一种改性大豆蛋白塑料的制备方法
【专利摘要】本发明提供了一种改性大豆蛋白塑料的制备方法，包括以下步骤：（1）称取大豆分离蛋白、高直链淀粉、改性壳聚糖和复合增塑剂；（2）上述各种原料研磨10～20min，然后用捏合机混合20～35min，得到混合料，装袋并在室温静置12～24h；（3）将混合料放入模具中，先用模压成型机预热0.5～2min，预热温度60～80℃，然后在130～150℃，5～15MPa，热压4～8min，制成塑料片材。采用本发明制备的改性大豆蛋白塑料制备工艺简单，并具有良好的力学性能和耐水性，其原料来源广泛，可生物降解，可用于包装材料、农业缓释系统、文体用品、野外用品等。
【专利说明】一种改性大豆蛋白塑料的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种改性大豆蛋白塑料的制备方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，由于石油资源的日渐枯竭和环境污染的日益加剧，大豆蛋白作为可再生 及生物降解材料，已应用到非食品工业领域。其中关于大豆蛋白塑料的研究和开发始于 20世纪40年代，虽然该材料具有良好的生物降解性和较高的强度，但存在高脆性和耐水性 差的缺点。采用增塑改性方法处理，大豆蛋白塑料的韧性和耐水性得到改善，但是其拉伸强 度下降。采用聚乳酸和聚己内酯对大豆蛋白塑料进行共混改性，其强度、韧性和耐水性均得 到改善，但是上述改性处理需添加适当的相容剂，且生物降解聚酯价格较高，因此以上缺陷 限制了该共混物的应用。与申报人之前的发明专利"改性大豆蛋白生物降解塑料的制备方 法"相比，该发明中塑料的制备工艺得到优化，通过高直链淀粉和壳聚糖共混和复合增塑剂 增塑，其拉伸强度、断裂伸长率和耐水性得到改善。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是针对大豆蛋白塑料较脆、耐水性差和加工性能不佳的缺点，提供 一种改性大豆蛋白塑料的制备方法，通过选择合适的谷朊粉、高直链淀粉、壳聚糖共混物 对大豆蛋白塑料进行共混改性来提高塑料的力学性能和耐水性能，得到具有较好的拉伸强 度、断裂伸长率、耐水性和加工性能的塑料。
[0004] 本发明提供的改性大豆蛋白塑料的制备方法包括以下步骤： (1) 称取大豆分离蛋白、高直链淀粉、改性壳聚糖和复合增塑剂； (2) 将步骤（1)中称取后的原料研磨10?20min，然后用捏合机混合20?35min，得到 混合料，装袋并在室温静置12?24h。
[0005] (3)将步骤（2)得到的混合料放入模具中，先用模压成型机预热0. 5?2min，预热 温度60?80°C，然后在130?150°C，5?15MPa，热压4?8min，制成塑料片材。
[0006] 上述原料的重量份数如下： 大豆分离蛋白 50?73; 高直链淀粉 1?5 ; 壳聚糖 1?10 ; 复合增塑剂 25?35。 步骤（1)中，大豆分离蛋白，高直链淀粉和改性壳聚糖均经筛分处理，粒度100?300 目，且经干燥处理使原料水分含量低于6%。干燥处理为真空干燥或烘箱干燥。
[0007] 所述的大豆分离蛋白是以低温脱溶大豆柏为原料生产的一种产品，大豆分离蛋白 中蛋白质含量在90%以上。由于大?分尚蛋白含有商蛋白和十多种人体必需氣基酸，所以 也有人用作全价蛋白类食品添加剂。
[0008] 所述改性壳聚糖为0-羧甲基壳聚糖或Ν，0-羧甲基壳聚糖。
