專利名稱：熱塑性植物蛋白/淀粉共混材料及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種熱塑性植物蛋白/淀粉共混材料及其制備方法。背景技術：
全世界每年有1. 5億噸石油、天然氣等有限的石化資源用于化學 合成“合成高分子”，為了減少廢棄合成高分子材料產品對環境的影響和有限資源的利用， 重新構筑可持續發展的人類社會已成為世界各國的共識。實現世界經濟的可持續發展，國 內外的相關研究前沿之一是利用清潔生產技術，將可再生的生物質資源，改性、合成滿足使 用要求的環境友好高分子新材料，降低對有限資源的消耗，減少材料使用后對環境的污染， 為此國內外的相關研究更注重尋找新的天然高分子塑料材料。植物蛋白是地球上巨大的再生性生物高分子資源。從資源的可持續利用、保護環 境和生物體親和性與生物分解性特點出發，人們對于能再生的植物蛋白的利用寄托了很大 的期望。從而植物蛋白資源化利用，開發環境友好的綠色產品，已形成環境綠色高技術研究 與開發中的熱點領域。植物蛋白作為可再生資源，它的改性和利用一方面可節省大量石油 資源，另一方面可以緩解大量非降解合成高分子材料廢棄物造成的環境污染，植物蛋白及 其改性材料廢棄后可以在自然環境中實現生物量的循環。淀粉是來源豐富、價格便宜的天然高分子物質，是一種取之不竭的可再生資源。淀 粉有著能再生、廉價、易保存和便于運輸的特點，在一定條件下可進行各種反應，派生出眾 多衍生物。淀粉良好的可利用性和生物降解性使其成為生物降解材料的良好原料，淀粉基 衍生物材料能在多種環境下被生物降解，最終降解產物C02和H20可通過光合作用進行再 循環，不會對環境產生任何污染。多年來世界各國對淀粉基熱塑材料的研究開發十分重視， 但熱塑性淀粉熔體性能差，加工應用過程中存在著困難，其材料的粘度和強度均較低，導致 成型加工過程中定型速度很慢，實施吹塑、壓延、注塑紡絲等加工方式難度很大，很難通過 常規的加工方法在常規聚合物加工設備上加工出符合使用要求的產品。熱塑性植物蛋白與熱塑性淀粉熔融共混改性后得到的新型熱塑共混材料加工性 能良好，在擠塑、吹塑、注塑和發泡過程中具有優良的熱塑加工特性和力學性能，其制品使 用后完全降解且環境友好，可廣泛地用于化工、農地膜、機電、建筑材料、包裝和環保等生產 加工領域。

發明內容
1、發明目的本發明的目的是提供一種環境友好的熱塑性植物蛋白/淀粉共混材 料及其制備方法。熱塑性植物蛋白/淀粉共混可以改善熱塑性植物蛋白的加工性能，同時 可以對熱塑性淀粉起到較好的增塑作用，解決熱塑性淀粉加工性能、韌性和抗撕裂性能不 足、斷裂伸長率低、薄膜較脆等不足等問題，提供一種以天然植物蛋白為原料，生產環境友 好的植物蛋白/淀粉熱塑材料的新方法，為可再生資源植物蛋白的大規模開發利用服務。2、技術方案本發明的技術方案是 一種熱塑性植物蛋白/淀粉共混材料，它的各組分的重量份配比為熱塑性植物 蛋白1 99，熱塑性淀粉1 99，交聯劑0 10，增塑劑0 10。所述的熱塑性植物蛋白 是將去雜后的大豆粕、花生粕、油菜籽粕、棉籽粕、葵花籽粕、茶籽粕、米糠、麩皮中一種或幾種植物蛋白原料粉碎，加入植物蛋白重量10倍的pH8. 0的NaOH溶液，在50°C下處理lh，過 濾、離心、除去不溶性雜質，濾液用硫酸調PH至4. 5使蛋白質凝聚沉淀、分離、洗滌、中和，即 得到植物純化蛋白；將純化植物蛋白和純化蛋白重量30倍的尿素緩沖溶液加入反應釜中， 在通氮氣的條件下于60°C攪拌30min，然后加入與純化植物蛋白重量相當的巰基乙醇反應 lh，蛋白質分子在溶液中充分伸展，再分別加入引發劑和接枝單體，同時通入N2于60°C下 反應3h后停止反應，用丙酮充分沉淀，離心分離所得固體經水洗至中性后真空干燥得到熱 塑性植物蛋白；所述的熱塑性淀粉是按重量份數取淀粉100份、甘油15份、馬來酸酐20份、 過氧化叔丁基0. 