專利名稱：改性大豆蛋白塑料及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種改性大豆蛋白塑料及其制備方法，具體地說就是用原位納米粒子改性大豆蛋白塑料制備新的納米改性蛋白質塑料，屬于納米材料化學領域，也屬于天然高分子領域。
背景技術：
由于不可再生石油資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廣泛使用而造成環境污染日益嚴重，因此可再生資源—天然高分子的開發和利用越來越受到人們的重視。近年，由大豆分離大豆蛋白質為原料的新興“工業蛋白塑料工業”日益引人注目。大豆蛋白塑料對水的敏感性限制了大豆蛋白塑料的開發和應用，為了解決這一缺點通常采用酸調、交聯、填充或共混等改性方法。大豆蛋白本身的許多活性基團易于發生交聯改性，采用甲醛或乙二醛交聯能有效地抑制材料的吸水性，但是經3-氯-1，2環氧丙烷、戊二醛、脂肪酸/醋酸酐等交聯改性的材料卻反而使吸水性稍有升高。(Otaigbe J U，Adams D O“Bioabsorbale Soy Protein Plastics CompositesEffects of Polyphosphate Fillers on WaterAbsorption and Mechanical Properties”.J.Environ.Polym.Degrad.，1997，5199.)發明內容本發明所要解決的問題是提供一種改性大豆蛋白塑料及其制備方法，這種塑料應具有較好的力學性能(拉伸強度和斷裂伸長率)和抗水性。
本發明提供的技術方案是一種改性大豆蛋白塑料，其基本組成為28-38％陰離子水性聚氨酯、56-68％大豆蛋白，4-8％硅酸鈉，以上百分比為質量百分比。
本發明還提供了制備上述改性大豆蛋白塑料的方法將陰離子水性聚氨酯與大豆蛋白混合，加入硅酸鈉，攪拌10-30min，然后倒入聚四氟乙烯模具，放進烘箱于50±10℃加熱固化10-24h得到固態混合物；將固態混合物于0.4～0.5M乙酸(HOAc)水溶液浸泡10-24h，干燥后在飽和食鹽水蒸汽環境下室溫存放3-6天，固態混合物在115-120℃和5-20MPa條件下熱壓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綠色材料，如一次性餐具、食品包裝、工業用復合材料。
本發明的改性大豆蛋白塑料，利用水性聚氨酯和大豆分離蛋白這些價廉的再生資源，通過簡單工藝制得，而且具有可生物降解性，有利于環保；同時可以增加水性聚氨酯和大豆分離蛋白產品的附加值，具有重要經濟價值。本發明可以通過調節水性聚氨酯的含量、硅酸鈉的含量得到不同力學性能的材料，其科技含量高，具有創新性。本發明的含有適量水性聚氨酯的大豆蛋白塑料在拉伸強度和斷裂伸長率兩個力學性能指標上可以同時得到提高，性能突出，制得的改性大豆蛋白塑料中含有(SiO2·mH2O)粒子，這種粒子是以納米級(粒子半徑＜100nm)存在于改性大豆蛋白塑料。本發明的改性大豆蛋白塑料具有較低的吸水性和優良的抗水性，解決了長期困擾大豆蛋白塑料實際應用的難題，因此有顯著的技術進步。
附圖為本發明制得的改性大豆蛋白塑料片材的掃描電鏡圖。
具體實施例方式
實施例1改性大豆蛋白塑料，其基本組成為28％陰離子水性聚氨酯、68％大豆分離蛋白質、4％硅酸鈉，以上百分比為質量百分比。