[0009] 其中，0-羧甲基壳聚糖的制备方法是将5g壳聚糖加入到50ml 42%Na0H中，在温 室下，边搅拌边加入1?6g氯乙酸反应24?36h后，用I: IHCL调节至中性，用无水乙醇沉 淀，并多次浸泡洗涤。最后60°C真空干燥，即得到0-羧甲基壳聚糖。
[0010] 其中，N，0-羧甲基壳聚糖的制备方法是将IOg壳聚糖加入到1000 mL 42% NaOH 溶液中，充分溶胀之后转至三口烧瓶中并加入100 HiL异丙醇，共置30 min后加入2?8 g 的氯乙酸。升温至60°C反应3?6 h，冷却后，溶液用冰醋酸调节pH至中性，用无水乙醇沉 淀，用95%的乙醇及无水乙醇反复洗涤。将合成的产物于60°C真干燥，即得到N，0-羧甲基 壳聚糖。
[0011] 所述复合增塑剂由甘油和甲酰胺共混而成，三者比例2:8?8:2,共混时间为10? 30min〇
[0012] 所述高直链淀粉中直链淀粉含量为70?80%，可以采用高直链玉米淀粉，高直链 玉米淀粉目前我国开始引种，它具有抗润胀性，直链淀粉含量的增加，加速了淀粉的糊化， 生成的淀粉糊强度较高。
[0013] 本发明与现有技术相比，具有以下优点和有益效果： (1)本发明所采用的原料为大豆分离蛋白、高直链淀粉和壳聚糖，原料来源广泛。其中 壳聚糖具有耐水性、抗菌性，而高直链淀粉能够提高塑料的力学性能。
[0014] (2)本发明所用的物料均具有生物降解性，且主要物料均来自可再生资源的天然 高分子，特别是大豆分离蛋白沿着它的肽链骨架，含有很多极性基，所以具有吸水性、保水 性和膨胀性，因此该改性大豆蛋白塑料具有良好的生物降解性，属于环境友好材料。
[0015] (3)塑料制备工艺简单，能够提高塑料的力学性能和抗水性。
[0016] (4)本发明通过甲酰胺与甘油共混物的增塑作用，使大豆蛋白塑料具有良好的柔 韧性、耐水性和加工性能。
[0017] (4)壳聚糖的引入，使塑料具有良好的耐水性，这会拓宽塑料的应用领域。另外，通 过高直链淀粉对大豆蛋白进行共混改性，塑料的拉伸强度、断裂伸长率得到改善。
【具体实施方式】
[0018] 实施例1 原料配比（重量份数）：大豆分离蛋白50 ;高直链淀粉1 ;改性壳聚糖 3 ;复合增塑剂25 ; 所述复合增塑剂由甘油和甲酰胺共混而成，三者比例2:8?8:2,共混时间为10? 30min ； 所述改性壳聚糖为ο-羧甲基壳聚糖，ο-羧甲基壳聚糖的制备方法是将5g壳聚糖加入 到50ml 42%Na0H中，在温室下，边搅拌边加入1?6g氯乙酸反应24?36h后，用1:1HCL 调节至中性，用无水乙醇沉淀，并多次浸泡洗涤。最后60°C真空干燥，即得到0-羧甲基壳聚 糖； 预处理：大豆分离蛋白，高直链淀粉和改性壳聚糖均经筛分处理，粒度100?300目，且 经干燥处理使原料水分含量低于6%。干燥处理为真空干燥或烘箱干燥。
[0019] 制备步骤如下： (1)称取大豆分离蛋白、高直链淀粉、改性壳聚糖和复合增塑剂； (2) 将步骤（1)中称取后的原料研磨10?20min，然后用捏合机混合20?35min，得到 混合料，装袋并在室温静置12?24h ; (3) 将步骤（2)得到的混合料放入模具中，先用模压成型机预热0. 5?2min，预热温度 60?80°C，然后在130?150°C，5?15MPa，热压4?8min，制成塑料片材。
