改性大豆蛋白及制备方法、纳米填料和聚合物纳米复合材料技术

本发明专利技术提供一种改性大豆蛋白及制备方法、纳米填料和聚合物纳米复合材料。该改性大豆蛋白的制备方法包括以下步骤：将大豆蛋白、十六醇与有机溶剂混合，在60‑70℃条件下反应3‑5h。该改性大豆蛋白的制备方法将十六醇作为变性剂，能够使大豆蛋白在有机溶剂中变性，将大豆蛋白的粒径由原来的微米级减小为纳米级。具体为十六醇的极性基团羟基与大豆蛋白上的极性基团形成氢键，破坏有机溶剂中天然大豆蛋白中的内部相互作用，从而使得大豆蛋白的粒径有了极大的减小，实现了在有机溶剂中的变性。

Modified soybean protein and its preparation, nano filler and polymer nanocomposites

【技术实现步骤摘要】
改性大豆蛋白及制备方法、纳米填料和聚合物纳米复合材料
本专利技术涉及高分子材料
，尤其是涉及一种改性大豆蛋白及制备方法、纳米填料和聚合物纳米复合材料。
技术介绍
大豆蛋白作为一种丰富的植物蛋白，在纳米填料的生物功能化中具有很大的应用潜力。各种基团(胺、羟基等)的可用性，使大豆蛋白分子提供了通过氢键甚至化学键等强相互作用来修饰纳米粒子的可能性。然而，应该指出的是，原始的大豆蛋白以大颗粒的形式存在(约30μm)，它们之间有很强的相互作用，不能直接用于生物处理。目前，一般通过含盐水溶液的预处理来使大豆蛋白变性，破坏相互之间的作用、分解大豆蛋白的结构。但在后续的纳米填料的生物功能化时，为了使功能化的纳米填料能够在有机溶剂中溶解，需要提供一种大豆蛋白在有机溶剂中的预处理变性方法。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种改性大豆蛋白及制备方法、纳米填料和聚合物纳米复合材料。第一方面，本专利技术的一个实施例提供了一种改性大豆蛋白的制备方法，包括以下步骤：将大豆蛋白(soyProteinisolate，SPI)、十六醇与有机溶剂混合，在60-70℃条件下反应3-5h。本专利技术实施例的制备方法至少具有如下有益效果：十六醇作为变性剂，能够使大豆蛋白在有机溶剂中变性，将大豆蛋白的粒径由原来的微米级减小为纳米级。具体为十六醇的极性基团羟基与大豆蛋白上的极性基团形成氢键，破坏有机溶剂中天然大豆蛋白中的内部相互作用，从而使得大豆蛋白的粒径有了极大的减小，实现了在有机溶剂中的变性。根据本专利技术的一些实施例的制备方法，大豆蛋白与十六醇的质量比为1：(0.001～0.1)。根据本专利技术的一些实施例的制备方法，大豆蛋白与十六醇的质量比为1：(0.001～0.01)。根据本专利技术的一些实施例的制备方法，大豆蛋白与十六醇的质量比为1：(0.002～0.003)。根据本专利技术的一些实施例的制备方法，有机溶剂选自丙酮、氯仿、乙酸乙酯、甲苯、二氯苯、二甲基亚砜、正己烷等。第二方面，本专利技术的一个实施例提供了一种改性大豆蛋白，该改性大豆蛋白采用前述的制备方法制得。第三方面，本专利技术的一个实施例提供了一种改性大豆蛋白作为改性剂在制备纳米填料的改性材料中的应用，该改性大豆蛋白为采用前述制备方法制备得到的改性大豆蛋白。根据本专利技术的一些实施例的应用，纳米填料选自石墨烯、石墨、膨胀石墨。第四方面，本专利技术的一个实施例提供了一种改性纳米填料，该改性纳米填料包括纳米填料和改性剂，改性剂为前述的改性大豆蛋白。改性大豆蛋白表面能够提供各种与纳米填料相互作用的官能团，通过强反应与纳米填料相结合，从而实现在有机溶剂中对纳米填料的生物处理。根据本专利技术的一些实施例的改性纳米填料，纳米填料可以是纳米粒子、纳米片等一维或二维纳米材料中的至少一种。根据本专利技术的一些实施例的改性纳米填料，纳米填料选自石墨烯、石墨、膨胀石墨。根据本专利技术的一些实施例的改性纳米填料，所述纳米填料和所述改性剂的质量比为1：(0.1～10)。根据本专利技术的一些实施例的改性纳米填料，所述纳米填料和所述改性剂的质量比为1：(0.5～2)。第五方面，本专利技术的一个实施例提供了一种改性纳米填料在制备聚合物纳米复合材料中的应用。第六方面，本专利技术的一个实施例提供了一种聚合物纳米复合材料，该聚合物纳米复合材料包括聚合物基体和前述的改性纳米填料。根据本专利技术的一些实施例的聚合物纳米复合材料，聚合物基体可以是聚酰胺、聚碳酸脂、聚丁基橡胶等任选的聚合物材料。通过改性纳米填料的添加对聚合物基体的理化性质进行改性，从而获得包括但不仅限于导电性、耐磨性等方面的提升。