CN1583884A - 一种水性聚氨酯改性的大豆蛋白质塑料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种改性大豆蛋白质塑料及其制备方法，其基本组成为：10－40％阴离子水性聚氨酯、60－90％水性大豆分离蛋白质，以上百分比为质量百分比。其制备方法为：将阴离子水性聚氨酯，水性大豆分离蛋白质按一定比例机械混合，干燥制得固体混合试样，置于乙酸(HOAc)水溶液浸泡，干燥后在饱和食盐水蒸汽环境下室温存放一周，热压得到塑料片材。该材料不仅生产工艺简单、无污染，而且具有良好的力学性能、较低的吸水率和较高的防水性，与甘油增塑大豆蛋白质塑料相比，力学强度增加3倍，吸水率降低到1/6。因此该复合材料是一种具有发展潜力的可生物降解新型绿色材料。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有可生物降解的改性大豆蛋白质塑料及其制备方法，属于高分子材料化学领域，也属于生态环境领域。
背景技术
由于不可再生资源的日益消耗和基于石油化工原料的合成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—天然高分子的开发和利用越来越受到人们的重视。近年来以大豆分离蛋白质为原料的新兴“工业蛋白塑料工业”方兴未艾，其主要研究与开发集中在通过热压成型制备大豆蛋白质塑料(Rakesh Kumar，VeenaChoudhary，Saroj Mishra，I.K.Varma，Bo Mattiason.Adhesives and plastics based onsoy protein products，Industrial Crops and Products 16(2002)155-172)。但是，大豆蛋白质塑料由于本身具有脆性大、不耐水的缺点，其实际应用受到限制。
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质塑料及其制备方法，这种塑料应具有较好的力学性能(拉伸强度和断裂伸长率)、耐水性、透光性和热稳定性。
本发明提供的技术方案是，一种水性聚氨酯改性的大豆蛋白质塑料，其基本组成为：10-40％阴离子水性聚氨酯、60-90％水性大豆分离蛋白质，以上百分比为质量百分比。
本发明还提供了上述水性聚氨酯改性的大豆蛋白质塑料的制备方法：将阴离子水性聚氨酯，水性大豆分离蛋白质按质量比为10～40∶60～90的比例混合在一起搅拌0.5h，在聚四氟乙烯模具上流延并于50±10℃干燥24h后，放入0.5M乙酸(HOAc)水溶液浸泡24 h并于50℃干燥1h，在饱和食盐水蒸汽环境下室温存放一周最后，样品在20MPa和110-130℃下热压10min制成0.3mm厚的试片。
上述改性大豆蛋白质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。
本发明的改性大豆分离蛋白质塑料，利用水性聚氨酯和大豆分离蛋白质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质产品的附加值，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、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质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、具有实用性。本发明的水性聚氨酯改性的大豆蛋白质塑料具有较低的吸水性、优良的耐水性、较好的透光性和热稳定性，解决了长期困扰大豆蛋白质塑料实际应用的难题，因此有显著的技术进步。
该材料不仅生产工艺简单、无污染，而且具有良好的力学性能、较低的吸水率和较高的防水性，与甘油增塑大豆蛋白质塑料相比，力学强度增加3倍，吸水率降低到1/6。因此该复合材料是一种具有发展潜力的可生物降解新型绿色材料。
具体实施方式
实施例1：一种水性聚氨酯改性的大豆蛋白质塑料，其基本组成为：20％阴离子水性聚氨酯、80％水性大豆分离蛋白质，以上百分比为质量百分比，编号为M20。
实施例2：一种水性聚氨酯改性的大豆蛋白质塑料，其基本组成为：40％阴离子水性聚氨酯、60％水性大豆分离蛋白质，以上百分比为质量百分比，编号为M40。
实施例3：一种水性聚氨酯改性的大豆蛋白质塑料，其基本组成为：30％阴离子水性聚氨酯、70％水性大豆分离蛋白质，以上百分比为质量百分比。
将阴离子水性聚氨酯(20wt％，膜的邵氏硬度：10～20度，老河口皮化公司)与水性大豆分离蛋白质(湖北省云梦龙云蛋白食品有限公司)按2∶8、3∶7、4∶6比例混合搅拌0.5h，在聚四氟乙烯模具上流延，入烘箱于50℃干燥20～30h制得固体混合试样，再把固体混合试样放入0.5M乙酸(HOAc)水溶液浸泡24h，取出把试片放入烘箱于50℃干燥1h，在饱和食盐水蒸汽环境下室温存放一周，最后样品在20MPa和110-130℃下热压10min制成0.3mm厚的试片，试片的性能见附表1。
表中数据的测试如下：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(WH2O)测试为24小时后片材的含水质量与初始干态质量之比；耐水性(Ro)为水浸泡4小时后湿态与干态的抗张强度之比。
附表1：水性聚氨酯改性大豆分离蛋白质塑料的力学性能、透光性、吸水性和耐水性
| 编号 | 水性聚氨酯与大豆分离蛋白质的质量比 | 力学性能 | 吸水性WH2O(％) | 耐水性Ro(％) | 透光率Tr(％) | |
| 抗张强度σb(MPa) | 断裂伸长率εb(％) | |||||
| SPI | 0∶10 | 22.5±0.1 | 10±2 | 38.7±0.5 | - | 54.5 |
| M20 | 2∶8 | 17.0±0.1 | 47±2 | 32.2±0.5 | 0.40±0.01 | 66.7 |
| M40 | 4∶6 | 12.0±0.1 | 139±2 | 27.0±0.5 | 0.45±0.01 | 73.4 |
| WPU | 10∶0 | 1.5±0.1 | 1750±2 | 14.6±0.5 | - | 77.2 |
注：SPI为纯的大豆蛋白质塑料，WPU为纯的水性聚氨酯。
Claims (2)
1.一种水性聚氨酯改性的大豆蛋白质塑料，其特征在于：它的基本组成为10～40％阴离子水性聚氨酯、60～90％水性大豆分离蛋白质，以上百分比为质量百分比。
2.一种制备权利要求1所述水性聚氨酯改性的大豆蛋白质塑料的方法，其特征在于：将阴离子水性聚氨酯，水性大豆分离蛋白质按质量比为10～40∶60～90的比例混合在一起搅拌0.5h，在聚四氟乙烯模具上流延，于50±10℃加热固化24h后，放入0.5M乙酸水溶液中浸泡24h，并于50±20℃干燥1h，在饱和食盐水蒸汽环境下室温存放一周，最后在10～20MPa和110～130℃条件下热压5～10min制成水性聚氨酯改性的大豆蛋白质塑料。
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