將陰離子水性聚氨酯(固含量20wt％，膜的邵氏硬度10～20度，老河口皮化公司)與大豆分離蛋白(湖北省云夢龍云蛋白食品有限公司)按上述比例機械混合，按計量加入硅酸鈉后攪拌0.5h，然后將混液倒入聚四氟乙烯模具，放進烘箱于50±10℃加熱固化20h得到固態混合物。將固態混合物置于0.4～0.5M乙酸(HOAc)水溶液中浸泡24h，干燥后在飽和食鹽水蒸汽環境下室溫存放6天，固態混合物在115-120℃和10MPa條件下熱壓5-10min制成厚度為0.3mm試片。試片的性能見附表1。
實施例2改性大豆蛋白塑料，其基本組成為32％陰離子水性聚氨酯、62％大豆分離蛋白質、6％硅酸鈉，以上百分比為質量百分比。
將陰離子水性聚氨酯(固含量20wt％，膜的邵氏硬度10～20度，老河口皮化公司)與大豆分離蛋白(湖北省云夢龍云蛋白食品有限公司)按上述比例機械混合，按計量加入硅酸鈉后攪拌20min，然后將混液倒入聚四氟乙烯模具，放進烘箱于50±10℃加熱固化20h得到固態混合物。將固態混合物置于0.4～0.5M乙酸(HOAc)水溶液中浸泡10h，干燥后在飽和食鹽水蒸汽環境下室溫存放4天，固態混合物在115-120℃和20MPa條件下熱壓5-10min制成厚度為0.3mm試片。試片的性能見附表1。
實施例3改性大豆蛋白塑料，其基本組成為36％陰離子水性聚氨酯、56％大豆分離蛋白質、8％硅酸鈉，以上百分比為質量百分比。
將陰離子水性聚氨酯(固含量10wt％，膜的邵氏硬度10～20度，老河口皮化公司)與大豆分離蛋白(湖北省云夢龍云蛋白食品有限公司)按上述比例機械混合，按計量加入硅酸鈉后攪拌15min，然后將混液倒入聚四氟乙烯模具，放進烘箱于50±10℃加熱固化12h得到固態混合物。將固態混合物置于0.4～0.5M乙酸(HOAc)水溶液中浸泡20h，干燥后在飽和食鹽水蒸汽環境下室溫存放5天，固態混合物在115-120℃和15MPa條件下熱壓5-10min制成厚度為0.3mm試片。試片的性能見附表1。
附表1改性大豆分離蛋白塑料的力學性能、吸水性和抗水性
以上數據的測試如下力學性能參照ISO6239-1986(E)標準在深圳新三思測試儀器公司的CMT6503儀器上測得，拉伸速率為50mm/min；吸水性測試為24小時后片材的含水質量與初始干態質量之比。
本發明制得的改性大豆蛋白塑料中含有(SiO2·mH2O)粒子是以納米級(粒子半徑＜100nm)存在于改性大豆蛋白塑料(參見附圖)。
權利要求
1.一種改性大豆蛋白塑料，其基本組成為28-38％陰離子水性聚氨酯、56-68％大豆蛋白，4-8％硅酸鈉，以上百分比為質量百分比。
2.權利要求1所述改性大豆蛋白塑料的制造方法，其特征是將陰離子水性聚氨酯與大豆蛋白混合，加入硅酸鈉，攪拌10-30min，然后倒入聚四氟乙烯模具，放進烘箱于50±10℃加熱固化10-24h得到固態混合物；將固態混合物于0.4～0.5M乙酸水溶液浸泡10-24h，干燥后在飽和食鹽水蒸汽環境下室溫存放3-6天，固態混合物在115-120℃和5-20MPa條件下熱壓得到納米SiO2改性大豆蛋白塑料。
全文摘要
本發明涉及一種改性大豆蛋白塑料，其基本組成為28－38wt％陰離子水性聚氨酯、56－68wt％大豆蛋白，4－8wt％硅酸鈉。其制法為將陰離子水性聚氨酯與大豆蛋白混合，加入硅酸鈉，攪拌10－30min，然后倒入聚四氟乙烯模具，放進烘箱于50±10℃加熱固化10－24h得到固態混合物；將固態混合物于0.4～0.5M乙酸水溶液浸泡10－24h，干燥后在飽和食鹽水蒸汽環境下室溫存放3－6天，固態混合物在115－120℃和5－20MPa條件下熱壓得到納米SiO
文檔編號C08K3/00GK1594434SQ20041001347
公開日2005年3月16日 申請日期2004年7月16日 優先權日2004年7月16日
發明者張俐娜, 王念貴 申請人:武漢大學