專利名稱：：改性大豆蛋白生物降解塑料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種改性大豆蛋白生物降解塑料的制備方法。(二)
背景技術(shù)：
：由于石油資源的枯竭和合成塑料廢棄物對生態(tài)環(huán)境造成的危害，研究和開發(fā)生物降解材料日益引入注目。又由于現(xiàn)有處理非,率塑料廢棄物的主要方法均存在問題，如填埋方法浪費大量土地，焚燒方法會排出二氧化碳及二噁英等有害物質(zhì)，而回收再加工成本高，并且加工后塑料制品的性能下降明顯，因此用生物降解塑料來代替非降解塑料，是減少環(huán)境污染的有效方法，也是塑料領(lǐng)域發(fā)展的必然趨勢。大豆蛋白質(zhì)來源廣泛，產(chǎn)量高，可再生和可生物降解，是優(yōu)良的生物降解材料資源。目前它已應用于塑料、膠粘劑、涂料等領(lǐng)域。通過傳統(tǒng)的塑料成型方法如熱壓成型、擠出成型或注射成型等方法，可以制備出大豆蛋白塑料，但是塑料存在脆和耐7jC性差的缺點，這就限制了其實際應用。用來制備大豆蛋白塑料的常用改性方法包括增塑改性、交聯(lián)改性等方法。其中增塑改性方法常用的增塑劑為甘油或其他多元醇類，且多為單一增塑劑改性方式，不能充分地改善塑料的柔韌性和加工性能；交聯(lián)改性方法會使塑料的加工性能下降。(三)
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于針對大豆蛋白塑料脆、耐水性差以及加工性能不佳的缺點，提供一種改性大豆蛋白生物糊軍塑料的制備方法，通過選擇合適的玉米蛋白粉或谷朊粉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7K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。本發(fā)明的改性大豆蛋白生物降解塑料的制備方法包括以下步驟(1)^S分離蛋白與玉米蛋白粉或谷朊粉、甘油或復合增塑劑混合10-50min，置于2-6'C冰箱冷藏室中，靜置24h-48h;(2)將步驟(1)得到的物料放入自制模具中，然后在110-16(TC，540MPa，熱壓2-10min^制成塑料片材，冷卻脫膜；上述原料的重量份用量如下大豆分離蛋白10_80玉米蛋白粉或谷朊粉0—60甘油或復合增塑劑20—40。所述復合增塑劑由甘油與甲翻安共混制成，兩者的比率為1:9—9:1重量，共混時間為10一40min。步驟(1)中，先將大豆分離蛋白與玉米蛋白粉或谷朊粉混合5—40min，再與甘油或復合增塑劑混合10-50min，裝入聚乙烯袋中，再置于冰箱冷藏室中。所述混合方式用高速混合、捏合、研磨或粉碎。本發(fā)明所得改性大豆蛋白生物降解塑料，可用于一次性餐具，農(nóng)業(yè)和園藝用具，以及玩具和室外運動器材等。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點和有益效果(1)本發(fā)明所采用的原料為普通的玉米蛋白粉、谷朊粉，大豆分離蛋白，原料來源廣泛。(2)本發(fā)明所用的物料均具有生物糊性，且主要物料均來自可再生資源的天然高分子，因此該改性大豆蛋白塑料具有良好的生物降解性，屬于環(huán)境友好材料。(3)本發(fā)明通過甲,安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7K性和加工性能。玉米蛋白粉的引入，使塑料具有良好的耐水性，這會拓寬塑料的應用領(lǐng)域。(4)由谷朊粉對大豆蛋白進行共混改性后，塑料的拉伸強度、斷裂伸長率和耐水性均得到改善。具體實施方式實施例1大豆分離蛋白方JlA高速混合機中混合20min，再與甘油研磨混合30min，裝入聚乙麟中，置于2"6。C冰翁纖室中，靜置24h;得到的物料放入自制模具中，然后在160。C，20MPa，熱壓10min，制成塑料片材，冷卻脫膜；上述原料的重量份用量如下大豆分離蛋白70、甘油30;，大豆?jié)饪s蛋白、脫脂蛋白粉代替大豆分離蛋白重復上述步驟。表1顯示不同大豆蛋白生物,塑料的力學性能和吸水性能。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表1結(jié)果顯示，本發(fā)明采用旭分離蛋白原料制備的生物,塑料的力學性能和吸水性能優(yōu)于其他大豆原料。