一種改性大豆蛋白塑料的制備方法
【專利摘要】本發明提供了一種改性大豆蛋白塑料的制備方法，包括以下步驟：（1）稱取大豆分離蛋白、高直鏈淀粉、改性殼聚糖和復合增塑劑；（2）上述各種原料研磨10～20min，然后用捏合機混合20～35min，得到混合料，裝袋并在室溫靜置12～24h；（3）將混合料放入模具中，先用模壓成型機預熱0.5～2min，預熱溫度60～80℃，然后在130～150℃，5～15MPa，熱壓4～8min，制成塑料片材。采用本發明制備的改性大豆蛋白塑料制備工藝簡單，并具有良好的力學性能和耐水性，其原料來源廣泛，可生物降解，可用于包裝材料、農業緩釋系統、文體用品、野外用品等。
【專利說明】一種改性大豆蛋白塑料的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種改性大豆蛋白塑料的制備方法。
【背景技術】
[0002] 近年來，由于石油資源的日漸枯竭和環境污染的日益加劇，大豆蛋白作為可再生 及生物降解材料，已應用到非食品工業領域。其中關于大豆蛋白塑料的研究和開發始于 20世紀40年代，雖然該材料具有良好的生物降解性和較高的強度，但存在高脆性和耐水性 差的缺點。采用增塑改性方法處理，大豆蛋白塑料的韌性和耐水性得到改善，但是其拉伸強 度下降。采用聚乳酸和聚己內酯對大豆蛋白塑料進行共混改性，其強度、韌性和耐水性均得 到改善，但是上述改性處理需添加適當的相容劑，且生物降解聚酯價格較高，因此以上缺陷 限制了該共混物的應用。與申報人之前的發明專利"改性大豆蛋白生物降解塑料的制備方 法"相比，該發明中塑料的制備工藝得到優化，通過高直鏈淀粉和殼聚糖共混和復合增塑劑 增塑，其拉伸強度、斷裂伸長率和耐水性得到改善。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的是針對大豆蛋白塑料較脆、耐水性差和加工性能不佳的缺點，提供 一種改性大豆蛋白塑料的制備方法，通過選擇合適的谷朊粉、高直鏈淀粉、殼聚糖共混物 對大豆蛋白塑料進行共混改性來提高塑料的力學性能和耐水性能，得到具有較好的拉伸強 度、斷裂伸長率、耐水性和加工性能的塑料。
[0004] 本發明提供的改性大豆蛋白塑料的制備方法包括以下步驟： (1) 稱取大豆分離蛋白、高直鏈淀粉、改性殼聚糖和復合增塑劑； (2) 將步驟（1)中稱取后的原料研磨10?20min，然后用捏合機混合20?35min，得到 混合料，裝袋并在室溫靜置12?24h。
[0005] (3)將步驟（2)得到的混合料放入模具中，先用模壓成型機預熱0. 5?2min，預熱 溫度60?80°C，然后在130?150°C，5?15MPa，熱壓4?8min，制成塑料片材。
[0006] 上述原料的重量份數如下： 大豆分離蛋白 50?73; 高直鏈淀粉 1?5 ; 殼聚糖 1?10 ; 復合增塑劑 25?35。 步驟（1)中，大豆分離蛋白，高直鏈淀粉和改性殼聚糖均經篩分處理，粒度100?300 目，且經干燥處理使原料水分含量低于6%。干燥處理為真空干燥或烘箱干燥。
[0007] 所述的大豆分離蛋白是以低溫脫溶大豆柏為原料生產的一種產品，大豆分離蛋白 中蛋白質含量在90%以上。由于大?分尚蛋白含有商蛋白和十多種人體必需氣基酸，所以 也有人用作全價蛋白類食品添加劑。
[0008] 所述改性殼聚糖為0-羧甲基殼聚糖或Ν，0-羧甲基殼聚糖。