[0020] 实施例2 原料配比（重量份数）：大豆分离蛋白65 ;高直链淀粉4 ;改性壳聚糖 7 ;复合增塑剂30 ; 所述复合增塑剂由甘油和甲酰胺共混而成，三者比例2:8?8:2,共混时间为10? 30min ； 所述改性壳聚糖为ο-羧甲基壳聚糖，ο-羧甲基壳聚糖的制备方法是将5g壳聚糖加入 到50ml 42%Na0H中，在温室下，边搅拌边加入1?6g氯乙酸反应24?36h后，用1:1HCL 调节至中性，用无水乙醇沉淀，并多次浸泡洗涤。最后60°C真空干燥，即得到0-羧甲基壳聚 糖； 预处理：大豆分离蛋白，高直链淀粉和改性壳聚糖均经筛分处理，粒度100?300目，且 经干燥处理使原料水分含量低于6%。干燥处理为真空干燥或烘箱干燥。
[0021] 制备步骤如下： (1) 称取大豆分离蛋白、高直链淀粉、改性壳聚糖和复合增塑剂； (2) 将步骤（1)中称取后的原料研磨10?20min，然后用捏合机混合20?35min，得到 混合料，装袋并在室温静置12?24h ; (3) 将步骤（2)得到的混合料放入模具中，先用模压成型机预热0. 5?2min，预热温度 60?80°C，然后在130?150°C，5?15MPa，热压4?8min，制成塑料片材。
[0022] 实施例3 原料配比（重量份数）：大豆分离蛋白65 ;高直链淀粉3 ;改性壳聚糖 5 ;复合增塑剂30 ; 所述复合增塑剂由甘油和甲酰胺共混而成，三者比例2:8?8:2,共混时间为10? 30min ； 所述改性壳聚糖为N，0-羧甲基壳聚糖，N，0-羧甲基壳聚糖的制备方法是将IOg壳聚 糖加入到1000 mL 42% NaOH溶液中，充分溶胀之后转至三口烧瓶中并加入100 mL异丙醇， 共置30 min后加入2?8 g的氯乙酸,升温至60°C反应3?6 h,冷却后,溶液用冰醋酸调 节pH至中性，用无水乙醇沉淀，用95%的乙醇及无水乙醇反复洗涤，将合成的产物于60°C 真干燥，即得到N，0-羧甲基壳聚糖； 预处理：大豆分离蛋白，高直链淀粉和改性壳聚糖均经筛分处理，粒度100?300目，且 经干燥处理使原料水分含量低于6%。干燥处理为真空干燥或烘箱干燥。
[0023] 制备步骤如下： (1) 称取大豆分离蛋白、高直链淀粉、改性壳聚糖和复合增塑剂； (2) 将步骤（1)中称取后的原料研磨10?20min，然后用捏合机混合20?35min，得到 混合料，装袋并在室温静置12?24h ; (3) 将步骤（2)得到的混合料放入模具中，先用模压成型机预热0. 5?2min，预热温度 60?80°C，然后在130?150°C，5?15MPa，热压4?8min，制成塑料片材。
[0024] 实施例4 原料配比(重量份数):大豆分离蛋白73 ;高直链淀粉5 ;改性壳聚糖9 ;复合增塑剂32 ; 所述复合增塑剂由甘油和甲酰胺共混而成，三者比例2:8?8:2,共混时间为10? 30min ； 所述改性壳聚糖为N，0-羧甲基壳聚糖，N，0-羧甲基壳聚糖的制备方法是将IOg壳聚 糖加入到1000 mL 42% NaOH溶液中，充分溶胀之后转至三口烧瓶中并加入100 mL异丙醇， 共置30 min后加入2?8 g的氯乙酸,升温至60°C反应3?6 h,冷却后,溶液用冰醋酸调 节pH至中性，用无水乙醇沉淀，用95%的乙醇及无水乙醇反复洗涤，将合成的产物于60°C 真干燥，即得到N，0-羧甲基壳聚糖； 预处理：大豆分离蛋白，高直链淀粉和改性壳聚糖均经筛分处理，粒度100?300目，且 经干燥处理使原料水分含量低于6%。干燥处理为真空干燥或烘箱干燥。