實施例2先將^S分離蛋白與甘油放入高速混合機混合50min，m聚乙烯袋中，置于2-6'C》JC^^驢中，靜置48h;得到的物料駄自制模具中，然后在110。C，10MPa，熱壓2min，制鵬料片沐冷卻鵬；戰(zhàn)原料的重量份用量如下旭分離蛋白60、甘油40。采用捏合機、研缽或粉碎機混合，重復上述步驟。表2顯示在不同混合方式下大豆蛋白塑料的力學性能。.表2<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表2結(jié)^M示，本發(fā)明，高速混合、捏合、研磨^^碎混合方式制備的生物降解塑料具有優(yōu)異的的力學性能。實施例3先將;^M分離蛋白與甘油研磨15、20、30mta，^A聚乙像匿中，置于2-6'C冰^^藏室中，靜置42h;得至啲物料駄自制模具中，然后在140'C，40MPa，熱壓6min，制成塑料片沐糊脫膜；上述原料的重量份用量如下大豆分離蛋白80、甘油20;表3顯示以研磨方式混合不同時間所得塑料的力學性能。表3混合時間/min拉伸強S/MPa斷裂伸長率/%154.58264.19204.70251.87304.76248.00表3結(jié)果顯示本發(fā)明選用的混合時間條件下制備的生物降解塑料的力學性能優(yōu)異。實施例4先將煩分離蛋白與甘油捏合10min,^A聚乙麟中，置于2-6'CJ^II冷藏室中，分別靜置24h、30h、36h;得到的物料駄自第蝶具中，然后在15(TC，20MPa，熱壓5min，制成塑料片材，冷卻脫膜；上述原料的錢份用量如下大豆分離蛋白80、甘油20;表4顯示靜置不同時間后所得塑料的力學性能。表4靜置時間/H拉伸強ig/MPa斷裂伸長率/%243.99266.07304.10280.25364.28285.41表4結(jié)果顯示本發(fā)明選用的靜置時間制備的生物降解塑料的力學性能優(yōu)異。實施例5稱取M分離蛋白(占總質(zhì)量的70%)，甘油(占總質(zhì)量的30%)，方^A5，中研磨30min。隨后取出、裝袋、于冰箱冷藏室中放置36h。最后稱1.00g上述混合物，放入自制模具中，在平板硫化機中模壓成型，制備出塑料試片。成型剝牛ll(TC、D(TC或150°C，壓力20MPa，時間5min。表5顯示在不同成型溫度下所得塑料的力學性能。表5<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表5結(jié)果顯示本發(fā)明選用的成型溫度條件下制備的生物降解塑料的力學性能優(yōu)異。實施例6稱取大豆分離蛋白(占總質(zhì)量的70%),甘油(占總質(zhì)量的30%)，放入石腳中研磨30min。之后，取出、裝袋、于^f旨冷藏室中放置24h。最后稱l.OOg上述混合物，放入自制模具中，在平板硫化機中模壓成型，制備出塑料試片。成型條件溫度14(TC，壓力10MPa、20MPa或30MPa，時間6min。表六6顯示不同成型壓力下所得塑料的力學性能。表6<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表6結(jié)果顯示本發(fā)明選用的成型壓力條件下制備的生物降解塑料的力學性能優(yōu)異。實施例7稱取大豆分離蛋白(占總質(zhì)量的70%)，甘油(占總質(zhì)量的30%)，方j[A研缽中研磨30min。然后取出、裝袋、于》錄l冷藏室中驢24h。最后稱1.00g上述混合物，^A自串蝶具中，在平板硫化機中tEE成型，制備出塑料試片。成型割牛溫度16(TC，壓力20MPa，時間4min、6min或8min。表7顯示在不同成型時間下所得塑料的力學性能。表7<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表7結(jié)果顯示本發(fā)明選用的成型時間條件下制備的生物降解塑料的力爭性能優(yōu)異。實施例8稱取^S分離蛋白(占總質(zhì)量的70%)，放入混合機中。然后將甘油與甲酰胺以9:i、6:4、8:2、1:9比率分別混合40、30、20、10min，混合物占物料總質(zhì)量的30%。再把混好的復合增塑劑甘油和甲移入研缽中，放入稱好的大豆分離蛋白，研磨30min。