[0009] 其中，0-羧甲基殼聚糖的制備方法是將5g殼聚糖加入到50ml 42%Na0H中，在溫 室下，邊攪拌邊加入1?6g氯乙酸反應24?36h后，用I: IHCL調節至中性，用無水乙醇沉 淀，并多次浸泡洗滌。最后60°C真空干燥，即得到0-羧甲基殼聚糖。
[0010] 其中，N，0-羧甲基殼聚糖的制備方法是將IOg殼聚糖加入到1000 mL 42% NaOH 溶液中，充分溶脹之后轉至三口燒瓶中并加入100 HiL異丙醇，共置30 min后加入2?8 g 的氯乙酸。升溫至60°C反應3?6 h，冷卻后，溶液用冰醋酸調節pH至中性，用無水乙醇沉 淀，用95%的乙醇及無水乙醇反復洗滌。將合成的產物于60°C真干燥，即得到N，0-羧甲基 殼聚糖。
[0011] 所述復合增塑劑由甘油和甲酰胺共混而成，三者比例2:8?8:2,共混時間為10? 30min〇
[0012] 所述高直鏈淀粉中直鏈淀粉含量為70?80%，可以采用高直鏈玉米淀粉，高直鏈 玉米淀粉目前我國開始引種，它具有抗潤脹性，直鏈淀粉含量的增加，加速了淀粉的糊化， 生成的淀粉糊強度較高。
[0013] 本發明與現有技術相比，具有以下優點和有益效果： (1)本發明所采用的原料為大豆分離蛋白、高直鏈淀粉和殼聚糖，原料來源廣泛。其中 殼聚糖具有耐水性、抗菌性，而高直鏈淀粉能夠提高塑料的力學性能。
[0014] (2)本發明所用的物料均具有生物降解性，且主要物料均來自可再生資源的天然 高分子，特別是大豆分離蛋白沿著它的肽鏈骨架，含有很多極性基，所以具有吸水性、保水 性和膨脹性，因此該改性大豆蛋白塑料具有良好的生物降解性，屬于環境友好材料。
[0015] (3)塑料制備工藝簡單，能夠提高塑料的力學性能和抗水性。
[0016] (4)本發明通過甲酰胺與甘油共混物的增塑作用，使大豆蛋白塑料具有良好的柔 韌性、耐水性和加工性能。
[0017] (4)殼聚糖的引入，使塑料具有良好的耐水性，這會拓寬塑料的應用領域。另外，通 過高直鏈淀粉對大豆蛋白進行共混改性，塑料的拉伸強度、斷裂伸長率得到改善。
【具體實施方式】
[0018] 實施例1 原料配比（重量份數）：大豆分離蛋白50 ;高直鏈淀粉1 ;改性殼聚糖 3 ;復合增塑劑25 ; 所述復合增塑劑由甘油和甲酰胺共混而成，三者比例2:8?8:2,共混時間為10? 30min ； 所述改性殼聚糖為ο-羧甲基殼聚糖，ο-羧甲基殼聚糖的制備方法是將5g殼聚糖加入 到50ml 42%Na0H中，在溫室下，邊攪拌邊加入1?6g氯乙酸反應24?36h后，用1:1HCL 調節至中性，用無水乙醇沉淀，并多次浸泡洗滌。最后60°C真空干燥，即得到0-羧甲基殼聚 糖； 預處理：大豆分離蛋白，高直鏈淀粉和改性殼聚糖均經篩分處理，粒度100?300目，且 經干燥處理使原料水分含量低于6%。干燥處理為真空干燥或烘箱干燥。
[0019] 制備步驟如下： (1)稱取大豆分離蛋白、高直鏈淀粉、改性殼聚糖和復合增塑劑； (2) 將步驟（1)中稱取后的原料研磨10?20min，然后用捏合機混合20?35min，得到 混合料，裝袋并在室溫靜置12?24h ; (3) 將步驟（2)得到的混合料放入模具中，先用模壓成型機預熱0. 5?2min，預熱溫度 60?80°C，然后在130?150°C，5?15MPa，熱壓4?8min，制成塑料片材。
