專利名稱：：一種?；蠖沟鞍卓缮锝到馑芰霞捌渲苽浞椒?br>
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于天然高分子材料領(lǐng)域，涉及大豆蛋白塑料，具體涉及一種酰化大豆蛋白可生物降解塑料及其制備方法，也屬于環(huán)境科學(xué)
技術(shù)領(lǐng)域：
。
背景技術(shù)：
：由于制造傳統(tǒng)塑料的石油資源日益消耗和石油基塑料帶來的全球性環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，尋找可持續(xù)發(fā)展的新資源，探索和研究環(huán)境友好材料，成為目前人類生存發(fā)展的一個(gè)重要課題，大豆蛋白可生物降解材料是近年來研究的熱點(diǎn)之一。從高分子材料科學(xué)的角度看，蛋白質(zhì)是無定型的或部分結(jié)晶的玻璃態(tài)或高彈態(tài)物質(zhì)，其加工性能是不適于用作塑料的。另外，大豆蛋白是包含多種氨基酸的復(fù)雜大分子，分子間和分子內(nèi)有很強(qiáng)作用力，其材料具有剛硬、脆性等缺點(diǎn)，力學(xué)性能不高(J.JAOCS.2002,79,197-202),為此，需要對(duì)大豆蛋白進(jìn)行改性、增塑處理以制備材料。目前的研究主要集中在添加水和甘油等含有羥基的增塑劑(J.MacroSci.:PureAppl.Chem.，1996,A33(5):557-569;J.JournalofFoodEngineering.2008，86(4):484-493;中國專利2007，ZL200710031652.1),可以解決純大豆蛋白流動(dòng)性差、熔點(diǎn)高、難以加工的缺點(diǎn)，還改善了大豆蛋白塑料的脆性，提高了其斷裂伸長率，但是，增塑劑的加入極劇降低了塑料的拉伸強(qiáng)度。交聯(lián)(Polymer,2001,42，2569-2578)、填充纖維素(J.Appl.Polym.Sci.，2003,88，3284-3209;中國專利2006，ZL200610018跳0;2006,ZL200610018181.6)和共混(J.Appl.Polym.Sci.,2003，88,3291-3297;美國專利1999，5922379;中國專利2004，ZL200410013471.2;2004,ZL20041001313497.9;2006，ZL200610018534.2;2007,ZL200710051293.6)均在一定程度上提高了塑料的強(qiáng)度，但是塑料的斷裂伸長率并不能得到提高，甚至?xí)兴档?J.A卯l.Polym.Sci.，2003，89,1685-1689)。然而，塑料的抗水性差的問題始終無法得到滿意的解決，使大豆蛋白可降解塑料的實(shí)際應(yīng)用受到限制。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的正是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題而提供一種具有較高抗水性同時(shí)具有一定拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率的酰化大豆蛋白可生物降解塑料及其制備方法，其主要特點(diǎn)是大豆蛋白經(jīng)過?；男蕴岣叩鞍姿芰系目顾阅埽?jīng)過復(fù)合增塑劑增塑提高蛋白塑料的加工性能和力學(xué)性能(拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率)。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明的?；蠖沟鞍卓缮锝到馑芰习ǜ男院蟮孽；蠖狗蛛x蛋白、水、己內(nèi)酰胺、甘油組成，各成分重量份配比如下?；蠖狗蛛x蛋白IOO份、水5-30份、己內(nèi)酰胺l-9份、甘油5-30份；其中改性后的?；蠖狗蛛x蛋白是由以下重量份原料混合而成大豆分離蛋白IOO重量份、三乙胺3-15重量份、酸酐10-50重量份。