高疏水性可生物降解的大豆蛋白質塑料的製備方法及用途的製作方法
2023-06-29 07:09:36
專利名稱：：高疏水性可生物降解的大豆蛋白質塑料的製備方法及用途的製作方法
技術領域：
：本發明涉及一種具有高疏水性且可生物降解的大豆蛋白質塑料的製備方法及用途，屬於天然高分子領域，也屬於化學、農業、食品和環境工程領域。
背景技術：
：隨著環境問題日益加劇，基於合成高分子的非降解材料的發展受到了限制，而符合可持續發展戰略的可降解的天然高分子材料的發展逐漸受到重視。大豆蛋白質是大豆搾油之後的副產物，來源豐富，可生物降解，屬環境友好材料。充分利用大豆蛋白質製備材料不僅可以保護環境，而且可以節省有限的石油資源。大豆蛋白質塑料的研究可追溯到1930s(U.S.Pat.No1,460,757)。大豆蛋白質塑料易脆，且具有高吸水性。由於蛋白質在水的作用下，其力學性能有明顯的下降，從而大大限制了其廣泛應用。為了克服這些缺點，通常添加水或甘油等增塑劑來提高其加工性能或力學性能，也可通過接枝合成高分子來提高其力學性能和耐水性。然而水或甘油等小分子的引入大大降低了材料的拉伸強度和耐水性能，而合成高分子的加入破壞了大豆蛋白質材料的生物可降解性。因此製備耐水的可降解的大豆蛋白質材料是一個重要的課題。
發明內容本發明的目的就是為了克服上述現有技術的不足，提供一種高疏水的可生物降解的大豆蛋白質塑料的製備方法，以大豆分離蛋白質為原料，添加硫二甘醇和二苯基羥乙酸，由熱壓法製備大豆蛋白質塑料，操作流程簡單，製備出的大豆蛋白質塑料具有高疏水性，且可生物降解。實現本發明目的採用的技術方案是一種高疏水的可生物降解的大豆蛋白質塑料的製備方法包括以下步驟先將大豆分離蛋白與硫二甘醇混合1030分鐘，再加入二苯基羥乙酸後混合攪拌1030分鐘，然後在150160°C，1020MPa的條件下熱壓520分鐘，製得大豆蛋白質塑料。所述硫二甘醇的用量為大豆分離蛋白質的2030wt%。所述二苯基羥乙酸的用量為大豆分離蛋白質的02(kt%。製得的大豆蛋白質塑料可用作農業、化工、食品、環境等領域中的覆蓋物材料、包裝材料以及一次性容器的材料等。與現有技術相比較，本發明的創新如下本發明所用的增塑劑為硫二甘醇，硫二甘醇為芥子氣[(C1C2H4)2S]的水解產物，成本低，比傳統的甘油少一個氫鍵，更有利於改善大豆蛋白質塑料的耐水性能，且由於含硫基團的存在，延長了大豆蛋白質塑料的使用壽命。本發明通過添加二苯基羥乙酸得到了100%耐水的生物可降解的大豆蛋白質塑料。下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步的說明。圖1為實施例2製得的大豆蛋白質塑料在天然土壤中降解0天掃描電子顯微鏡照片。圖2為實施例2製得的大豆蛋白質塑料在天然土壤中降解2天掃描電子顯微鏡照片。圖3為實施例2製得的大豆蛋白質塑料在天然土壤中降解6天掃描電子顯微鏡照片。圖4為實施例4製得的大豆蛋白質塑料在天然土壤中降解0天掃描電子顯微鏡照片。圖5為實施例4製得的大豆蛋白質塑料在天然土壤中降解2天掃描電子顯微鏡照片。圖6為實施例4製得的大豆蛋白質塑料在天然土壤中降解6天掃描電子顯微鏡照片。具體實施方式實施例l取大豆分離蛋白質5克，與1克硫二甘醇混合後在高速攪拌機中攪拌15分鐘，然後將該混合物在155'C,15MPa的條件下模壓成型10分鐘，製得大豆蛋白質塑料。