[0020] 實施例2 原料配比（重量份數）：大豆分離蛋白65 ;高直鏈淀粉4 ;改性殼聚糖 7 ;復合增塑劑30 ; 所述復合增塑劑由甘油和甲酰胺共混而成，三者比例2:8?8:2,共混時間為10? 30min ； 所述改性殼聚糖為ο-羧甲基殼聚糖，ο-羧甲基殼聚糖的制備方法是將5g殼聚糖加入 到50ml 42%Na0H中，在溫室下，邊攪拌邊加入1?6g氯乙酸反應24?36h后，用1:1HCL 調節至中性，用無水乙醇沉淀，并多次浸泡洗滌。最后60°C真空干燥，即得到0-羧甲基殼聚 糖； 預處理：大豆分離蛋白，高直鏈淀粉和改性殼聚糖均經篩分處理，粒度100?300目，且 經干燥處理使原料水分含量低于6%。干燥處理為真空干燥或烘箱干燥。
[0021] 制備步驟如下： (1) 稱取大豆分離蛋白、高直鏈淀粉、改性殼聚糖和復合增塑劑； (2) 將步驟（1)中稱取后的原料研磨10?20min，然后用捏合機混合20?35min，得到 混合料，裝袋并在室溫靜置12?24h ; (3) 將步驟（2)得到的混合料放入模具中，先用模壓成型機預熱0. 5?2min，預熱溫度 60?80°C，然后在130?150°C，5?15MPa，熱壓4?8min，制成塑料片材。
[0022] 實施例3 原料配比（重量份數）：大豆分離蛋白65 ;高直鏈淀粉3 ;改性殼聚糖 5 ;復合增塑劑30 ; 所述復合增塑劑由甘油和甲酰胺共混而成，三者比例2:8?8:2,共混時間為10? 30min ； 所述改性殼聚糖為N，0-羧甲基殼聚糖，N，0-羧甲基殼聚糖的制備方法是將IOg殼聚 糖加入到1000 mL 42% NaOH溶液中，充分溶脹之后轉至三口燒瓶中并加入100 mL異丙醇， 共置30 min后加入2?8 g的氯乙酸,升溫至60°C反應3?6 h,冷卻后,溶液用冰醋酸調 節pH至中性，用無水乙醇沉淀，用95%的乙醇及無水乙醇反復洗滌，將合成的產物于60°C 真干燥，即得到N，0-羧甲基殼聚糖； 預處理：大豆分離蛋白，高直鏈淀粉和改性殼聚糖均經篩分處理，粒度100?300目，且 經干燥處理使原料水分含量低于6%。干燥處理為真空干燥或烘箱干燥。
[0023] 制備步驟如下： (1) 稱取大豆分離蛋白、高直鏈淀粉、改性殼聚糖和復合增塑劑； (2) 將步驟（1)中稱取后的原料研磨10?20min，然后用捏合機混合20?35min，得到 混合料，裝袋并在室溫靜置12?24h ; (3) 將步驟（2)得到的混合料放入模具中，先用模壓成型機預熱0. 5?2min，預熱溫度 60?80°C，然后在130?150°C，5?15MPa，熱壓4?8min，制成塑料片材。
[0024] 實施例4 原料配比(重量份數):大豆分離蛋白73 ;高直鏈淀粉5 ;改性殼聚糖9 ;復合增塑劑32 ; 所述復合增塑劑由甘油和甲酰胺共混而成，三者比例2:8?8:2,共混時間為10? 30min ； 所述改性殼聚糖為N，0-羧甲基殼聚糖，N，0-羧甲基殼聚糖的制備方法是將IOg殼聚 糖加入到1000 mL 42% NaOH溶液中，充分溶脹之后轉至三口燒瓶中并加入100 mL異丙醇， 共置30 min后加入2?8 g的氯乙酸,升溫至60°C反應3?6 h,冷卻后,溶液用冰醋酸調 節pH至中性，用無水乙醇沉淀，用95%的乙醇及無水乙醇反復洗滌，將合成的產物于60°C 真干燥，即得到N，0-羧甲基殼聚糖； 預處理：大豆分離蛋白，高直鏈淀粉和改性殼聚糖均經篩分處理，粒度100?300目，且 經干燥處理使原料水分含量低于6%。干燥處理為真空干燥或烘箱干燥。