对于聚合物纳米复合材料的高性能而言，纳米填料在聚合物基体中的分散程度以及纳米填料与聚合物基体之间的界面相互作用是两个重要的因素，本方案通过改性大豆蛋白对纳米填料进行改性，从而使得纳米填料在聚合物基体中的分散程度以及纳米填料与聚合物基体之间的界面相互作用更加充分，从而合成具有高性能的聚合物纳米复合材料。第七方面，本专利技术的一个实施例提供了一种聚合物纳米复合材料的制备方法，该制备方法包括以下步骤：将前述的改性纳米填料与聚合物基体溶于有机溶剂，混匀，得到悬浮液；将悬浮液置于基板上，除去有机溶剂和水分后，得到聚合物纳米复合材料。根据本专利技术的一些实施例的聚合物纳米复合材料的制备方法，包括以下步骤：将改性纳米填料和聚合物基体溶于有机溶剂，室温水浴、超声混匀，得到悬浮液；将悬浮液浇铸在铝模的玻璃基板上，完全蒸发有机溶剂后，取出复合膜，干燥，除去水分，得到聚合物纳米复合材料膜。附图说明图1是本专利技术的实施例的改性纳米填料的整体方案示意图。图2是本专利技术的图1所示实施例的改性后的大豆蛋白与改性前的大豆蛋白的圆二色谱图比较。图3是本专利技术的另一实施例的改性纳米填料的聚集体的尺寸分布对比。图4为本专利技术的另一实施例的聚合物纳米复合材料的交流导电性能测试的对比实验结果。具体实施方式以下将结合实施例对本专利技术的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本专利技术的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本专利技术的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本专利技术保护的范围。实施例1提供一种聚合物纳米复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：1.大豆蛋白的改性将0.05mg的十六醇、0.02g的大豆蛋白(soyProteinisolate，SPI)与2mL的氯仿在65℃油浴中加热4h得到改性大豆蛋白。2.纳米填料的改性将步骤1得到的改性大豆蛋白溶液、0.02g的天然石墨纳米片(graphitenanoplatelet，GNP)混合，再加入3mL的氯仿，超声探针处理15min，得到改性石墨纳米片。3.聚合物纳米复合材料的制备将步骤2得到的改性石墨纳米片与2g的聚碳酸酯在10mL氯仿中混合，室温水浴、超声处理10min得到均匀的悬浮液；将悬浮液浇铸在铝模的玻璃基板上，完全蒸发溶剂后，取出复合膜在50℃干燥一晚，除去水分后得到聚合物纳米复合材料膜(厚度为0.04mm)。图1是示出了本实施例的改性纳米填料的方案示意图，具体如下：十六醇作为变性剂，能够使大豆蛋白在有机溶剂中变性，将大豆蛋白的粒径由原来的微米级减小为纳米级。具体为十六醇的极性基团羟基与大豆蛋白上的极性基团形成氢键，破坏有机溶剂中天然大豆蛋白中的内部相互作用，从而使得大豆蛋白的粒径有了极大的减小，实现了在有机溶剂中的变性。改性大豆蛋白表面能够提供各种与纳米填料相互作用的官能团，通过强反应与纳米填料相结合，从而实现在有机溶剂中对纳米填料的生物处理。对于聚合物纳米复合材料的高性能而言，纳米填料在聚合物基体中的分散程度以及纳米本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改性大豆蛋白的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n将大豆蛋白、十六醇与有机溶剂混合，在60-70℃条件下反应3-5h。/n

【技术特征摘要】
1.一种改性大豆蛋白的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将大豆蛋白、十六醇与有机溶剂混合，在60-70℃条件下反应3-5h。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述大豆蛋白与所述十六醇的质量比为1：(0.001～0.1)。


3.一种改性大豆蛋白，其特征在于，采用权利要求1至2任一项所述的制备方法制得。


4.权利要求3所述的改性大豆蛋白作为改性剂在制备纳米填料的改性材料中的应用。


5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述纳米填料选自石墨烯、石墨、膨胀石墨。


6.一种改性纳米填料，其特征在于，包括纳米填料和改性剂，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓峰，
申请(专利权)人：深圳市一体医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44