羟丙基木质素改性大豆蛋白塑料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种含有大豆分离蛋白的大豆蛋白塑料及其制备方法。羟丙基木质素改性大豆蛋白塑料，其特征在于它主要由羟丙基木质素、大豆分离蛋白和甘油原料制得，羟丙基木质素、大豆分离蛋白各原料所占重量百分比为：羟丙基木质素１－２５、大豆分离蛋白７５－９９，甘油的加入量为羟丙基木质素、大豆分离蛋白以及甘油总重量的２０－５０％。本发明专利技术能在不损失断裂伸长率的情况下大幅提高拉伸强度，成本低廉、可生物降解。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种含有大豆分离蛋白的大豆蛋白塑料及其制备方法，属于高分子材料化学领域，也属于天然高分子领域。
技术介绍
由于石油资源的日益消耗及其制成品造成的环境污染，可再生资源——天然高分子的开发和利用倍受重视。基于大豆分离蛋白和玉米蛋白的“工业蛋白塑料工业”方兴未艾，其材料通常通过热压成型、注射成型和螺杆挤出制备得到。大豆蛋白塑料存在脆性大、不耐水的缺点，因此必须通过合适的多羟基增塑剂(J.Macromol.Sci.Pure Appl.Chem.，1996，A33，557-569)、反应型增塑剂(J.Appl.Polym.Sci.，2001，81，166-175；2000，78，1063-1070)和交联剂(Polymer，2001，42，2569-2578)来提高其加工性能、力学性能和抗水性能。此外，采用共混的方法将大豆分离蛋白分别与聚酯(Polymer，2001，42，6961-6969；Polym.Int.，1999，48，1165-1172)和淀粉(美国专利1995，5397834；1996，5523293；1999，5922379)等熔融共混后加工成型得到塑料片材，从而有效地改善力学性能和提高防水性能。利用工业木质素填充大豆蛋白塑料，木质素磺酸钙含量适当时能同时提高强度和伸长率，而碱木素在提高强度的同时使断裂伸长率下降(中国专利2004，ZL02115509.7；J.Appl.Polym.Sci.，2003，88，3284-3290；J.Appl.Polym.Sci.，2003，88，3291-3297)。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能在不损失断裂伸长率的情况下大幅提高拉伸强度、成本低廉、可生物降解的。为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下羟丙基木质素改性大豆蛋白塑料，其特征在于它主要由羟丙基木质素、大豆分离蛋白和甘油原料制得，羟丙基木质素、大豆分离蛋白各原料所占重量百分比为羟丙基木质素1-25、大豆分离蛋白75-99，甘油的加入量为羟丙基木质素、大豆分离蛋白以及甘油总重量的20-50％。羟丙基木质素改性大豆蛋白塑料的制备方法，其特征在于它包括如下步骤1).羟丙基木质素的制备将碱木素溶解于0.05-0.5M NaOH水溶液中，碱木素的质量(单位克)与0.05-0.5M NaOH水溶液的体积(单位mL)之比为1∶5-1∶20，然后逐滴加入环氧丙烷，碱木素与环氧丙烷的重量比为1∶1-3，得混合料液；混合料液在30-50℃下机械搅拌、回流8-12小时，得到粘性产物；粘性产物用盐酸酸化反应产物至pH＝1-4，然后离心分离得到羟丙基木质素沉淀，接着用正己烷洗涤三次，最后真空干燥，得羟丙基木质素；2).按各原料所占重量百分比为羟丙基木质素1-25、大豆分离蛋白75-99，选取羟丙基木质素和大豆分离蛋白备用；按甘油的加入量为羟丙基木质素、大豆分离蛋白以及甘油总重量的20-50％，选取甘油备用；3).将羟丙基木质素与大豆分离蛋白机械混合，溶于0.05-0.5M NaOH水溶液中形成均匀溶液，大豆分离蛋白和羟丙基木质素的质量(单位克)与0.05-0.5M NaOH水溶液的体积(单位mL)之比为1∶5-1∶25，得混合液，然后将混合液用盐酸调整pH值到3.0-4.0，通过离心法得到复合物沉淀，并用稀盐酸(pH＝3.0-4.0)洗三遍后冷冻干燥备用，得复合物；复合物中加入甘油增塑，然后在密炼机中于120-170℃、10-100rpm条件下进行熔融共混3-15分钟；然后在120-180℃、10-30MPa下热压得到片材，即得产品。