[0025] 制备步骤如下： (1) 称取大豆分离蛋白、高直链淀粉、改性壳聚糖和复合增塑剂； (2) 将步骤（1)中称取后的原料研磨10?20min，然后用捏合机混合20?35min，得到 混合料，装袋并在室温静置12?24h ; (3) 将步骤（2)得到的混合料放入模具中，先用模压成型机预热0. 5?2min，预热温度 60?80°C，然后在130?150°C，5?15MPa，热压4?8min，制成塑料片材。
[0026] 本发明产品的检测数据： 下面表格中的力学性能（拉伸强度和断裂伸长率）是根据ASTM D638-91标准，采用了 5566型材料实验机测定，拉伸速率为10mm/s。吸水性能测试是根据ASTM D571-81 (1993) 标准，测定塑料的24h吸水率。其中实施例1-4是本发明上述实施例1-4的数据，将聚氯乙 烯与它们进行比较。
【权利要求】
1. 一种改性大豆蛋白塑料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： (1) 称取大豆分离蛋白、高直链淀粉、改性壳聚糖和复合增塑剂； (2) 将步骤（1)中称取后的原料研磨10?20min，然后用捏合机混合20?35min，得到 混合料，装袋并在室温静置12?24h ; (3) 将步骤（2)得到的混合料放入模具中，先用模压成型机预热0. 5?2min，预热温度 60?80°C，然后在130?150°C，5?15MPa，热压4?8min，制成塑料片材； 上述原料的重量份数如下： 大豆分离蛋白 50?73; 高直链淀粉 1?5 ; 壳聚糖 1?10 ; 复合增塑剂 25?35。
2. 根据权利要求1所述的改性大豆蛋白塑料的制备方法，其特征在于，大豆分离蛋白， 高直链淀粉和改性壳聚糖均经筛分处理，粒度100?300目，且经干燥处理使原料水分含量 低于6%。
3. 根据权利要求1所述的改性大豆蛋白塑料的制备方法，其特征在于，所述改性壳聚 糖为〇-羧甲基壳聚糖或N，0-羧甲基壳聚糖。
4. 根据权利要求1或3所述的改性大豆蛋白塑料的制备方法，其特征在于，0-羧甲基 壳聚糖的制备方法是将5g壳聚糖加入到50ml 42%Na0H中，早温室下，边搅拌边加入1?6g 氯乙酸反应24?36h后，用1: 1HCL调节至中性，用无水乙醇沉淀，并多次浸泡洗涤，最后 60°C真空干燥，即得到0-羧甲基壳聚糖。
5. 根据权利要求1或3所述的改性大豆蛋白塑料的制备方法，其特征在于，N，0-羧甲 基壳聚糖的制备方法是将l〇g壳聚糖加入到1000 mL 42% NaOH溶液中，充分溶胀之后转至 三口烧瓶中并加入100 mL异丙醇，共置30 min后加入2?8 g的氯乙酸，升温至60°C反 应3?6 h，冷却后，溶液用冰醋酸调节pH至中性，用无水乙醇沉淀，用95%的乙醇及无水 乙醇反复洗涤，将合成的产物于60°C真干燥，即得到N，0-羧甲基壳聚糖。
6. 根据权利要求1所述的改性大豆蛋白塑料的制备方法，其特征在于，所述复合增塑 齐岫甘油和甲酰胺共混而成，三者比例2:8?8:2,共混时间为10?30min。
7. 根据权利要求2所述的改性大豆蛋白塑料的制备方法，其特征在于，干燥处理为真 空干燥或烘箱干燥。
【文档编号】C08K5/20GK104497594SQ201410825910
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月28日 优先权日:2014年12月28日
【发明者】邹文中, 张小芳 申请人:邹文中