[0025] 制備步驟如下： (1) 稱取大豆分離蛋白、高直鏈淀粉、改性殼聚糖和復合增塑劑； (2) 將步驟（1)中稱取后的原料研磨10?20min，然后用捏合機混合20?35min，得到 混合料，裝袋并在室溫靜置12?24h ; (3) 將步驟（2)得到的混合料放入模具中，先用模壓成型機預熱0. 5?2min，預熱溫度 60?80°C，然后在130?150°C，5?15MPa，熱壓4?8min，制成塑料片材。
[0026] 本發明產品的檢測數據： 下面表格中的力學性能（拉伸強度和斷裂伸長率）是根據ASTM D638-91標準，采用了 5566型材料實驗機測定，拉伸速率為10mm/s。吸水性能測試是根據ASTM D571-81 (1993) 標準，測定塑料的24h吸水率。其中實施例1-4是本發明上述實施例1-4的數據，將聚氯乙 烯與它們進行比較。
【權利要求】
1. 一種改性大豆蛋白塑料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 稱取大豆分離蛋白、高直鏈淀粉、改性殼聚糖和復合增塑劑； (2) 將步驟（1)中稱取后的原料研磨10?20min，然后用捏合機混合20?35min，得到 混合料，裝袋并在室溫靜置12?24h ; (3) 將步驟（2)得到的混合料放入模具中，先用模壓成型機預熱0. 5?2min，預熱溫度 60?80°C，然后在130?150°C，5?15MPa，熱壓4?8min，制成塑料片材； 上述原料的重量份數如下： 大豆分離蛋白 50?73; 高直鏈淀粉 1?5 ; 殼聚糖 1?10 ; 復合增塑劑 25?35。
2. 根據權利要求1所述的改性大豆蛋白塑料的制備方法，其特征在于，大豆分離蛋白， 高直鏈淀粉和改性殼聚糖均經篩分處理，粒度100?300目，且經干燥處理使原料水分含量 低于6%。
3. 根據權利要求1所述的改性大豆蛋白塑料的制備方法，其特征在于，所述改性殼聚 糖為〇-羧甲基殼聚糖或N，0-羧甲基殼聚糖。
4. 根據權利要求1或3所述的改性大豆蛋白塑料的制備方法，其特征在于，0-羧甲基 殼聚糖的制備方法是將5g殼聚糖加入到50ml 42%Na0H中，早溫室下，邊攪拌邊加入1?6g 氯乙酸反應24?36h后，用1: 1HCL調節至中性，用無水乙醇沉淀，并多次浸泡洗滌，最后 60°C真空干燥，即得到0-羧甲基殼聚糖。
5. 根據權利要求1或3所述的改性大豆蛋白塑料的制備方法，其特征在于，N，0-羧甲 基殼聚糖的制備方法是將l〇g殼聚糖加入到1000 mL 42% NaOH溶液中，充分溶脹之后轉至 三口燒瓶中并加入100 mL異丙醇，共置30 min后加入2?8 g的氯乙酸，升溫至60°C反 應3?6 h，冷卻后，溶液用冰醋酸調節pH至中性，用無水乙醇沉淀，用95%的乙醇及無水 乙醇反復洗滌，將合成的產物于60°C真干燥，即得到N，0-羧甲基殼聚糖。
6. 根據權利要求1所述的改性大豆蛋白塑料的制備方法，其特征在于，所述復合增塑 齊岫甘油和甲酰胺共混而成，三者比例2:8?8:2,共混時間為10?30min。
7. 根據權利要求2所述的改性大豆蛋白塑料的制備方法，其特征在于，干燥處理為真 空干燥或烘箱干燥。
【文檔編號】C08K5/20GK104497594SQ201410825910
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月28日 優先權日:2014年12月28日
【發明者】鄒文中, 張小芳 申請人:鄒文中