專利名稱：一種大豆分離蛋白/纖維素混合溶液及其制備方法和用途的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種大豆分離蛋白/纖維素混合溶液及其制備方法和用途。
背景技術：
植物纖維素是地球上最豐富的可再生資源，大豆分離蛋白和纖維素一樣，同屬于環境友好 材料，而且大豆分離蛋白是來源廣泛，價格便宜。充分利用纖維素和蛋白質不僅可以保護環境， 而且可以節省有限的石油資源。近來，我國已有用大豆分離蛋白直接紡絲的技術和工藝，蛋白 質纖維發展比較迅速，諸多優點如柔軟、吸濕、透氣、不產生靜電等使其備受青睞，但同時也 由于其耐磨性、染色性等物理性能不好而使其生產應用受到局限。而大豆分離蛋白/纖維素復合 材料則可以結合兩者的優點，使材料表現出更優異的性能。有人報道用大豆分離蛋白與纖維素 粘膠液共混紡絲，并申請了專利。但是粘膠法產生的CS2、重金屬等，嚴重污染了環境。
發明內容
本發明的目的是提供一種大豆分離蛋白/纖維素混合溶液及其制備方法和用途，該混合溶液 中蛋白質和纖維素分散均勻，凝固再生等工藝過程簡單，無需脫硫，整個工藝過程無污染，蛋 白質流失量少，易于工業化。
為實現上述目的，本發明所采用的技術方案如下-
一種大豆分離蛋白/纖維素混合溶液，由大豆分離蛋白、纖維素和NaOH/尿素的組合水溶液 組成；NaOH/尿素的組合水溶液由6~8 wt%NaOH、 10 ~14 wt%尿素和余量的水構成；其中， 大豆分離蛋白與纖維素的重量比為0.5: 9.5~5: 5，大豆分離蛋白和纖維素占混合溶液的4~8 wt %，其余為NaOH/尿素的組合水溶液。
上述大豆分離蛋白/纖維素混合溶液的制備方法，將大豆分離蛋白分散于含6~8 wt% NaOH 和10 ~14 wt%尿素的組合水溶液中，在室溫下攪拌均勻得到0.5 ~ 5 wt。/。大豆分離蛋白溶液， 然后將制得的大豆分離蛋白溶液預冷至1』-12~-13°(:，加入纖維素，攪拌均勻即可得到透明的大豆 分離蛋白/纖維素混合溶液；其中按重量比，大豆分離蛋白與纖維素的比例為0.5: 9.5~5: 5，
大豆分離蛋白和纖維素占混合溶液的4~8 wt %，其余為NaOH/尿素的組合水溶液。
上述大豆分離蛋白/纖維素混合溶液的制備方法，將大豆分離蛋白分散于含6~8 wt% NaOH
和10 14wt。/。尿素的組合水溶液中，在室溫下攪拌均勻得到10 40wt。/。大豆分離蛋白溶液； 將含6~8 wt% NaOH和10 ~14 wt°/。尿素的組合水溶液預冷到-12~ -13°C，加入纖維素，攪拌均 勻得到纖維素溶液；將分別制得的大豆分離蛋白溶液和纖維素溶液混合均勻，即可得到透明的
大豆分離蛋白/纖維素混合溶液。其中按重量比，大豆分離蛋白與纖維素的比例為0.5: 9.5 5:
5，大豆分離蛋白和纖維素占混合溶液的4 8wt。/。，其余為NaOH/尿素的組合水溶液。
一種利用上述大豆分離蛋白/纖維素混合溶液制備大豆分離蛋白/纖維素復合膜的方法，將大 豆分離蛋白/纖維素混合溶液流延，經含有硫酸或者硫酸/硫酸鈉的凝固浴凝固成形，干燥后即可 得到大豆分離蛋白/纖維素復合膜，其中纖維素與大豆分離蛋白的干重比為9.5: 0.5~5: 5。