本专利技术采用羟丙基木质素原料引入与大豆分离蛋白和甘油原料一起制备羟丙基木质素改性大豆蛋白塑料，能在不损失断裂伸长率的情况下大幅提高拉伸强度，这主要是由于羟丙基木质素伸展的支链与大豆蛋白基质相互作用、链缠结的结果。本专利技术的方法利用羟丙基木质素和大豆分离蛋白这些价廉的再生资源，成本低廉；通过简单工艺制得羟丙基木质素改性大豆蛋白塑料；而且所用原料均为天然高分子，具有可生物降解性，有利于环保。具体实施例方式为了更好地理解本专利技术，下面结合实施例进一步阐明本专利技术的内容，但本专利技术的内容不仅仅局限于下面的实施例。实施例1羟丙基木质素改性大豆蛋白塑料的制备方法，它包括如下步骤1).羟丙基木质素的制备将10g碱木素(简称AL，山东省兖州造纸厂)溶解于150mL 0.1M NaOH水溶液中，然后逐滴加入15g环氧丙烷(简称PO)(AL与PO的重量比为2∶3)，得混合料液。混合料液在35℃下机械搅拌、回流10小时，得到粘性产物。用1M盐酸酸化反应产物至pH＝2，然后离心分离得到羟丙基木质素沉淀，接着用正己烷洗涤三次，最后真空干燥得到羟丙基木质素(HL)样品备用。2).大豆分离蛋白(简称SPI，由云梦-杜邦蛋白质有限公司)和HL按重量比98∶2机械混合，溶于0.01M NaOH水溶液中形成均匀溶液(大豆分离蛋白和羟丙基木质素的质量与0.01M NaOH水溶液的体积之比为1g∶20mL)，得混合液；然后将混合液用盐酸调整pH值到3.8，通过离心法得到SPI/HL复合物沉淀，并用稀盐酸(pH＝3.8)洗三遍后冷冻干燥备用，得SPI/HL复合物。70重量份的SPI/HL复合物与30重量份的甘油先在密炼机中于温度140℃、剪切速率75rpm下混合15分钟，然后在温度140℃、压强20MPa下成型10分钟，接着风冷30分钟至50℃，最后释放压力得到成型的SPI/HL片材(SL)。试片按固体复合物中HL的重量分数标记为SL-2。试片的力学性能参照ISO6239-1986(E)标准在深圳新三思测试仪器公司的CMT6503仪器上测得，列于表1。实施例2同实例1制备得到羟丙基木质素。大豆分离蛋白和羟丙基木质素分别按重量比94∶6、90∶10、86∶14、82∶18和78∶22混合，制片过程及条件同实施例1，试片按固体复合物中HL的重量分数分别标记为SL-6、SL-10、SL-14、SL-18和SL-22。试片的力学性能参照ISO6239-1986(E)标准在深圳新三思测试仪器公司的CMT6503仪器上测得，列于表1。比较例1大豆分离蛋白按照实施例1的制片过程及条件制得试片，标号为SL-0。试片的力学性能参照ISO6239-1986(E)标准在深圳新三思测试仪器公司的CMT6503仪器上测得，列于表1。表1 羟丙基木质素改性大豆分离蛋白塑料的力学性能 从表1可知，在加入羟丙基木质素后，复合改性材料的拉伸强度均得到提高，而且随羟丙基木质素含量的增加而增加；同时，在2wt％羟丙基木质素加入后，不仅使强度增加2.3倍，而且断裂伸长率基本保持。与碱木素在提高材料拉伸强度的同时降低断裂伸长率相比，具有优势，同时羟丙基木质素增强能力更为明显。实施例3羟丙基木质素改性大豆蛋白塑料的制备方法，它包括如下步骤1).羟丙基木质素的制备将碱木素溶解于0.05M NaOH水溶液中，碱木素的质量(单位克)与0.05M NaOH水溶液的体积(单位mL)之比为1∶5，然后逐滴加入环氧丙烷，碱木素与环氧丙烷的重量比为1∶1，得混合料液；混合料液在30℃下机械搅拌、回流8小时，得到粘性产物；粘性产物用盐酸酸化反应产物至pH＝本文档来自技高网...

【技术保护点】
羟丙基木质素改性大豆蛋白塑料，其特征在于它主要由羟丙基木质素、大豆分离蛋白和甘油原料制得，羟丙基木质素、大豆分离蛋白各原料所占重量百分比为：羟丙基木质素１－２５、大豆分离蛋白７５－９９，甘油的加入量为羟丙基木质素、大豆分离蛋白以及甘油总重量的２０－５０％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄进，郑化，樊李红，徐咏梅，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]