在本發(fā)明中，所述酸酐可為乙酸酐、琥珀酸酐、鄰苯二曱酸酐的任意一種。本發(fā)明的制備方法包括以下步驟(1)一定量的大豆分離蛋白M于3倍重量的環(huán)氧氯丙烷(可以循環(huán)利用)中，機(jī)械攪拌使大豆分離蛋白分散均勻后，按比例加入三乙胺，攪勻后，按比例逐步加入酸酐，攪拌10-120分鐘，反應(yīng)完畢后抽濾、自然晾干、得到酰化大豆分離蛋白備用；(2)按照一定比例將己內(nèi)酰胺溶于水中，加入一定量的甘油混合均勻制成復(fù)合增塑劑，將此復(fù)合增塑劑加入到步驟(l)中得到的?；蠖狗蛛x蛋白中，快速攪拌成均勻蓬松狀的混合物，將混合物置于模具中，在95-150。C成型溫度下和5-25Mpa的成型壓力下，熱壓5-20分鐘，取出的熱制品在同樣壓力下室溫冷卻下冷壓成型，即得酰化大豆蛋白可生物降解塑料制品。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是(1)本發(fā)明的大豆蛋白塑料，大豆分離蛋白經(jīng)過適量的酸酐改性，極大提高了塑料的抗水性能，具有實(shí)用性；(2)本發(fā)明的大豆蛋白塑料，利用復(fù)合增塑劑，容易加工成型，采用適量的己內(nèi)酰胺可以使塑料的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率兩個(gè)力學(xué)性能指標(biāo)同時(shí)得到提高，可以通過調(diào)節(jié)己內(nèi)酰胺的含量得到不同力學(xué)性能的材料，科技含量高，具有創(chuàng)新性；(3)本發(fā)明的大豆蛋白塑料的加工采用常規(guī)塑料設(shè)備與方法，生產(chǎn)工藝簡單，易于操作；(4)本發(fā)明的大豆蛋白塑料是由大豆分離蛋白經(jīng)改性后和混合增塑劑在熱壓條件下形成的，其廢棄后很容易被微生物分解成二氧化碳和水，不污染環(huán)境;(5)大豆蛋白是一種可再生的資源，與石油原料相比有著取之不盡用之不竭的優(yōu)點(diǎn)。具體實(shí)施例方式為了更好的理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不局限于下面的實(shí)施例。實(shí)施例1(1)100kg的大豆分離蛋白分散于300kg的環(huán)氧氯丙烷中，機(jī)械攪拌使SPI分散均勻后，加入9kg三乙胺，攪勻后，逐步加入10kg、20kg、30kg、40kg、50kg琥珀酸酐，攪拌60分鐘，反應(yīng)完畢后抽濾、自然晾干、得到?；蠖狗蛛x蛋白備用；(2)取100kg的酰化大豆分離蛋白，加入15kg水、5kg己內(nèi)酰胺和15kg甘油所構(gòu)成的復(fù)合增塑劑，將這些原料充分混合均勻后，倒入平板硫化機(jī)的平板模具中，在12℃成型溫度下和20Mpa的成型壓力下，熱壓15分鐘，熱制品在20Mpa壓力下室溫冷卻成型，得到產(chǎn)品(片材)。制得的片材的力學(xué)性能和抗水性能見表l。實(shí)施例2(1)100kg的大豆分離蛋白分散于300kg的環(huán)氧氯丙烷中，機(jī)械攪拌使SPI分散均勻后，加入9kg三乙胺，攪勻后，逐步加入30kg乙酸酐，攪拌60分鐘，反應(yīng)完畢后抽濾、自然晾干、得到?；蠖狗蛛x蛋白備用；(2)取100kg的?；蠖狗蛛x蛋白，加入15kg水、5kg己內(nèi)酰胺和15kg甘油所構(gòu)成的復(fù)合增塑劑，將這些原料充分混合均勻后，倒入平板硫化機(jī)的平板模具中，在120℃成型溫度下和20Mpa的成型壓力下，熱壓15分鐘，熱制品在20Mpa壓力下室溫冷卻成型，得到產(chǎn)品(片材)。制得的片材的力學(xué)性能和抗水性能見表l。實(shí)施例3(1)100kg的大豆分離蛋白分散于300kg的環(huán)氧氯丙烷中，機(jī)械攪拌使SPI分散均勻后，加入9kg三乙胺，攪勻后，逐步加入30kg鄰苯二曱酸酐，攪拌60分鐘，反應(yīng)完畢后抽濾、自然晾干、得到?；蠖狗蛛x蛋白備用；(2)取100kg的?