一種利用上述大豆分離蛋白/纖維素混合溶液制備大豆分離蛋白/纖維素復合纖維的方法，采 用濕法紡絲，將大豆分離蛋白/纖維素混合溶液噴絲，經含有硫酸或者硫酸/硫酸鈉的凝固浴凝固 成形，干燥后即可得到大豆分離蛋白/纖維素復合纖維，其中纖維素與大豆分離蛋白的干重為 9.5: 0.5~5: 5。
與已有技術相比較，本發明的創新如下
本發明以最便宜的植物蛋白大豆分離蛋白和來源最豐富的天然高分子纖維素為原料，其中， 大豆分離蛋白和纖維素的溶解、共混和再生都是物理過程，未發生化學反應。其中，共混工藝 既可以采用大豆分離蛋白和纖維素分別溶解之后溶液共混，也可以采用含蛋白質的溶液直接溶
解纖維素而共混。整個工藝對設備要求不高，無需脫硫，大豆分離蛋白流失量少(流失量在2~20%
左右)，有利于工業化生產，廢液容易回收循環使用。本發明以氫氧化鈉、尿素、水為原料， 價格便宜，操作簡單方便，對環境無污染。
具體實施例方式
以下結合具體的實例對本發明的技術方案作進一步說明 實施例l
將0.5克大豆分離蛋白分散于190克含6~8 wt% NaOH和10 ~14 wt%尿素的混合水溶液中， 在室溫下攪拌均勻直至大豆分離蛋白溶解，預冷至一12。C，立即取棉短絨漿(粘均分子量 M^8xl04) 9.5克投入其中，在0。C下充分攪拌均勻(約3分鐘)，即可制得大豆分離蛋白/纖維 素混合溶液。其中纖維素與蛋白質的干重比為9.5: 0.5，纖維素和蛋白質合占溶液的5%。實施例2
將4克大豆分離蛋白分散于192克含6~8 wt% NaOH和10 ~14 wt%尿素的混合水溶液中， 在室溫下攪拌均勻直至大豆分離蛋白溶解，預冷至一12。C，立即取棉短絨漿(粘均分子量 Mn=10xl04) 4克投入其中，在0。C下充分攪拌均勻(約3分鐘)，即可制得大豆分離蛋白/纖維 素混合溶液。其中纖維素與蛋白質的干重比為5: 5，纖維素和蛋白質合占溶液的4%。
實施例3
將6克大豆分離蛋白分散于184克含6~8 wt°/。 NaOH和10 ~14 wt%尿素的混合水溶液中， 在室溫下攪拌均勻直至大豆分離蛋白溶解，預冷至一12。C，立即取棉短絨漿(粘均分子量 M^6xl04) IO克投入其中，在0。C下充分攪拌均勻(約3分鐘)，即可制得大豆分離蛋白/纖維 素混合溶液。其中纖維素與蛋白質的干重比為3: 5，纖維素和蛋白質合占溶液的8°/0。
實施例4
將0.5克大豆分離蛋白分散于10克含6 8wt。/。NaOH和10 14 wt%尿素的混合水溶液中，在 室溫下攪拌均勻制得大豆分離蛋白溶液。180克7wt。/。NaOH/12wtQ/c)尿素水溶液，預冷至—12°C， 立即取棉短絨漿(粘均分子量Mf8x104) 9.5克投入其中，在0。C下充分攪拌均勻(約3分鐘)， 制得透明的纖維素溶液。將上述大豆分離蛋白溶液和纖維素溶液混合，攪拌30min，即可制得大 豆分離蛋白/纖維素混合溶液。其中纖維素與蛋白質的干重比為9.5: 0.5,纖維素和蛋白質合占 溶液的5%。
實施例5
將6克大豆分離蛋白分散于30克含6 8wtn/。NaOH和10 14wt15/。尿素的混合水溶液中，在室 溫下攪拌均勻制得大豆分離蛋白溶液。154克7wt。/。NaOH/12wt。/。尿素水溶液，預冷至一12°C， 立即取棉短絨漿(粘均分子量M^6x104) 10克投入其中，在0。C下充分攪拌均勻(約3分鐘)， 制得透明的纖維素溶液。將上述大豆分離蛋白溶液和纖維素溶液混合，攪拌30min，即可制得大 豆分離蛋白/纖維素混合溶液。其中纖維素與蛋白質的干重比為3: 5，纖維素和蛋白質合占溶液 的80/0。