該塑料在水中浸泡26小時後的吸水率69.9%，由電子拉力實驗機測得其在幹態下的抗張強度、斷裂伸長率及彈性模量分別為26.34MPa、3.59%及854MPa。在水中浸泡26小時後的抗張強度cTb、斷裂伸長率Sb及彈性模量分別為1.59MPa、176.14%及3.43MPa。該塑料在土壤中4天後降解52.5wt%。實施例2取大豆分離蛋白質5克，與1克硫二甘醇混合後在高速攪拌機中攪拌15分鐘，再加入O.5克二苯基羥乙酸混合後攪拌15分鐘，然後將所得混合物在155。C，15MPa的條件下模壓成型10分鐘，製得大豆蛋白質塑料。該大豆蛋白質塑料在水中浸泡26小時後的吸水率10%，由電子拉力實驗機測得其在幹態下的抗張強度、斷裂伸長率及彈性模量分別為13.5MPa、22.5%及369MPa。在水中浸泡26小時後的抗張強度、斷裂伸長率及彈性模量分別為2.9MPa、3.72%及46.21MPa。本實施例製得的大豆蛋白質塑料在天然土壤中降解O天、2天和6天的掃描電子顯微鏡照片分別如圖l、圖2和圖3所示，該塑料在土壤中6天後降解55.8wtW。實施例3取大豆分離蛋白質5克，與1克硫二甘醇混合後在高速攪拌機中攪拌15分鐘，再加入0.75克二苯基羥乙酸混合攪拌15分鐘，然後將所得混合物在155。C，15MPa的條件下模壓成型10分鐘，製得大豆蛋白質塑料。該大豆蛋白質塑料在水中浸泡26小時後的吸水率為-0.64%，由電子拉力實驗機測得其在幹態下的抗張強度、斷裂伸長率及彈性模量分別為9.3MPa、4.42%及321.9MPa。在水中浸泡26小時後塑料變得很脆，該塑料在土壤中6天後降解53.5wt呢。實施例4取大豆分離蛋白質5克，與1克硫二甘醇混合後在高速攪拌機中攪拌15分鐘，再加入1克二苯基羥乙酸混合攪拌15分鐘，然後將所得混合物在155。C，15MPa的條件下模壓成型10分鐘，製得大豆蛋白質塑料。該大豆蛋白質塑料在水中浸泡26小時後的吸水率-6.9%，由電子拉力實驗機測得其在幹態下的抗張強度、斷裂伸長率及彈性模量分別為6.73MPa、3.6%及309.7MPa。在水中浸泡26小時後塑料變得很脆。本實施例製得的大豆蛋白質塑料在天然土壤中降解O天、2天和6天的掃描電子顯微鏡照片分別如圖4、圖5和圖6所示，該塑料在土壤中6天後降解51.lwt%。實施例5取大豆分離蛋白質5克，與l.5克硫二甘醇混合後在高速攪拌機中攪拌15分鐘，然後將該混合物在155t:，15MPa的條件下模壓成型10分鐘，製得大豆蛋白質塑料。該塑料在水中浸泡26小時後的吸水率65.6%，由電子拉力實驗機測得其在幹態下的抗張強度、斷裂伸長率及彈性模量分別為15.63MPa、127.8呢及460MPa。在水中浸泡26小時後的抗張強度cib、斷裂伸長率Sb及彈性模量分別為O.91MPa、69.41%及2.23MPa。該塑料在土壤中4天後降解50.2wt。/0。實施例6取大豆分離蛋白質5克，與l.5克硫二甘醇混合後在高速攪拌機中攪拌15分鐘，再加入O.5克二苯基羥乙酸混合後攪拌15分鐘，然後將所得混合物在155'C，15MPa的條件下模壓成型10分鐘，製得大豆蛋白質塑料。該大豆蛋白質塑料在水中浸泡26小時後的吸水率-0.34%，由電子拉力實驗機測得其在幹態下的抗張強度、斷裂伸長率及彈性模量分別為3.67MPa、59.03%及35.58MPa。