；蠖狗蛛x蛋白，加入15kg水、5kg己內(nèi)酰胺和15kg甘油所構(gòu)成的復(fù)合增塑劑，將這些原料充分混合均勻后，倒入平板硫化機(jī)的平板模具中，在12(TC成型溫度下和20Mpa的成型壓力下，熱壓15分鐘，熱制品在20Mpa壓力下室溫冷卻成型，得到產(chǎn)品(片材)。制得的片材的力學(xué)性能和抗水性能見表l。比較例1取100kg的大豆分離蛋白，加入15kg水、5kg己內(nèi)酰胺和15kg甘油所構(gòu)成的復(fù)合增塑劑，將這些原料充分混合均勻后，倒入平板硫化機(jī)的平板模具中，在120。C成型溫度下和20Mpa的成型壓力下，熱壓15分鐘，熱制品在20Mpa壓力下室溫冷卻成型，得到產(chǎn)品(片材)。制得的片材的力學(xué)性能和抗水性能見表1。比較例2取100kg的大豆分離蛋白，倒入平板硫化機(jī)的平板模具中，在120。C成型溫度下和20Mpa的成型壓力下，熱壓15分鐘，熱制品在20Mpa壓力下室溫冷卻成型，得到產(chǎn)品(片材)。制得的片材的力學(xué)性能和抗水性能見表l。實(shí)施例4(1100kg的大豆分離蛋白分散于300kg的環(huán)氧氯丙烷中，機(jī)械攪拌使SPI分散均勻后，加入3kg三乙胺，攪勻后，逐步加入10kg酸肝，攪拌10分鐘，反應(yīng)完畢后抽濾、自然晾干、得到酰化大豆分離蛋白備用。(2)取100kg的?；蠖狗蛛x蛋白，加入5kg水、lkg己內(nèi)酰胺和5kg甘油所構(gòu)成的復(fù)合增塑劑，將這些原料充分混合均勻后，倒入平板硫化機(jī)的平板模具中，在95。C成型溫度下和5Mpa的成型壓力下，熱壓5分鐘，熱制品在5Mpa壓力下室溫冷卻成型，即得產(chǎn)品。表1?；蠖沟鞍姿芰系牧W(xué)性能和吸水性能<table>seeoriginaltablepage7</table表1中大豆蛋白塑料樣品性能的測試方法力學(xué)性能按照GB/T1040-92在深圳新三思計(jì)量技術(shù)有限公司的CMT-0104型微機(jī)控制電子萬能試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行測定，拉伸速度為50mm/min;抗水性能按照GB/T1034-1998方法2進(jìn)行測定(抗水性能用吸水率來表示，吸水率越低抗水性能越好)。由表1可知，本發(fā)明的?；蠖沟鞍姿芰?，其抗水性能得到了很大提高，同時(shí)其力學(xué)性能(拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率)也明顯高于純大豆蛋白塑料，同等條件下鄰苯二曱酸酐的效果最為明顯。實(shí)施例5(1)100kg的大豆分離蛋白M于300kg的環(huán)氧氯丙烷中，機(jī)械攪拌使SPIM均勾后，加入3kg三乙胺，攪勻后，逐步加入10kg酸酐，攪拌10分鐘，反應(yīng)完畢后抽濾、自然晾干、得到?；蠖狗蛛x蛋白備用。(2)取100kg的?；蠖狗蛛x蛋白，加入30kg水、9kg己內(nèi)酰胺和30kg甘油所構(gòu)成的復(fù)合增塑劑，將這些原料充分混合均勻后，倒入平板硫化機(jī)的平板模具中，在150。C成型溫度下和25Mpa的成型壓力下，熱壓20分鐘，熱制品在25Mpa壓力下室溫冷卻成型，即得產(chǎn)品。實(shí)施例6(1)100kg的大豆分離蛋白分散于300kg的環(huán)氧氯丙烷中，機(jī)械攪拌使SPI分散均勻后，加入15kg三乙胺，攪勻后，逐步加入50kg酸酐，攪拌120分鐘，反應(yīng)完畢后抽濾、自然晾干、得到?；蠖狗蛛x蛋白備用。(2)取100kg的?；蠖狗蛛x蛋白，加入5kg水、lkg己內(nèi)酰胺和5kg甘油所構(gòu)成的復(fù)合增塑劑，將這些原料充分混合均勻后，倒入平板硫化機(jī)的平板模具中，在95℃成型溫度下和5Mpa的成型壓力下，熱壓5分鐘，熱制品在5Mpa壓力下室溫冷卻成型，即得產(chǎn)品。實(shí)施例7(1)100kg的大豆分離蛋白^R于300kg的環(huán)氧氯丙烷中，機(jī)械攪拌使SPIM均勻后，加入15kg三乙胺，攪勻后，逐步加入50kg酸酐，攪拌120分鐘，反應(yīng)完畢后抽濾、自然晾干、得到?；蠖狗蛛x蛋白備用。