實施例6
將4克大豆分離蛋白分散于30克含6 8wt。/。NaOH和10 14wty。尿素的混合水溶液中，在室 溫下攪拌均勻制得大豆分離蛋白溶液。162克7wt。/。NaOH/12wt。/。尿素水溶液，預冷至一12。C， 立即取棉短絨漿(粘均分子量M^8x104) 4克投入其中，在0。C下充分攪拌均勻(約3分鐘)， 制得透明的纖維素溶液。將上述大豆分離蛋白溶液和纖維素溶液混合，攪拌30min，即可制得大 豆分離蛋白/纖維素混合溶液。其中纖維素與蛋白質的干重比為5: 5，纖維素和蛋白質合占溶液 的4%。
實施例7
將1克大豆分離蛋白分散于200克含6~8 wt% NaOH和10 ~14 wt%尿素的混合水溶液中， 在室溫下攪拌均勻直至大豆分離蛋白溶解，預冷至一12。C，立即取棉短絨漿(粘均分子量 M^10xl04) 9克投入其中，在0。C下充分攪拌均勻(約3分鐘)，即可制得大豆分離蛋白/纖維 素混合溶液。將制得的大豆分離蛋白/纖維素溶液過濾脫泡后在玻璃板上流延成膜，然后放入5 wt。/。硫酸水溶液中，浸泡5分鐘后取出，用水沖洗干凈，晾干，即可得到大豆分離蛋白/纖維素
復合膜，其中纖維素與蛋白質的干重比為9: 1。由電子拉力實驗機測得其抗張強度(Tb、斷裂伸
長率Sb及彈性模量分別為100 MPa、 1ln/。及4800 MPa，透光率為90% (800nm)，最終測得大豆 分離蛋白流失量小于5%。或者將大豆分離蛋白/纖維素溶液進行濕法紡絲，即可得到大豆分離 蛋白/纖維素復合纖維。
實施例8
將3克大豆分離蛋白分散于27克含6~8 wt% NaOH和10 ~14 wt%尿素的混合水溶液中， 在室溫下攪拌均勻即可制得10%大豆分離蛋白溶液。193克7wt。/。NaOH/12wt。/。尿素水溶液， 預冷至一12。C，立即取棉短絨漿(粘均分子量M，-10xl04) 7克投入其中，在0°C下充分攪拌 均勻(約3分鐘)，制得透明的纖維素溶液。將上述30克大豆分離蛋白溶液和200克纖維素溶 液混合，攪拌30min，過濾脫泡，流延成膜，用水沖洗干凈，晾干，即可得到大豆分離蛋白/纖 維素復合膜，其中纖維素與蛋白質的干重比為7: 3。由電子拉力實驗機測得其抗張強度CTb、斷 裂伸長率Sb及彈性模量分別為87MPa、 7.5°/。及5300 MPa，透光率為82°/。 (800nm)，最終測得 大豆分離蛋白流失量小于20%。或者將大豆分離蛋白/纖維素溶液進行濕法紡絲，即可制得大豆 分離蛋白/纖維素復合纖維。
實施例9
將4克大豆分離蛋白分散于200克含6~8 wt%NaOH和10 14 wt%尿素的混合水溶液中，
在室溫下攪拌均勻直至大豆分離蛋白溶解，預冷至一12。C，立即取棉短絨漿(粘均分子量 M^10xl04) 6克投入其中，在0。C下充分攪拌均勻(約3分鐘)，即可制得大豆分離蛋白/纖維 素混合溶液。將制得的大豆分離蛋白/纖維素溶液過濾脫泡后在玻璃板上流延成膜，然后放入5 wtM硫酸水溶液中，浸泡5分鐘后取出，用水沖洗干凈，晾干，即可得到大豆分離蛋白/纖維素
復合膜，其中纖維素與蛋白質的干重比為6: 4。由電子拉力實驗機測得其抗張強度(7b、斷裂伸
長率Sb及彈性模量分別為83MPa、 7。/。及5100MPa，透光率為79% (800nm)，最終測得大豆分 離蛋白流失量小于25%。或者將大豆分離蛋白/纖維素溶液進行濕法紡絲，即可得到大豆分離蛋 白/纖維素復合纖維。