035份、馬來酸二辛酯3份和水16份，在高速混煉機進行混合攪拌后，在 140°C 160°C通過擠出機進行熔融共混接枝反應，反應結束后的擠出造粒得到熱塑性淀 粉；所述的交聯劑選用順丁烯二酸酐，檸檬酸三丁酯、乙撐雙硬脂酸酰胺、六方氮化硼中的 一種或兩種以上的任意組合；所述的增塑劑選用丙三醇，聚乙二醇，鄰苯二甲酸二丁酯，己 二酸二丁酯中的一種或兩種以上的任意組合熱塑性植物蛋白/淀粉共混材料的熱塑性植物蛋白/淀粉共混材料制備方法，其 步驟是第一步，配料按重量比配比取熱塑性植物蛋白1 99，熱塑性淀粉1 99，交聯 劑0 10，增塑劑0 10，在高速混合機中攪拌混勻5 20min。第二步，干燥將混合均勻的共混物在溫度30 60°C干燥8 12小時。第三步，共混造粒將干燥好的共混料在雙螺桿擠出機中于100 140°C熔融共混 5 lOmin，在110 150°C、0. 1 IMPa下擠出造粒，制備成熱塑性植物蛋白/淀粉共混材 料。3、有益效果植物蛋白作為一種可再生天然資源，來源充足以及可生物降解。對其 進行共混改性，可得到以植物蛋白為骨架的熱塑性植物蛋白/淀粉共混新材料。作為可再 生資源，它的共混改性和利用一方面可節省大量石油資源，另一方面可以緩解大量非降解 合成高分子材料廢棄物造成的環境污染，熱塑性植物蛋白/淀粉共混材料廢棄后可以在自 然環境中實現生物量的循環。熱塑性植物蛋白與熱塑性淀粉共混改性，兩者相容性很好，能 夠達到熱力學相容狀態，避免產品的相分離現象，提高了改性產品性能的穩定性。熱塑性植 物蛋白與熱塑性淀粉共混改性，使其加工流變特性與聚乙烯相似，便于使用常規設備進行 工業化生產。熱塑性植物蛋白與熱塑性淀粉共混改性產品，綜合力學性能優良，其制品使用 后完全降解且環境友好，可廣泛地用于化工、農地膜、機電、建筑材料、包裝和環保等生產加 工領域。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明做進一步詳細說明，其中所述原料份數除特殊說明外， 均為重量份數。實施例1 按重量比取熱塑性植物蛋白1份、熱塑性淀粉99份，順丁烯二酸酐1份 在高速混合機中攪拌5分鐘，在溫度30°C干燥12小時，控溫于100°C將共混料在雙螺桿擠 塑機中熔 融共混5min，在110°C、IMPa下造粒得到完全生物降解熱塑性植物蛋白/淀粉共混 材料。實施例2 按重量比取熱塑性植物蛋白99份、熱塑性淀粉1份，鄰苯二甲酸二丁酯10份在高速混合機中攪拌20分鐘，在溫度60°C干燥8小時，控溫于140°C將共混料在雙螺 桿擠塑機中熔融共混lOmin，在150°C、0. IMPa下造粒得到完全生物降解熱塑性植物蛋白/ 淀粉共混材料。實施例3 按重量比取熱塑性植物蛋白10份、熱塑性淀粉90份，檸檬酸三丁酯3份 和丙三醇3份、聚乙二醇7份在高速混合機中攪拌8分鐘，在溫度40°C干燥10小時，控溫于 110°C將熔融共混料在雙螺桿擠塑機中共混6min，在120°C、0. 7MPa下造粒得到完全生物降 解熱塑性植物蛋白/淀粉共混材料。
實施例4 按重量比取熱塑性植物蛋白30份、熱塑性淀粉70份，乙撐雙硬脂酸酰 胺5份和己二酸二丁酯3份在高速混合機中攪拌10分鐘，在溫度45°C干燥12小時，控溫于 120°C將共混料在雙螺桿擠塑機中熔融共混7min，在130°C、0. 5MPa下造粒得到完全生物降 解熱塑性植物蛋白/淀粉共混材料。實施例5 按重量比取熱塑性植物蛋白50份、熱塑性淀粉50份，六方氮化硼7份 和聚乙二醇5份在高速混合機中攪拌15分鐘，在溫度35°C干燥12小時，控溫于130°C將共 混料在雙螺桿擠塑機中熔融共混8min，在140°C、0. 3MPa下造粒得到完全生物降解熱塑性 植物蛋白/淀粉共混材料。實施例6 按重量比取熱塑性植物蛋白70份、熱塑性淀粉30份，檸檬酸三丁酯5 份、乙撐雙硬脂酸酰胺5份和丙三醇7份在高速混合機中攪拌12分鐘，在溫度50°C干燥8 小時，控溫于140°C將共混料在雙螺桿擠塑機中熔融共混9min，在150°C、0. 2MPa下造粒得 到完全生物降解熱塑性植物蛋白/淀粉共混材料。
