一种高强度、抗紫外线大豆蛋白膜及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及高分子材料技术领域，具体公开了一种高强度、抗紫外线大豆蛋白膜及其制备方法与应用。本发明专利技术的制备大豆蛋白膜的方法，其以大豆分离蛋白粉为基料，配合增韧剂和分散介质制备而成；所述增韧剂为氨基化双醛淀粉，所述氨基化双醛淀粉由双醛淀粉接枝在长链聚酰胺上制备得到。本发明专利技术方法制得的大豆蛋白膜可兼具高韧性和强度且具备优异抗紫外线性能。兼具高韧性和强度且具备优异抗紫外线性能。

【技术实现步骤摘要】
一种高强度、抗紫外线大豆蛋白膜及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及高分子材料
，具体地说，涉及一种高强度、抗紫外线大豆蛋白膜及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]生物质材料(主要是蛋白质，多糖和木质素)因其可持续性和丰富性为解决巨大的环境问题提供了最有效地解决方案，而且还可以带来对石油资源的过度依赖的革命。
[0003]大豆蛋白因其廉价、无毒且对环境友好的特性，在胶黏剂，薄膜和水凝胶等方面得到了广泛的应用。在实际应用中，天然大豆分离蛋白固有的亲水性和强分子相互作用导致其有限的机械强度和韧性。尽管甘油等小分子增塑剂的修饰可能具有增加蛋白链迁移率的巨大潜力，但仍有许多强度降低的难题尚待克服。使用化学交联剂可以很大程度改善机械性能，但是对蛋白质膜的增塑作用没有积极作用。
[0004]基于上述的原因，开发一种兼具高强度和高延展性的环保高性能大豆蛋白膜具有重要意义。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的问题，本专利技术的目的是提供一种可兼顾韧性和强度且具备优异抗紫外线性能的大豆蛋白膜及其制备方法。
[0006]为了实现该目的，本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种制备大豆蛋白膜的方法，其以大豆分离蛋白粉为基料，配合增韧剂和分散介质制备而成；所述增韧剂为氨基化双醛淀粉，所述氨基化双醛淀粉由双醛淀粉接枝在长链聚酰胺上制备得到。
[0008]本专利技术通过大量研究，制备得到了一种具有特定梳状结构的氨基化双醛淀粉(由双醛淀粉和特定结构的长链聚酰胺通过席夫碱反应合成)，其末端有大量的羟基和氨基，与大豆蛋白可形成特定的多重氢键作用，在大豆蛋白膜拉伸过程中能够有效的耗散能量；且其在水中有优异的分散性，可为强氢键的形成提供有效的空间和强大的位点，从而增强了大豆蛋白膜的韧性。最终制得的大豆蛋白膜的韧性和强度可同时兼顾，并具有优异的抗紫外线性能。
[0009]本专利技术中，所述长链聚酰胺的制备原料为二乙烯三胺和己二酸，所述二乙烯三胺和所述己二酸的摩尔比为(1
‑
1.1)：1。
[0010]优选，所述二乙烯三胺和所述己二酸的摩尔比为1.05：1。
[0011]本专利技术研究发现，二乙烯三胺和己二酸摩尔比在本专利技术限定内获得的膜的效果好，摩尔比过低，合成聚酰胺的分子链过长，长的分子链会导致反应活性降低。摩尔比过高效果也不好。优选为1.05:1时，分子链长短适宜，合成的长链聚酰胺相对分子量较高，在分子间形成了特定的内聚力，提高了内聚强度，增加了能量耗散，最终提高大豆蛋白膜的强度和韧性。
[0012]本专利技术中，长链聚酰胺的分子量为635
‑
1711g/mol。
[0013]本专利技术中，在制备所述氨基化双醛淀粉时，所述长链聚酰胺与所述双醛淀粉的质量比为(1.4
‑
1.6):1。
[0014]优选，所述长链聚酰胺与所述双醛淀粉的质量比为1.5:1。
[0015]本专利技术研究发现，长链聚酰胺与双醛淀粉通过席夫碱反应生成刷状聚合物，在质量比为(1.4
‑
1.6):1，优选1.5:1的条件下，具有较为合适的空间密度，能够为体系提供有效的反应位点，通过与大豆蛋白的氢键结合，实现有效的能量耗散，从而提高大豆蛋白膜的强度和韧性。当其质量比为1:1时，氨基的结合位点不够，因此制备的大豆蛋白膜强度较低；当其质量比为2:1时，更多的氨基化淀粉柔性链占了体系的主导地位，导致大豆蛋白膜刚性较低，因此其强度较低。
[0016]本专利技术中，按重量份计，所述大豆分离蛋白粉的用量为4份、所述氨基化双醛淀粉的用量为2
‑
6份、所述分散介质的用量为96份。
[0017]本专利技术中，所述大豆分离蛋白粉的蛋白含量在90％以上，所述大豆分离蛋白粉的粒径在200目以上，优选200
‑
250目。
[0018]本专利技术中，所述分散介质为水。