取出、裝袋、于冰箱冷藏室中放置36h。最后稱1.00g上述混合物，放入自制模具中，在平板硫化機中模壓成型，制備出塑料試片。成型條件溫度16(TC，壓力20MPa，時間6min。表8顯示得到的塑料的力學性能。表8復合增塑劑比率/甘油甲酰胺拉伸強^/MPa斷裂伸長率/%t.n、泊a^254.801.9y昆合40mino.，照a，n.3.20305.939.1混合30minm曰人，".L"256.3164混合20min。.，、泊Am.1-32108.958.2混合10min表8結(jié)果顯示本發(fā)明選用的復合增塑齊吡率和混合時間割牛下制備的生物降解塑料的力學性能優(yōu)異。實施例9以不同的比率稱取大豆分離蛋白和玉米蛋白粉混合物(混合物占總質(zhì)量的70%)，甘油(占總質(zhì)量的30%)，方M石腳中研磨30min。取出、裝袋、于^Cf昏冷藏室中放置24hh。最后稱l.OOg上述混合物，方JCA自制模具中，在平板硫化機中t軀成型，制備出塑料試片。成型剝牛纟鵬160°C，壓力20MPa，時間6min。表9顯示玉米蛋白粉與大豆蛋白塑料的力學性能和吸水性能。表9f，皿e拉伸強^/MPa斷劍申長率/%24h吸水率。，vhac3-08110.5193.88:2混合5min《《術(shù)a，n.2.8978.1663.45:5混合20min，《、后a^.I-3266.9551.91:6混合40min實施例10以不同的比率稱取大豆分離蛋白和谷朊粉混合物(混合物占總質(zhì)量的70°/。)，甘油(占總質(zhì)量的30%)，放入研缽中研磨30min。隨后取出、裝袋、于》jcfi冷藏室中放置36h。最后稱l.OOg上述混合物，方從自制模具中，在平板硫化機中難成型，制備出塑料試片。成型割牛,160°C，壓力20MPa，時間6min。表10顯示谷朊粉與大豆蛋白塑料的力學性能和吸水性能。表IO<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>注對于以上數(shù)據(jù)，力學性能是根據(jù)AS1MD638-91標準采用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(jù)ASTMD571-81(1993)標準，測定塑料的24h吸水率。權(quán)利要求1、一種改性大豆蛋白生物降解塑料的制備方法，其特征在于包括以下步驟(1)大豆分離蛋白與玉米蛋白粉或谷朊粉、甘油或復合增塑劑混合10-50min，置于2-6℃冰箱冷藏室中，靜置24h-48h；(2)將步驟(1)得到的物料放入自制模具中，然后在110-160℃，5-40MPa，熱壓2-10min，制成塑料片材，冷卻脫膜；上述原料的重量份用量如下大豆分離蛋白10-80玉米蛋白粉或谷朊粉0-60甘油或復合增塑劑20-40。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述復合增塑劑由甘油與甲鵬安共混制成，兩者的比率為1:9—9:1重量，共混時間為10—40min。3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于步驟(1)中，先將大豆分離蛋白與玉米蛋白粉或谷朊粉混合5—40min，再與甘油或復合增塑劑混合10-50min，裝入聚乙烯袋中，再置于冰箱冷藏室中。4、根據(jù)權(quán)禾頓求3所述的方法，其特征在于所述混合方式用高速混合、捏合、研磨或粉碎。全文摘要本發(fā)明是一種改性大豆蛋白生物降解塑料的制備方法，包括(1)大豆分離蛋白與玉米蛋白粉或谷朊粉、甘油或復合增塑劑混合10-50min，置于2-6℃冰箱冷藏室中，靜置24h-48h；(2)將步驟(1)得到的物料放入自制模具中，然后在110-160℃，5-40MPa，熱壓2-10min，制成塑料片材，冷卻脫膜。本發(fā)明生產(chǎn)工藝簡單、無污染，具有良好的耐水性能、拉伸強度和斷裂伸長率，可用于一次性餐具，農(nóng)業(yè)和園藝用具，以及玩具和室外運動器材等。文檔編號C08L89/00GK101191020SQ20071003165公開日2008年6月4日申請日期2007年11月23日優(yōu)先權(quán)日2007年11月23日發(fā)明者楊曉泉,溫其標,鄒文中,黃國平申請人:華南理工大學