專利名稱：復(fù)合增塑劑增塑大豆蛋白塑料及其制備方法
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，特別是一種復(fù)合增 塑劑增塑大豆蛋白塑料及其制備方法，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)塑料的石油資源日趨枯竭及石油基塑料帶來的全球性環(huán)境污 染問題，尋找新的對(duì)環(huán)境友好塑料原料，發(fā)展非石油基聚合物迫在眉睫，而可 生物降解塑料正是解決這兩方面問題的有效途徑。大豆蛋白可生物降解塑料不 僅其分解產(chǎn)物能回歸自然被微生物再利用，而且大豆本身是每年都可以進(jìn)行大 量種植的再生資源，另外，還可以提高農(nóng)業(yè)附加值。
由于大豆分離蛋白分子自身的特點(diǎn)，其材料具有加工性能差、力學(xué)性能和
抗水性能低等缺點(diǎn)(J. JAOCS. 2002， 79， 197-202 )。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， ZL200610018180. 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 )等方法被廣泛的采用，均在一 定程度上提高了材料的拉伸強(qiáng)度，但是塑料的斷裂伸長(zhǎng)率并不能得到提高，甚 至?xí)兴档?J. Appl. Polym. Sci.， 2003， 89, 1685-1689 )。通過加入水 或甘油、多羥基增塑劑(J. Macro Sci. : Pure Appl. Chem. ， 1996, A33 (5): 557-569; J. Journal of Food Engineering. 2008, 86 (4): 484-493) 和復(fù)合增塑劑(中國專利2007, ZL200710031652. 1 )可以進(jìn)入蛋白質(zhì)分子之 間減弱其分子間的作用力，提高塑料的加工性能、韌性和延展性。然而，增塑 劑的加入在提高塑料伸長(zhǎng)率的同時(shí)極劇降低了材料的拉伸強(qiáng)度，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)存在的缺陷而提供一種同時(shí)具有較高 拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率、成本低廉的復(fù)合增塑劑增塑大豆蛋白塑料及其制備方 法。
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)明的復(fù)合增塑劑增塑大 豆蛋白塑料，是由以下重量份原料混合組成 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。
本發(fā)明所述的大豆蛋白塑料為可降解大豆蛋白塑料。
本發(fā)明的復(fù)合增塑劑增塑大豆蛋白塑料的制備方法包括以下工藝步驟
(1) 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)合增塑劑加入到一定量的大豆分離蛋白中，快速攪拌成均勻 蓬松狀的混合物；
(2) 將(l)中混合物置于模具中，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，以防變形， 即得大豆蛋白塑料制品。
上述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(yè)用復(fù)合材料等。
本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)
(1)本發(fā)明的大豆蛋白塑料，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(zhǎng)率兩個(gè)力學(xué)性能指標(biāo)及抗水性能都得到提高，具有實(shí)用性；
(2)本發(fā)明可以通過調(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)明的大豆蛋白塑料完全是由大豆分離蛋白和復(fù)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，對(duì)環(huán)境無污染；
(4 )本發(fā)明的大豆蛋白塑料不需經(jīng)化學(xué)改性或物理改性，只需與復(fù)合增塑
劑簡(jiǎn)單的混合，容易加工成型，生產(chǎn)成本低，塑料具有較好的韌性和延展性；
(5 )本發(fā)明的大豆蛋白塑料采用常規(guī)塑料加工設(shè)備與方法制備，生產(chǎn)工藝
簡(jiǎn)單；
(6 )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
取100kg的大豆分離蛋白，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3
取100kg的大豆分離蛋白，加入15kg水，己內(nèi)酰胺的量分別按lkg、 3kg、 5kg、 7kg、 9kg添加，再加入15kg甘油構(gòu)成不同含量己內(nèi)酰胺的復(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15Mpa的成型壓力下，熱壓1O分鐘，熱制品在15Mpa壓力下室溫冷卻成 型，得到不同含量己內(nèi)酰胺的產(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水和15kg甘油構(gòu)成復(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， 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2
取100kg的大豆分離蛋白，加入30kg甘油作為增塑劑，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15Mpa的成 型壓力下，熱壓10分鐘，熱制品在15Mpa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3
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，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。
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，己內(nèi)酰胺和甘油 為分析純。
表i 大豆分離蛋白塑料的力學(xué)性能和抗水性能
類別增塑劑力學(xué)性能抗水性能
甘油(kg )水(kg )己內(nèi)酰胺kg)拉伸強(qiáng)度(MPa)斷裂伸長(zhǎng)率04)吸水率(％)
19. 31192. 9895. 32
314. 58270. 4388. 18
實(shí)施例3151515. 84295. 3687. 13
16. 73304. 0288. 89
913. 37314. 2990. 56
比較例11515-6. 33202. 55170. 48
比4交例230一-7. 6870. 34140. 45
比li例3-——8. 22-320. 12
表l中大豆蛋白塑料樣品性能的測(cè)試方法力學(xué)性能按照GB/T 1040-92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(cè)定，拉伸速度為50mm/min;抗水性能按照GB/T 1034-1998方法2進(jìn)行測(cè)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，單一的甘油增塑劑或水和甘油復(fù)合增塑劑增塑大豆蛋白塑料 的斷裂伸長(zhǎng)率和抗水性能高于純大豆蛋白塑料，強(qiáng)度降低。水、己內(nèi)酰胺、甘 油復(fù)合增塑劑效果明顯，其增塑的大豆蛋白塑料的力學(xué)性能(拉伸強(qiáng)度、斷裂 伸長(zhǎng)率)和抗水性能比純大豆蛋白塑料及甘油增塑劑或水和甘油復(fù)合增塑劑增塑大豆蛋白塑料都得到較大提高。
權(quán)利要求
1、一種復(fù)合增塑劑增塑大豆蛋白塑料，其特征在于它是由以下重量份原料混合組成大豆分離蛋白100份水 5-30份己內(nèi)酰胺1-9份甘油5-30份。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大豆蛋白塑料，其特征在于該大豆蛋白塑料 為可降解大豆蛋白塑料。
3、 一種權(quán)利要求書1所述的復(fù)合增塑劑增塑大豆蛋白塑料的制備方法， 其特征在于包括以下工藝步驟(1) 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)合增塑劑加入到一定量的大豆分離蛋白中，快速攪拌成均勻 蓬松狀的混合物；(2) 將(l)中混合物置于模具中，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，即得大豆 蛋白塑料制品。
全文摘要
一種復(fù)合增塑劑增塑大豆蛋白塑料，其特征在于它是由以下原料混合熱壓而成，大豆分離蛋白、水、己內(nèi)酰胺和甘油。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于a.采用適量的己內(nèi)酰胺可使塑料的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率及抗水性能都得到提高，并可通過調(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；b.本發(fā)明完全是由大豆分離蛋白和復(fù)合增塑劑在熱壓條件下形成的，廢棄后會(huì)分解成二氧化碳和水，對(duì)環(huán)境無污染，且大豆是可再生資源，與石油原料相比用之不竭；c.本發(fā)明的大豆蛋白塑料不需經(jīng)化學(xué)改性或物理改性，只需與復(fù)合增塑劑簡(jiǎn)單的混合，容易加工成型，生產(chǎn)成本低，塑料具有較好的韌性和延展性；d.采用常規(guī)塑料加工設(shè)備與方法制備，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)B29B7/00GK101343417SQ20081014111
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(zhǎng)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)