[0019]本专利技术中，所述分散介质可选择普通自来水或蒸馏水。
[0020]本专利技术方法具体包括：
[0021](1)制备所述长链聚酰胺的水溶液：
[0022]1)在75
‑
85℃下，使二乙烯三胺和己二酸混合后，加入对苯磺酸一水合物，在155
‑
165℃下闭口反应115
‑
125分钟；
[0023]2)不进行额外控温，开口继续反应175
‑
185分钟后，冷却至115
‑
125℃，再依次加入80
‑
100℃的水反应3
‑
10分钟，加入60
‑
80℃的水在65
‑
75℃下反应25
‑
35分钟；
[0024]3)冷却至25
‑
35℃；
[0025](2)制备所述氨基化双醛淀粉：
[0026]将所述长链聚酰胺的水溶液、双醛淀粉和水进行混合，在55
‑
65℃下进行席夫碱反应；
[0027](3)制备大豆蛋白膜：
[0028]1)将所述氨基化双醛淀粉和所述大豆分离蛋白粉分散于所述分散介质中，调节pH值至8.0
‑
10.0；
[0029]2)在80
‑
90℃下水浴加热25
‑
35分钟后，超声乳化25
‑
35分钟获得成膜液；
[0030]3)将所述成膜液流涎成膜，40
‑
50℃烘干20
‑
28小时后取出，平衡20
‑
28小时。
[0031]在制备所述长链聚酰胺的水溶液时，本专利技术采用先加热水后加冷水的方法，从而使反应物的温度均匀降低到后续反应温度，有利于反应体系的稳定，保证了体系分子量的均匀性。
[0032]本专利技术还提供一种大豆蛋白膜，其根据上述的方法制备得到。
[0033]本专利技术提供了一种简单的方法来制造坚韧，延展性强，大豆蛋白基复合薄膜，其应用前景广泛，如可用于包装工程和紫外线屏蔽等领域。
[0034]本专利技术的有益效果至少在于：
[0035]本专利技术通过特定的氨基化双醛淀粉实现增韧增强大豆蛋白膜的效果。其末端有大
量的羟基和氨基，有助于氨基化双醛淀粉与蛋白形成氢键相互作用，提高蛋白膜的强度；此外，该氨基化双醛淀粉提供了有效的氢键位点，在拉伸过程中可以通过大量氢键的形成、断裂和重组有效的耗散能量，增加蛋白膜的韧性。
[0036]本专利技术产品制造的蛋白膜的拉伸强度可达25MPa以上，增强效果显著，成膜性好；另外，本专利技术产品具有优异的防紫外线性能。
附图说明
[0037]图1为本专利技术实验例1中实施例1
‑
3和对比例1
‑
4制备得到的蛋白膜的性能测试结果图。
[0038]图中，曲线a为实施例1的实验结果，曲线b为实施例2的实验结果，曲线c为实施例3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制备大豆蛋白膜的方法，其特征在于，以大豆分离蛋白粉为基料，配合增韧剂和分散介质制备而成；所述增韧剂为氨基化双醛淀粉，所述氨基化双醛淀粉由双醛淀粉接枝在长链聚酰胺上制备得到。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述长链聚酰胺的制备原料为二乙烯三胺和己二酸，所述二乙烯三胺和所述己二酸的摩尔比为(1
‑
1.1)：1。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述二乙烯三胺和所述己二酸的摩尔比为1.05：1。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的方法，其特征在于，在制备所述氨基化双醛淀粉时，所述长链聚酰胺与所述双醛淀粉的质量比为(1.4
‑
1.6):1。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述长链聚酰胺与所述双醛淀粉的质量比为1.5:1。6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，按重量份计，所述大豆分离蛋白粉的用量为4份、所述氨基化双醛淀粉的用量为2
‑
6份、所述分散介质的用量为96份。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述大豆分离蛋白粉的蛋白含量在90％以上，所述大豆分离蛋白粉的粒径在200目以上，优选200
‑
250目；和/或，所述分散介质为水。8.根据权利要求1
‑
7任一项所述的方法，其特征在于，具体包括：(1)制备所述长链聚酰胺的水溶液：1)在75
‑
85℃下，使二乙烯三胺和己二酸混合后，加入对苯磺酸一...

【专利技术属性】
技术研发人员：张婕妤，高强，李建章，张伟，李京超，黄新鑫，崔政，
申请(专利权)人：北京林业大学，
类型：发明
国别省市：