(2)取100kg的大豆分離蛋白，加入30kg水、9kg己內(nèi)酰胺和30kg甘油所構(gòu)成的復(fù)合增塑劑，將這些原料充分混合均勻后，倒入平板硫化機(jī)的平板模具中，在150℃成型溫度下和25Mpa的成型壓力下，熱壓20分鐘，熱制品在25Mpa壓力下室溫冷卻成型，即得產(chǎn)品。實(shí)施例8(1)100kg的大豆分離蛋白分散于300kg的環(huán)氧氯丙烷中，機(jī)械攪拌使SPI分散均勻后，加入9kg三乙胺，攪勻后，逐步加入30kg酸酐，攪拌60分鐘，反應(yīng)完畢后抽濾、自然晾干、得到酰化大豆分離蛋白備用。(2)取100kg的大豆分離蛋白，加入15kg水、7kg己內(nèi)酰胺和20kg甘油所構(gòu)成的復(fù)合增塑劑，將這些原料充分混合均勻后，倒入平板硫化機(jī)的平板模具中，在130℃成型溫度下和15Mpa的成型壓力下，熱壓IO分鐘，熱制品在15Mpa壓力下室溫冷卻成型，即得產(chǎn)品。上述實(shí)施例中的大豆分離蛋白為市售產(chǎn)品，水為自來水，酸酐、環(huán)氧氯丙烷、三乙胺、己內(nèi)酰胺和甘油為分析純，實(shí)施例4~8中的酸酐可以是乙酸酐、琥珀酸酐和鄰苯二曱酸酐中任意一種。權(quán)利要求1、一種酰化大豆蛋白可生物降解塑料，其特征在于它包括改性后的酰化大豆分離蛋白、水、己內(nèi)酰胺、甘油組成，各成分重量份配比如下酰化大豆分離蛋白100份、水5-30份、己內(nèi)酰胺1-9份、甘油5-30份；其中改性后的?；蠖狗蛛x蛋白是由以下重量份原料混合而成大豆分離蛋白100重量份、三乙胺3-15重量份、酸酐10-50重量份。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的酰化大豆蛋白可生物降解塑料，其特征在于所述酸酐包括乙酸酐、琥珀酸酐、鄰苯二曱酸酐的任意一種。3、一種權(quán)利要求l所述的酰化大豆蛋白可生物降解塑料的制備方法，其特征在于該制備方法包括以下步驟(1)一定量的大豆分離蛋白分散于3倍重量的環(huán)氧氯丙烷(可以循環(huán)利用)中，機(jī)械攪拌使大豆分離蛋白分散均勻后，按比例加入三乙胺，攪勻后，按比例逐步加入酸酐，攪拌10-120分鐘，反應(yīng)完畢后抽濾、自然晾干、得到?；蠖狗蛛x蛋白備用；(2)按照一定比例將己內(nèi)酰胺溶于水中，加入一定量的甘油混合均勻制成復(fù)合增塑劑，將此復(fù)合增塑劑加入到步驟(l)中得到的?；蠖狗蛛x蛋白中，快速攪拌成均勻蓬松狀的混合物，將混合物置于模具中，在95-150。C成型溫度下和5-25Mpa的成型壓力下，熱壓5-20分鐘，取出的熱制品在同樣壓力下室溫冷卻成型，即得酰化大豆蛋白可生物降解塑料制品。全文摘要一種酰化大豆蛋白可生物降解塑料，其特征是它包括改性后的?；蠖狗蛛x蛋白、水、己內(nèi)酰胺、甘油組成；其中?；蠖狗蛛x蛋白是由大豆分離蛋白、三乙胺、酸酐混合而成。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是大豆分離蛋白經(jīng)過適量的酸酐改性，極大提高了塑料的抗水性能；采用適量的己內(nèi)酰胺可以使塑料的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率同時(shí)得到提高，并且可以通過調(diào)節(jié)己內(nèi)酰胺的含量得到不同力學(xué)性能的材料，科技含量高，具有創(chuàng)新性；其制備工藝采用常規(guī)塑料設(shè)備與方法，工藝簡單，易于操作；再者本發(fā)明是由大豆分離蛋白經(jīng)改性后和混合增塑劑在熱壓條件下形成的，廢棄后很容易被微生物分解成二氧化碳和水，不污染環(huán)境；且大豆蛋白是一種可再生的資源，取之不盡用之不竭。文檔編號(hào)C08K5/053GK101343418SQ20081014111公開日2009年1月14日申請(qǐng)日期2008年8月25日優(yōu)先權(quán)日2008年8月25日發(fā)明者丁長河,侯紅江,慧劉,劉東亮,姚永志,孟凡磊,張麗芬,李紅良,李里特,巖王,許曉燕,治鄭,郭東權(quán),陳復(fù)生,龔向哲申請(qǐng)人:河南工業(yè)大學(xué)