在水中浸泡26小時後的抗張強度、斷裂伸長率及彈性模量分別為2.03MPa、37.79%及27.6MPa。該塑料在土壤中4天後降解32.2wt%。實施例7取大豆分離蛋白質5克，與1.5克硫二甘醇混合後在高速攪拌機中攪拌15分鐘，再加入O.75克二苯基羥乙酸混合攪拌15分鐘，然後將所得混合物在155t，15MPa的條件下模壓成型10分鐘，製得大豆蛋白質塑料。該大豆蛋白質塑料在水中浸泡26小時後的吸水率為-9.74%，由電子拉力實驗機測得其在幹態下的抗張強度、斷裂伸長率及彈性模量分別為2.4MPa、47.5%及17.9MPa。在水中浸泡26小時後的抗張強度、斷裂伸長率及彈性模量分別為2.97MPa、27.78免及71.3MPa。該塑料在土壤中4天後降解30.4wt%。實施例8取大豆分離蛋白質5克，與l.5克硫二甘醇混合後在高速攪拌機中攪拌1030分鐘，再加入1克二苯基羥乙酸混合攪拌1030分鐘，然後將所得混合物在150160°C，1020MPa的條件下模壓成型520分鐘，製得大豆蛋白質塑料。該大豆蛋白質塑料在水中浸泡26小時後的吸水率-10.62%，由電子拉力實驗機測得其在幹態下的抗張強度、斷裂伸長率及彈性模量分別為2MPa、36.8%及16.lMPa。在水中浸泡26小時後的抗張強度、斷裂伸長率及彈性模量分別為4.3MPa、14.3%及152.98MPa。該塑料在土壤中4天後降解29.lwt%。下表為通過本發明方法製得大豆蛋白質塑料的力學性能，耐水性能以及可生物降解性tableseeoriginaldocumentpage7所以製得的大豆蛋白質塑料可用作農業、化工、食品、環境等領域中的覆蓋物材料、包裝材料以及一次性容器的材料等。權利要求1.一種高疏水性可生物降解的大豆蛋白質塑料的製備方法，其特徵在於包括以下步驟先將大豆分離蛋白與硫二甘醇混合後攪拌10～30分鐘，再加入二苯基羥乙酸後混合攪拌10～30分鐘，然後將所得混合物在150～160℃，10～20MPa的條件下熱壓5～20分鐘即製得大豆蛋白質塑料。2.根據權利要求1所述高疏水性可生物降解的大豆蛋白質塑料的製備方法，其特徵在於硫二甘醇的用量為大豆分離蛋白質的2030wt免。3.根據權利要求1所述高疏水性可生物降解的大豆蛋白質塑料的製備方法，其特徵在於二苯基羥乙酸的用量為大豆分離蛋白質的020wt%。4.權利要求l所述大豆蛋白質塑料的用途，其特徵在於用作農業、化工、食品、環境等領域中的覆蓋物材料、包裝材料以及一次性容器的材料等。全文摘要本發明公開了一種高疏水性可生物降解的大豆蛋白質塑料的製備方法，先將大豆分離蛋白與硫二甘醇混合後攪拌10～30分鐘，再加入二苯基羥乙酸後混合攪拌10～30分鐘，然後將所得混合物在150～160℃，10～20MPa的條件下熱壓5～20分鐘製得大豆蛋白質塑料，其中硫二甘醇的用量為大豆分離蛋白質的20～30wt％，二苯基羥乙酸的用量為大豆分離蛋白質的0～20wt％。製得的蛋白質塑料具有高疏水性和良好的力學性能及生物可降解性，用作農業、化工、食品、環境等領域中的覆蓋、包裝材料以及一次性容器等。本發明生產過程簡單、方便、無毒、無害、無汙染，可帶來較大的經濟效益和社會效益。文檔編號C08L89/00GK101225235SQ200810046798公開日2008年7月23日申請日期2008年1月25日優先權日2008年1月25日發明者張俐娜,拉卡西.庫碼申請人:武漢大學