專利名稱：水性聚氨酯改性的大豆蛋白質(zhì)塑料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用可再生資源—大豆蛋白質(zhì)制備具有可生物降解塑料的方法和用途，屬于高分子材料化學(xué)領(lǐng)域，也屬于生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
由于不可再生的石油資源日益消耗和基于石油化工原料的合成高分子材料制成品的廣泛使用而造成環(huán)境污染日益嚴重，因此可再生資源—天然高分子的開發(fā)和利用越來越受到人們的重視。近年，由大豆分離大豆蛋白質(zhì)為原料的新興“工業(yè)蛋白塑料工業(yè)”日益引人注目。其主要研究與開發(fā)集中在通過熱壓成型制備大豆蛋白塑料(Jacob John and Mrinal Bhattacharya Polymer International481165-1172(1999))。但是，大豆蛋白塑料由于本身具有脆性大、不耐水的缺點，其實際應(yīng)用受到限制。為了解決這一缺點通常采用酸調(diào)、交聯(lián)、填充或共混等改性方法。大豆蛋白本身的許多活性基團易于發(fā)生交聯(lián)改性，采用甲醛或乙二醛交聯(lián)能有效地抑制材料的吸水性。[Zhang J，Mungara P，Jane J“Mechanical andThermal Properties of Extruded Soy Protein Sheets”.Polymer，2001，422569.]發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種用乙二醇二縮水甘油醚交聯(lián)水性聚氨酯/大豆蛋白質(zhì)塑料及其制備方法，這種塑料應(yīng)具有較好的力學(xué)性能(拉伸強度和斷裂伸長率)和抗水性。
本發(fā)明提供的技術(shù)方案是一種改性大豆蛋白質(zhì)塑料，它是由35～40％陰離子水性聚氨酯乳液、65～60％大豆蛋白質(zhì)與1～4％乙二醇二縮水甘油醚通過反應(yīng)交聯(lián)所得，以上百分比為質(zhì)量百分比。
一種制備上述改性大豆蛋白質(zhì)塑料的方法將陰離子水性聚氨酯乳液與大豆分離蛋白按35～40∶65～60的比例機械混合，按計量加入占上述兩組份總質(zhì)量1～4％乙二醇二縮水甘油醚后繼續(xù)攪拌0.5h，然后將混和液體倒入聚四氟乙烯模具，放進烘箱50±10℃下加熱固化20～30h得到固態(tài)混合物。將固態(tài)混合物置于0.4～0.5M乙酸水溶液中浸泡24h，干燥后在飽和食鹽水蒸汽環(huán)境下室溫存放一周，固態(tài)混合物在115-120℃和10～20MPa下熱壓5～10min制成厚度為0.3mm試片。
上述改性大豆蛋白質(zhì)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。
本發(fā)明的改性大豆蛋白質(zhì)塑料，利用水性聚氨酯和大豆分離蛋白質(zhì)這些再生資源，通過簡單工藝制得，而且具有可生物降解性，有利于環(huán)保；同時可以增加水性聚氨酯和大豆分離蛋白質(zhì)產(chǎn)品的附加值，具有重要經(jīng)濟價值。本發(fā)明可以通過調(diào)節(jié)水性聚氨酯的含量、乙二醇二縮水甘油醚的含量得到不同力學(xué)性能的材料，其科技含量高，具有創(chuàng)新性。本發(fā)明的含有適量水性聚氨酯的大豆蛋白質(zhì)塑料在拉伸強度和斷裂伸長率兩個力學(xué)性能指標同時得到提高，具有實用性。本發(fā)明的水性聚氨酯改性的大豆蛋白質(zhì)塑料具有較好的柔性、較低的吸水性和優(yōu)良的抗水性，由此解決了長期困擾大豆蛋白塑料實際應(yīng)用的難題，因此有顯著的技術(shù)進步。
具體實施例方式
實施例1一種改性大豆蛋白塑料，它是由40％陰離子水性聚氨酯乳液、60％大豆分離蛋白質(zhì)與占上述兩組份總質(zhì)量2％的乙二醇二縮水甘油醚通過反應(yīng)交聯(lián)所得，以上百分比為質(zhì)量百分比。
