CN1284829C - 改性大豆蛋白塑料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种改性大豆蛋白塑料，由下法制得：将阴离子水性聚氨酯与大豆蛋白混合，加入硅酸钠，搅拌10-30min，然后倒入聚四氟乙烯模具，放进烘箱于50±10℃加热固化10-24h得到固态混合物；将固态混合物于0.4～0.5M乙酸水溶液浸泡10-24h，干燥后在饱和食盐水蒸汽环境下室温存放3-6天，固态混合物在115-120℃和5-20MPa条件下热压得到纳米SiO2改性大豆蛋白塑料。该材料含有(SiO2·mH2O)纳米粒子，具有较好的力学性能(拉伸强度和断裂伸长率)和抗水性。
Description
技术领域
本发明涉及一种改性大豆蛋白塑料及其制备方法，具体地说就是用原位纳米粒子改性大豆蛋白塑料制备新的纳米改性蛋白质塑料，属于纳米材料化学领域，也属于天然高分子领域。
背景技术
由于不可再生石油资源日益消耗和基于石油化工原料的合成高分子材料制成品的广泛使用而造成环境污染日益严重，因此可再生资源一天然高分子的开发和利用越来越受到人们的重视。近年，由大豆分离大豆蛋白质为原料的新兴“工业蛋白塑料工业”日益引人注目。大豆蛋白塑料对水的敏感性限制了大豆蛋白塑料的开发和应用，为了解决这一缺点通常采用酸调、交联、填充或共混等改性方法。大豆蛋白本身的许多活性基团易于发生交联改性，采用甲醛或乙二醛交联能有效地抑制材料的吸水性，但是经3-氯-1，2环氧丙烷、戊二醛、脂肪酸/醋酸酐等交联改性的材料却反而使吸水性稍有升高。(Otaigbe J U，Adams D O：“Bioabsorbale Soy Protein Plastics Composites：Effects of Polyphosphate Fillers on WaterAbsorption and Mechanical Properties”.J.Environ.Polym.Degrad.，1997，5：199.)
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种改性大豆蛋白塑料及其制备方法，这种塑料应具有较好的力学性能(拉伸强度和断裂伸长率)和抗水性。
本发明提供的技术方案是：一种改性大豆蛋白塑料，由下法制得：将28-38wt％的阴离子水性聚氨酯与56-68wt％的大豆分离蛋白质混合，加入4-8wt％的硅酸钠，搅拌10-30min，然后倒入聚四氟乙烯模具，放进烘箱于50±10℃加热固化10-24h得到固态混合物；将固态混合物于0.4～0.5M乙酸水溶液浸泡10-24h，干燥后在饱和食盐水蒸汽环境下室温存放3-6天，固态混合物在115-120℃和5-20MPa条件下热压得到改性大豆蛋白塑料。
本发明还提供了制备上述改性大豆蛋白塑料的方法：将28-38wt％的阴离子水性聚氨酯与56-68wt％的大豆分离蛋白质，加入4-8wt％的硅酸钠，搅拌10-30min，然后倒入聚四氟乙烯模具，放进烘箱于50±10℃加热固化10-24h得到固态混合物；将固态混合物于0.4～0.5M乙酸(HOAc)水溶液浸泡10-24h，干燥后在饱和食盐水蒸汽环境下室温存放3-6天，固态混合物在115-120℃和5-20MPa条件下热压得到改性大豆蛋白塑料。
上述改性大豆蛋白塑料可用于可生物降解的绿色材料，如一次性餐具、食品包装、工业用复合材料。
本发明的改性大豆蛋白塑料，利用水性聚氨酯和大豆分离蛋白这些价廉的再生资源，通过简单工艺制得，而且具有可生物降解性，有利于环保；同时可以增加水性聚氨酯和大豆分离蛋白产品的附加值，具有重要经济价值。本发明可以通过调节水性聚氨酯的含量、硅酸钠的含量得到不同力学性能的材料，其科技含量高，具有创新性。本发明的含有适量水性聚氨酯的大豆蛋白塑料在拉伸强度和断裂伸长率两个力学性能指标上可以同时得到提高，性能突出，制得的改性大豆蛋白塑料中含有(SiO2·mH2O)粒子，这种粒子是以纳米级(粒子半径＜100nm)存在于改性大豆蛋白塑料。本发明的改性大豆蛋白塑料具有较低的吸水性和优良的抗水性，解决了长期困扰大豆蛋白塑料实际应用的难题，因此有显著的技术进步。
附图说明
附图为本发明制得的改性大豆蛋白塑料片材的扫描电镜图。
