一種改性大豆蛋白塑料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)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(fù)合增塑劑；（2）上述各種原料研磨10～20min，然后用捏合機(jī)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(jī)預(yù)熱0.5～2min，預(yù)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(fā)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(xué)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(nóng)業(yè)緩釋系統(tǒng)、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(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種改性大豆蛋白塑料的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，由于石油資源的日漸枯竭和環(huán)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(yīng)用到非食品工業(yè)領(lǐng)域。其中關(guān)于大豆蛋白塑料的研究和開發(fā)始于 20世紀(jì)40年代，雖然該材料具有良好的生物降解性和較高的強(qiáng)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(qiáng) 度下降。采用聚乳酸和聚己內(nèi)酯對大豆蛋白塑料進(jìn)行共混改性，其強(qiáng)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(dāng)?shù)南嗳輨疑锝到饩埘r格較高，因此以上缺陷 限制了該共混物的應(yīng)用。與申報人之前的發(fā)明專利"改性大豆蛋白生物降解塑料的制備方 法"相比，該發(fā)明中塑料的制備工藝得到優(yōu)化，通過高直鏈淀粉和殼聚糖共混和復(fù)合增塑劑 增塑，其拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率和耐水性得到改善。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)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(jìn)行共混改性來提高塑料的力學(xué)性能和耐水性能，得到具有較好的拉伸強(qiáng) 度、斷裂伸長率、耐水性和加工性能的塑料。
[0004] 本發(fā)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(fù)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(jī)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(jī)預(yù)熱0. 5?2min，預(yù)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(shù)如下： 大豆分離蛋白 50?73; 高直鏈淀粉 1?5 ; 殼聚糖 1?10 ; 復(fù)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(jīng)篩分處理，粒度100?300 目，且經(jīng)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(chǎn)的一種產(chǎn)品，大豆分離蛋白 中蛋白質(zhì)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(yīng)24?36h后，用I: IHCL調(diào)節(jié)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(zhuǎn)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(yīng)3?6 h，冷卻后，溶液用冰醋酸調(diào)節(jié)pH至中性，用無水乙醇沉 淀，用95%的乙醇及無水乙醇反復(fù)洗滌。將合成的產(chǎn)物于60°C真干燥，即得到N，0-羧甲基 殼聚糖。
[0011] 所述復(fù)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?jié)櫭浶?，直鏈淀粉含量的增加，加速了淀粉的糊化?生成的淀粉糊強(qiáng)度較高。
[0013] 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(xué)性能。
[0014] (2)本發(fā)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(huán)境友好材料。
[0015] (3)塑料制備工藝簡單，能夠提高塑料的力學(xué)性能和抗水性。
[0016] (4)本發(fā)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(yīng)用領(lǐng)域。另外，通 過高直鏈淀粉對大豆蛋白進(jìn)行共混改性，塑料的拉伸強(qiáng)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(shù)）：大豆分離蛋白50 ;高直鏈淀粉1 ;改性殼聚糖 3 ;復(fù)合增塑劑25 ; 所述復(fù)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(yīng)24?36h后，用1:1HCL 調(diào)節(jié)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(yù)處理：大豆分離蛋白，高直鏈淀粉和改性殼聚糖均經(jīng)篩分處理，粒度100?300目，且 經(jīng)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(fù)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(jī)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(jī)預(yù)熱0. 5?2min，預(yù)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(shù)）：大豆分離蛋白65 ;高直鏈淀粉4 ;改性殼聚糖 7 ;復(fù)合增塑劑30 ; 所述復(fù)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(yīng)24?36h后，用1:1HCL 調(diào)節(jié)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(yù)處理：大豆分離蛋白，高直鏈淀粉和改性殼聚糖均經(jīng)篩分處理，粒度100?300目，且 經(jīng)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(fù)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(jī)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(jī)預(yù)熱0. 5?2min，預(yù)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(shù)）：大豆分離蛋白65 ;高直鏈淀粉3 ;改性殼聚糖 5 ;復(fù)合增塑劑30 ; 所述復(fù)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(zhuǎn)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(yīng)3?6 h,冷卻后,溶液用冰醋酸調(diào) 節(jié)pH至中性，用無水乙醇沉淀，用95%的乙醇及無水乙醇反復(fù)洗滌，將合成的產(chǎn)物于60°C 真干燥，即得到N，0-羧甲基殼聚糖； 預(yù)處理：大豆分離蛋白，高直鏈淀粉和改性殼聚糖均經(jīng)篩分處理，粒度100?300目，且 經(jīng)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(fù)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(jī)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(jī)預(yù)熱0. 5?2min，預(yù)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(shù)):大豆分離蛋白73 ;高直鏈淀粉5 ;改性殼聚糖9 ;復(fù)合增塑劑32 ; 所述復(fù)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(zhuǎn)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(yīng)3?6 h,冷卻后,溶液用冰醋酸調(diào) 節(jié)pH至中性，用無水乙醇沉淀，用95%的乙醇及無水乙醇反復(fù)洗滌，將合成的產(chǎn)物于60°C 真干燥，即得到N，0-羧甲基殼聚糖； 預(yù)處理：大豆分離蛋白，高直鏈淀粉和改性殼聚糖均經(jīng)篩分處理，粒度100?300目，且 經(jīng)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(fù)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(jī)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(jī)預(yù)熱0. 5?2min，預(yù)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(fā)明產(chǎn)品的檢測數(shù)據(jù)： 下面表格中的力學(xué)性能（拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率）是根據(jù)ASTM D638-91標(biāo)準(zhǔn)，采用了 5566型材料實驗機(jī)測定，拉伸速率為10mm/s。吸水性能測試是根據(jù)ASTM D571-81 (1993) 標(biāo)準(zhǔn)，測定塑料的24h吸水率。其中實施例1-4是本發(fā)明上述實施例1-4的數(shù)據(jù)，將聚氯乙 烯與它們進(jìn)行比較。

【權(quán)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(fù)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(jī)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(jī)預(yù)熱0. 5?2min，預(yù)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(shù)如下： 大豆分離蛋白 50?73; 高直鏈淀粉 1?5 ; 殼聚糖 1?10 ; 復(fù)合增塑劑 25?35。
2. 根據(jù)權(quán)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(jīng)篩分處理，粒度100?300目，且經(jīng)干燥處理使原料水分含量 低于6%。
3. 根據(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(yīng)24?36h后，用1: 1HCL調(diào)節(jié)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(jù)權(quán)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(zhuǎn)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(yīng)3?6 h，冷卻后，溶液用冰醋酸調(diào)節(jié)pH至中性，用無水乙醇沉淀，用95%的乙醇及無水 乙醇反復(fù)洗滌，將合成的產(chǎn)物于60°C真干燥，即得到N，0-羧甲基殼聚糖。
6. 根據(jù)權(quán)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(fù)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(jù)權(quán)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(yōu)先權(quán)日:2014年12月28日
【發(fā)明者】鄒文中, 張小芳 申請人:鄒文中