權利要求
1.一種大豆分離蛋白/纖維素混合溶液，由大豆分離蛋白、纖維素和NaOH/尿素的組合水溶液組成；NaOH/尿素的組合水溶液由6～8wt％NaOH、10～14wt％尿素和余量的水構成；其中，大豆分離蛋白與纖維素的重量比為0.5∶9.5～5∶5，大豆分離蛋白和纖維素占混合溶液的4～8wt％，其余為NaOH/尿素的組合水溶液。
2. 權利要求1所述大豆分離蛋白/纖維素混合溶液的制備方法，將大豆分離蛋白分散于含6~8 wt% NaOH和10 14 wt%尿素的組合水溶液中，在室溫下攪拌均勻得到0.5 ~ 5 wt。/。大豆分 離蛋白溶液，然后將制得的大豆分離蛋白溶液預冷到-12~ -13°C，加入纖維素，攪拌均勻即 得到透明的大豆分離蛋白/纖維素混合溶液；其中按重量比，大豆分離蛋白與纖維素的比例 為0.5: 9.5~5: 5，大豆分離蛋白和纖維素占混合溶液的4 8 wt %，其余為NaOH/尿素的 組合水溶液。
3. 權利要求1所述大豆分離蛋白/纖維素混合溶液的制備方法，將大豆分離蛋白分散于含6~8 wtn/。NaOH和10~14wt%尿素的組合水溶液中，在室溫下攪拌均勻得到10 40wt。/。大豆分 離蛋白溶液；將含6~8 wt% NaOH和10~14wt%尿素的組合水溶液預冷到-12~-13°C，加入 纖維素，攪拌均勻得到纖維素溶液；將分別制得的大豆分離蛋白溶液和纖維素溶液混合均勻， 即得到透明的大豆分離蛋白/纖維素混合溶液；其中按重量比，大豆分離蛋白與纖維素的比 例為0.5: 9.5~5: 5，大豆分離蛋白和纖維素占混合溶液的4~8 wt %，其余為NaOH/尿素 的組合水溶液。
4. 利用權利要求1所述的大豆分離蛋白/纖維素混合溶液制備大豆分離蛋白/纖維素復合膜的方 法，將大豆分離蛋白/纖維素混合溶液流延，經含有硫酸或者硫酸/硫酸鈉的凝固浴凝固成形， 干燥后即可得到大豆分離蛋白/纖維素復合膜，其中纖維素與大豆分離蛋白的干重比為9.5: 0.5~5: 5。
5. 利用權利要求1所述的大豆分離蛋白/纖維素混合溶液制備大豆分離蛋白/纖維素復合纖維的 方法，采用濕法紡絲，將大豆分離蛋白/纖維素混合溶液噴絲，經含有硫酸或者硫酸/硫酸鈉 的凝固浴凝固成形，干燥后即可得到大豆分離蛋白/纖維素復合纖維，其中纖維素與蛋白質 的干重比為9.5: 0.5~5: 5。
全文摘要
一種大豆分離蛋白/纖維素混合溶液，將大豆分離蛋白分散于NaOH和尿素的組合水溶液中，在室溫下攪拌均勻得到的0.5～5wt％大豆分離蛋白溶液，然后將制得的大豆分離蛋白溶液預冷到-12～-13℃，加入纖維素，攪拌均勻即得到透明的大豆分離蛋白/纖維素混合溶液；大豆分離蛋白與纖維素的重量比為0.5∶9.5～5∶5，大豆分離蛋白和纖維素占混合溶液的4～8wt％。或者用預冷到-12～-13℃的含有NaOH、尿素和大豆分離蛋白的混合水溶液直接溶解纖維素得到大豆分離蛋白/纖維素混合溶液。所得混合溶液經流延成膜等方法，可制得大豆分離蛋白/纖維素膜、大豆分離蛋白/纖維素纖維以及其它大豆分離蛋白/纖維素復合材料。
文檔編號C08L1/00GK101168603SQ20071016852
公開日2008年4月30日 申請日期2007年11月29日 優先權日2007年11月29日
發明者張俐娜, 楊全嶺, 祁海松 申請人:武漢大學