具体实施方式
实施例1：改性大豆蛋白塑料，其基本组成为：28％阴离子水性聚氨酯、68％大豆分离蛋白质、4％硅酸钠，以上百分比为质量百分比。
将阴离子水性聚氨酯(固含量20wt％，膜的邵氏硬度10～20度，老河口皮化公司)与大豆分离蛋白(湖北省云梦龙云蛋白食品有限公司)按上述比例机械混合，按计量加入硅酸钠后搅拌0.5h，然后将混液倒入聚四氟乙烯模具，放进烘箱于50±10℃加热固化20h得到固态混合物。将固态混合物置于0.4～0.5M乙酸(HOAc)水溶液中浸泡24h，干燥后在饱和食盐水蒸汽环境下室温存放6天，固态混合物在115-120℃和10MPa条件下热压5-10min制成厚度为0.3mm试片。试片的性能见附表1。
实施例2：改性大豆蛋白塑料，其基本组成为：32％阴离子水性聚氨酯、62％大豆分离蛋白质、6％硅酸钠，以上百分比为质量百分比。
将阴离子水性聚氨酯(固含量20wt％，膜的邵氏硬度10～20度，老河口皮化公司)与大豆分离蛋白(湖北省云梦龙云蛋白食品有限公司)按上述比例机械混合，按计量加入硅酸钠后搅拌20min，然后将混液倒入聚四氟乙烯模具，放进烘箱于50±10℃加热固化20h得到固态混合物。将固态混合物置于0.4～0.5M乙酸(HOAc)水溶液中浸泡10h，干燥后在饱和食盐水蒸汽环境下室温存放4天，固态混合物在115-120℃和20MPa条件下热压5-10min制成厚度为0.3mm试片。试片的性能见附表1。
实施例3：改性大豆蛋白塑料，其基本组成为：36％阴离子水性聚氨酯、56％大豆分离蛋白质、8％硅酸钠，以上百分比为质量百分比。
将阴离子水性聚氨酯(固含量10wt％，膜的邵氏硬度10～20度，老河口皮化公司)与大豆分离蛋白(湖北省云梦龙云蛋白食品有限公司)按上述比例机械混合，按计量加入硅酸钠后搅拌15min，然后将混液倒入聚四氟乙烯模具，放进烘箱于50±10℃加热固化12h得到固态混合物。将固态混合物置于0.4～0.5M乙酸(HOAc)水溶液中浸泡20h，干燥后在饱和食盐水蒸汽环境下室温存放5天，固态混合物在115-120℃和15MPa条件下热压5-10min制成厚度为0.3mm试片。试片的性能见附表1。
附表1改性大豆分离蛋白塑料的力学性能、吸水性和抗水性
| 编号 | 硅酸钠 | 力学性能 | 吸水性(％) | |
| 抗张强度(MPa) | 断裂伸长率(％) | |||
| 实施例1 | 4％ | 22±2 | 35±5 | 26±2 |
| 实施例2 | 6％ | 25±2 | 40±5 | 31±2 |
| 实施例3 | 8％ | 20±2 | 40±5 | 49±2 |
以上数据的测试如下：力学性能参照ISO6239-1986(E)标准在深圳新三思测试仪器公司的CMT6503仪器上测得，拉伸速率为50mm/min；吸水性测试为24小时后片材的含水质量与初始干态质量之比。
本发明制得的改性大豆蛋白塑料中含有(SiO2·mH2O)粒子是以纳米级(粒子半径＜100nm)存在于改性大豆蛋白塑料(参见附图)。
Claims (2)
1.一种改性大豆蛋白塑料，由下法制得：将28-38wt％的阴离子水性聚氨酯与56-68wt％的大豆分离蛋白质混合，加入4-8wt％的硅酸钠，搅拌10-30min，然后倒入聚四氟乙烯模具，放进烘箱于50±10℃加热固化10-24h得到固态混合物；将固态混合物于0.4～0.5M乙酸水溶液浸泡10-24h，干燥后在饱和食盐水蒸汽环境下室温存放3-6天，固态混合物在115-120℃和5-20MPa条件下热压得到改性大豆蛋白塑料。
2.权利要求1所述改性大豆蛋白塑料的制备方法，其特征是：将28-38wt％的阴离子水性聚氨酯与56-68wt％的大豆分离蛋白质混合，加入4-8wt％的硅酸钠，搅拌10-30min，然后倒入聚四氟乙烯模具，放进烘箱于50±10℃加热固化10-24h得到固态混合物；将固态混合物于0.4～0.5M乙酸水溶液浸泡10-24h，干燥后在饱和食盐水蒸汽环境下室温存放3-6天，固态混合物在115-120℃和5-20MPa条件下热压得到改性大豆蛋白塑料。
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