實施例2一種改性大豆蛋白塑料，它是由40％陰離子水性聚氨酯乳液、60％大豆分離蛋白質(zhì)與占上述兩組份總質(zhì)量3％的乙二醇二縮水甘油醚通過反應(yīng)交聯(lián)所得，以上百分比為質(zhì)量百分比。
實施例3一種改性大豆蛋白塑料，它是由35％陰離子水性聚氨酯乳液、65％大豆分離蛋白質(zhì)與占上述兩組份總質(zhì)量4％的乙二醇二縮水甘油醚通過反應(yīng)交聯(lián)所得，以上百分比為質(zhì)量百分比。
實施例4一種改性大豆蛋白塑料，它是由38％陰離子水性聚氨酯乳液、62％大豆分離蛋白質(zhì)與占上述兩組份總質(zhì)量1％的乙二醇二縮水甘油醚通過反應(yīng)交聯(lián)所得，以上百分比為質(zhì)量百分比。
將陰離子水性聚氨酯(20wt％，膜的邵氏硬度10～20度，老河口皮化公司)與大豆分離蛋白質(zhì)(湖北省云夢龍云蛋白質(zhì)食品有限公司)按比例機械混合，按計量加入乙二醇二縮水甘油醚后繼續(xù)攪拌0.5h，然后將混液倒入聚四氟乙烯模具，放進烘箱50±10℃加熱固化24h得到固態(tài)混合物。將固態(tài)混合物置于0.4～0.5M乙酸(HOAc)水溶液中浸泡24h，然后在25℃空氣中放置24h。固態(tài)混合物在115-120℃和20MPa條件下熱壓10min制成厚度為0.3mm。同時在相同條件下用純的水性聚氨酯(WPU)和純的大豆分離蛋白質(zhì)(SPI)分別制得試片作為比較參照。試片的性能見附表1。
附表1水性聚氨酯改性大豆分離蛋白質(zhì)塑料的機械性能和吸水性

以上數(shù)據(jù)的測試如下力學(xué)性能參照ISO6239-1986(E)標準在深圳新三思測試儀器公司的CMT6503儀器上測得，拉伸速率為50mm/min；吸水性測試為24小時后片材的含水質(zhì)量與初始干態(tài)質(zhì)量之比。
權(quán)利要求
1.一種水性聚氨酯改性的大豆蛋白質(zhì)塑料，其特征在于它是由35～40％陰離子水性聚氨酯乳液、65～60％大豆蛋白質(zhì)與占上述兩組份總質(zhì)量1～4％的乙二醇二縮水甘油醚通過反應(yīng)交聯(lián)所得，以上百分比為質(zhì)量百分比。
2.一種制備權(quán)利要求1所述水性聚氨酯改性的大豆蛋白質(zhì)塑料的方法，其特征在于將陰離子水性聚氨酯乳液與大豆分離蛋白質(zhì)按質(zhì)量比為35～40∶65～60的比例機械混合，按計量加入占上述兩組份總質(zhì)量1～4％乙二醇二縮水甘油醚后繼續(xù)攪拌0.5h，然后將混和液體倒入聚四氟乙烯模具，放進烘箱50±10℃下加熱固化20～30h得到固態(tài)混合物。將固態(tài)混合物置于0.4～0.5M乙酸水溶液中浸泡24h，干燥后在飽和食鹽水蒸汽環(huán)境下室溫存放一周，固態(tài)混合物在115-120℃和10～20MPa下熱壓5～10min制成厚度為0.3mm試片。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種改性大豆蛋白塑料，它是由35～40％陰離子水性聚氨酯乳液、65～60％大豆蛋白質(zhì)與占上述兩組份總質(zhì)量1～4％的乙二醇二縮水甘油醚通過反應(yīng)交聯(lián)所得，其制備方法為將陰離子水性聚氨酯乳液與大豆分離蛋白按一定比例機械混合，按計量加入乙二醇二縮水甘油醚后繼續(xù)攪拌0.5h，然后將混合液倒入聚四氟乙烯模具，放進烘箱50℃加熱固化24h得到固態(tài)混合物。該固態(tài)混合物經(jīng)乙酸水溶液處理后在115～120℃和20MPa條件下熱壓5～10min制成試片。該蛋白質(zhì)材料不僅生產(chǎn)工藝簡單、無污染，而且具有良好的力學(xué)性能和較低的吸水率。因此該蛋白質(zhì)復(fù)合材料是一種具有發(fā)展?jié)摿Φ男滦涂缮锝到饩G色材料。
文檔編號C08J3/24GK1583885SQ20041001319
公開日2005年2月23日 申請日期2004年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月24日
發(fā)明者張俐娜, 王念貴 申請人:武漢大學(xué)