度为155℃，热压时间为4min，热压压力为18MPa。
实施例3
本发明实施例中，一种阻燃蛋白塑料，包括以下原料：大豆分离蛋白38kg、瓜尔豆胶13kg、二甲基亚砜10kg、麦饭石22kg、乙二酸4kg、乙酸乙酯35kg。
将二甲基亚砜与其质量11倍的去离子水混合，制得二甲基亚砜溶液；将乙二酸与其质量16倍的去离子水混合，制得乙二酸溶液。将麦饭石研磨、过150目筛，然后加入二甲基亚砜溶液，升温至85℃并在该温度下密封搅拌处理2h，升温至120℃并加入乙二酸溶液，再在该温度下继续密封搅拌50min，然后进行超声处理50min，超声功率为600W，离心分离取上清液，烘干后洗涤、烘干制得混合物A；其中搅拌速度为250r/min，离心转速为3000r/min，离心时间为10min。将混合物A与大豆分离蛋白、瓜尔豆胶混合均匀，再加入乙酸乙酯搅拌35min，然后升温至71℃并在该温度下搅拌处理50min，制得混合物B；搅拌速度为180r/min。将混合物B热压成型即得蛋白塑料，热压温度为155℃，热压时间为4min，热压压力为18MPa。
实施例4
本发明实施例中，一种阻燃蛋白塑料，包括以下原料：大豆分离蛋白42kg、瓜尔豆胶17kg、二甲基亚砜14kg、麦饭石28kg、乙二酸6kg、乙酸乙酯39kg。
将二甲基亚砜与其质量11倍的去离子水混合，制得二甲基亚砜溶液；将乙二酸与其质量16倍的去离子水混合，制得乙二酸溶液。将麦饭石研磨、过150目筛，然后加入二甲基亚砜溶液，升温至85℃并在该温度下密封搅拌处理2h，升温至120℃并加入乙二酸溶液，再在该温度下继续密封搅拌50min，然后进行超声处理50min，超声功率为600W，离心分离取上清液，烘干后洗涤、烘干制得混合物A；其中搅拌速度为250r/min，离心转速为3000r/min，离心时间为10min。将混合物A与大豆分离蛋白、瓜尔豆胶混合均匀，再加入乙酸乙酯搅拌35min，然后升温至71℃并在该温度下搅拌处理50min，制得混合物B；搅拌速度为180r/min。将混合物B热压成型即得蛋白塑料，热压温度为155℃，热压时间为4min，热压压力为18MPa。
实施例5
本发明实施例中，一种阻燃蛋白塑料，包括以下原料：大豆分离蛋白40kg、瓜尔豆胶15kg、二甲基亚砜12kg、麦饭石25kg、乙二酸5kg、乙酸乙酯37kg。
将二甲基亚砜与其质量11倍的去离子水混合，制得二甲基亚砜溶液；将乙二酸与其质量16倍的去离子水混合，制得乙二酸溶液。将麦饭石研磨、过150目筛，然后加入二甲基亚砜溶液，升温至85℃并在该温度下密封搅拌处理2h，升温至120℃并加入乙二酸溶液，再在该温度下继续密封搅拌50min，然后进行超声处理50min，超声功率为600W，离心分离取上清液，烘干后洗涤、烘干制得混合物A；其中搅拌速度为250r/min，离心转速为3000r/min，离心时间为10min。将混合物A与大豆分离蛋白、瓜尔豆胶混合均匀，再加入乙酸乙酯搅拌35min，然后升温至71℃并在该温度下搅拌处理50min，制得混合物B；搅拌速度为180r/min。将混合物B热压成型即得蛋白塑料，热压温度为155℃，热压时间为4min，热压压力为18MPa。
对比例1
除不含有二甲基亚砜外，其原料及制备工艺与实施例5一致。
对比例2
只有麦饭石，其制备工艺与实施例5一致。
对比例3
只有麦饭石、二甲基亚砜，其制备工艺与实施例5一致。
对比例4
将各原料直接混合，加入实施例5添加的其它物质，升温至71℃并在该温度下搅拌处理50min，制得混合物B；搅拌速度为180r/min。将混合物B热压成型即得蛋白塑料，热压温度为155℃，热压时间为4min，热压压力为18MPa。各原料的添加量与实施例5一致。
实施例6
对实施例1-5及对比例1-4进行性能对比实验，对照组选用市售某款大豆蛋白塑料，实验数据如表1所示。抑菌率测试时的细菌种类为金黄色葡萄球菌、链球菌。
表1
对比例2-3的产品短时间内降解，属于可燃物质。本发明采用上述原料及制备工艺制得的蛋白塑料，发生了协同作用，具有优异的抑菌、阻燃等效果，还具有更好的拉伸强度和断裂伸长率。本发明和对照组均可完全降解成二氧化碳和水，不会对环境产生危害，但本发明在不少于75天后才完全降解，大大超过了对照组，延长本发明的使用寿命。本发明实施例1-5吸水性低于4.2％，对比例1-4都高于15％，对照组高于10％。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种阻燃蛋白塑料，其特征在于，按照重量份的原料包括：大豆分离蛋白35-45份、瓜尔豆胶11-19份、二甲基亚砜8-16份、麦饭石20-30份、乙二酸3-7份、乙酸乙酯33-41份。
2.根据权利要求1所述的阻燃蛋白塑料，其特征在于，按照重量份的原料包括：大豆分离蛋白38-42份、瓜尔豆胶13-17份、二甲基亚砜10-14份、麦饭石22-28份、乙二酸4-6份、乙酸乙酯35-39份。
3.根据权利要求1所述的阻燃蛋白塑料，其特征在于，按照重量份的原料包括：大豆分离蛋白40份、瓜尔豆胶15份、二甲基亚砜12份、麦饭石25份、乙二酸5份、乙酸乙酯37份。
4.一种如权利要求1-3任一所述的阻燃蛋白塑料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）将二甲基亚砜与其质量10-12倍的去离子水混合，制得二甲基亚砜溶液；将乙二酸与其质量15-16倍的去离子水混合，制得乙二酸溶液；
2）将麦饭石研磨、过120-150目筛，然后加入二甲基亚砜溶液，升温至82-85℃并在该温度下密封搅拌处理1.8-2h，升温至118-120℃并加入乙二酸溶液，再在该温度下继续密封搅拌45-50min，然后进行超声处理45-50min，离心分离取上清液，烘干后洗涤、烘干制得混合物A；
3）将混合物A与大豆分离蛋白、瓜尔豆胶混合均匀，再加入乙酸乙酯搅拌30-40min，然后升温至70-72℃并在该温度下搅拌处理40-50min，制得混合物B；
4）将混合物B热压成型即得蛋白塑料。
5.根据权利要求4所述的阻燃蛋白塑料的制备方法，其特征在于，步骤2）中，搅拌速度为220-250r/min。
6.根据权利要求4所述的阻燃蛋白塑料的制备方法，其特征在于，步骤2）中，离心转速为3000r/min，离心时间为5-10min。
7.根据权利要求4所述的阻燃蛋白塑料的制备方法，其特征在于，步骤2）中，超声功率为600W。
8.根据权利要求4所述的阻燃蛋白塑料的制备方法，其特征在于，步骤3）中，搅拌速度为150-180r/min。
9.根据权利要求4所述的阻燃蛋白塑料的制备方法，其特征在于，步骤4）中，热压温度为155℃，热压时间为4min，热压压力为18MPa。
10.如权利要求1-3任一所述的蛋白塑料在餐饮塑料中的应用。
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