權利要求
一種熱塑性植物蛋白/淀粉共混材料，其特征在于，它的各組分的重量份配比為熱塑性植物蛋白1～99，熱塑性淀粉1～99，交聯劑0～10，增塑劑0～10。
2.根據權利要求1所述熱塑性植物蛋白/淀粉共混材料，其特征是，所述的熱塑性植 物蛋白是將去雜后的大豆粕、花生粕、油菜籽粕、棉籽粕、葵花籽粕、茶籽粕、米糠、麩皮中一 種或幾種植物蛋白原料粉碎，加入植物蛋白重量10倍的pH8. 0的NaOH溶液，在50°C下處 理lh，過濾、離心、除去不溶性雜質，濾液用硫酸調pH至4. 5使蛋白質凝聚沉淀、分離、洗滌、 中和，即得到植物純化蛋白；將純化植物蛋白和純化蛋白重量30倍的尿素緩沖溶液加入反 應釜中，在通氮氣的條件下于60°C攪拌30min，然后加入與純化植物蛋白重量相當的巰基 乙醇反應lh，蛋白質分子在溶液中充分伸展，再分別加入引發劑和接枝單體，同時通入隊于 60°C下反應3h后停止反應，用丙酮充分沉淀，離心分離所得固體經水洗至中性后真空干燥 得到熱塑性植物蛋白。
3.根據權利要求1所述的熱塑性植物蛋白/淀粉共混材料，其特征是，所述的熱塑性淀 粉是按重量份數取淀粉100份、甘油15份、馬來酸酐20份、過氧化叔丁基0. 035份、馬來酸 二辛酯3份和水16份，在高速混煉機進行混合攪拌后，在140°C 160°C通過擠出機進行熔 融共混接枝反應，反應結束后的擠出造粒得到熱塑性淀粉。
4.根據權利要求1所述的熱塑性植物蛋白/淀粉共混材料，其特征是，所述的交聯劑為 順丁烯二酸酐，檸檬酸三丁酯、乙撐雙硬脂酸酰胺、六方氮化硼中的一種或兩種以上的任意 組合。
5.根據權力要求1所述的熱塑性植物蛋白/淀粉共混材料，其特征是，所述的增塑劑為 丙三醇，聚乙二醇，鄰苯二甲酸二丁酯，己二酸二丁酯中的一種或兩種以上的任意組合。
6.制備權利要求1所述的熱塑性植物蛋白/淀粉共混材料的方法，其步驟是第一步，配料按重量比配比取熱塑性植物蛋白1 99，熱塑性淀粉1 99，交聯劑0 10，增塑劑0 10，在高速混合機中攪拌混勻5 20min ；第二步，干燥將混合均勻的共混物在溫度30 60°C干燥8 12小時；第三步，共混造粒將干燥好的共混料在雙螺桿擠出機中于100 140°C熔融共混5 lOmin，在110 150°C、0. 1 IMPa下擠出造粒，制備成熱塑性植物蛋白/淀粉共混材料。
全文摘要
本發明公開了一種熱塑性植物蛋白/淀粉共混材料及其制備方法。它的各組分重量份為熱塑性植物蛋白1～99，熱塑性淀粉1～99，交聯劑0～10，增塑劑0～10。它的制備是將原料在高速混合機中攪拌5～20分鐘，在溫度30～60℃干燥8～12小時，控溫于100～140℃將共混料在雙螺桿擠塑機中熔融共混5～10min，在110～150℃、0.1～1MPa下造粒而得產品。本發明產品加工性能良好，在擠塑、吹塑、注塑和發泡過程中具有優良的熱塑加工特性和力學性能，其制品使用后完全降解且環境友好，可廣泛地用于化工、農地膜、機電、建筑材料、包裝和環保等生產加工領域。
文檔編號C08L89/00GK101864176SQ20091005896
公開日2010年10月20日 申請日期2009年4月16日 優先權日2009年4月16日
發明者徐東, 羅學剛 申請人:西南科技大學