CN101168602A

CN101168602A - 一种玉米蛋白/纤维素混合溶液及其制备方法和用途

Info

Publication number: CN101168602A
Application number: CNA2007101685203A
Authority: CN
Inventors: 张俐娜; 祁海松; 杨全岭
Original assignee: Wuhan University WHU
Current assignee: Wuhan University WHU
Priority date: 2007-11-29
Filing date: 2007-11-29
Publication date: 2008-04-30
Anticipated expiration: 2027-11-29
Also published as: CN101168602B

Abstract

一种玉米蛋白/纤维素混合溶液，将玉米蛋白分散于含6～8wt％NaOH和10～14wt％尿素的组合水溶液中，在室温下搅拌均匀得到0.5～5wt％玉米蛋白溶液，然后将制得的玉米蛋白溶液预冷到－12～－13℃，加入纤维素，搅拌均匀即得到透明的玉米蛋白/纤维素混合溶液；其中按重量比，玉米蛋白与纤维素的比例为：0.5∶9.5～5∶5，玉米蛋白和纤维素占混合溶液的4～8wt％，其余为NaOH/尿素的组合水溶液。或者用预冷到－12～－13℃的含有NaOH、尿素和玉米蛋白的混合水溶液直接溶解纤维素得到玉米蛋白/纤维素混合溶液。所得的混合溶液经流延成膜等方法，可制得玉米蛋白/纤维素膜、纤维等复合材料。

Description

一种玉米蛋白/纤维素混合溶液及其制备方法和用途

技术领域

本发明涉及一种玉米蛋白/纤维素混合溶液及其制备方法和用途。

背景技术

植物纤维素是地球上最丰富的可再生资源，玉米蛋白和纤维素一样，同属于环境友好材料，而且来源也很广泛。充分利用玉米纤维素和蛋白质不仅可以保护环境，而且可以节省有限的石油资源。特别是近来蛋白质纤维发展比较迅速，诸多优点如柔软、吸湿、透气、不产生静电等使其备受青睐，但同时也由于其成品价格比较昂贵，耐磨性、染色性等物理性能不好而使其生产应用受到局限。而玉米蛋白/纤维素复合材料则可以结合两者的优点，使材料表现出更优异的性能。现有的复合方法是用粘胶法溶解纤维素，然后和蛋白质溶液共混，再制成膜和纤维等材料，这种工艺不仅存在污染，而且在脱硫的工序中会导致蛋白质严重流失。

发明内容

本发明的目的是提供一种玉米蛋白/纤维素混合溶液及其制备方法和用途，该方法可较均匀的混合蛋白质和纤维素，凝固再生等工艺过程简单，无需脱硫，整个工艺过程无污染，蛋白质流失量少，易于工业化。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种玉米蛋白/纤维素混合溶液，由玉米蛋白、纤维素和NaOH/尿素的组合水溶液组成；NaOH/尿素的组合水溶液由6～8wt％NaOH、10～14wt％尿素和余量的水构成；其中，玉米蛋白与纤维素的重量比为：0.5∶9.5～5∶5，玉米蛋白和纤维素占混合溶液的4～8wt％，其余为NaOH/尿素的组合水溶液。

上述玉米蛋白/纤维素混合溶液的制备方法，将玉米蛋白分散于含6～8wt％NaOH和10～14wt％尿素的组合水溶液中，在室温下搅拌均匀得到0.5～5wt％玉米蛋白溶液，然后将制得的玉米蛋白溶液预冷到-12～-13℃，加入纤维素，搅拌均匀即可得到透明的玉米蛋白/纤维素混合溶液；其中按重量比，玉米蛋白与纤维素的比例为：0.5∶9.5～5∶5，玉米蛋白和纤维素占混合溶液的4～8wt％，其余为NaOH/尿素的组合水溶液。

上述玉米蛋白/纤维素混合溶液的制备方法，将玉米蛋白分散于含6～8wt％NaOH和10～14wt％尿素的组合水溶液中，在室温下搅拌均匀得到10～40wt％玉米蛋白溶液；将含6～8wt％NaOH和10～14 wt％尿素的组合水溶液预冷到-12～-13℃，加入纤维素，搅拌均匀得到纤维素溶液；将分别制得的玉米蛋白溶液和纤维素溶液混合均匀，即可得到透明的玉米蛋白/纤维素混合溶液。其中按重量比，玉米蛋白与纤维素的比例为：0.5∶9.5～5∶5，玉米蛋白和纤维素占混合溶液的4～8wt％，其余为NaOH/尿素的组合水溶液。

一种利用上述玉米蛋白/纤维素混合溶液制备玉米蛋白/纤维素复合膜的方法，将玉米蛋白/纤维素混合溶液流延，经含有硫酸或者硫酸/硫酸钠的凝固浴凝固成形，干燥后即可得到玉米蛋白/纤维素复合膜，其中纤维素与玉米蛋白的干重比为9.5∶0.5～5∶5。

一种利用上述玉米蛋白/纤维素混合溶液制备玉米蛋白/纤维素复合纤维的方法，采用湿法纺丝，将玉米蛋白/纤维素混合溶液喷丝，经含有硫酸或者硫酸/硫酸钠的凝固浴凝固成形，干燥后即可得到玉米蛋白/纤维素复合纤维，其中纤维素与玉米蛋白的干重为9.5∶0.5～5∶5。

与已有技术相比较，本发明的创新如下：

本发明中玉米蛋白和纤维素的溶解、共混和再生都是物理过程，未发生化学反应。其中，共混工艺既可以采用玉米蛋白和纤维素分别溶解之后溶液共混，也可以采用含蛋白质的溶液直接溶解纤维素而共混。整个工艺对设备要求不高，无需脱硫，玉米蛋白流失量少，有利于工业化生产，废液容易回收循环使用。本发明以氢氧化钠、尿素、水为原料，价格便宜，操作简单方便，对环境无污染。

具体实施方式

以下结合具体的实例对本发明的技术方案作进一步说明：

实施例1

将0.5克玉米蛋白分散于190克含6～8wt％NaOH和10～14wt％尿素的混合水溶液中，在室温下搅拌均匀直至玉米蛋白溶解，预冷至-12℃，立即取棉短绒浆(粘均分子量M_η＝8×10⁴)9.5克投入其中，在0℃下充分搅拌均匀(约3分钟)，即可制得玉米蛋白/纤维素混合溶液。其中纤维素与蛋白质的干重比为9.5∶0.5，纤维素和蛋白质合占溶液的5％。

实施例2

将4克玉米蛋白分散于192克含6～8wt％NaOH和10～14wt％尿素的混合水溶液中，在室温下搅拌均匀直至玉米蛋白溶解，预冷至-12℃，立即取棉短绒浆(粘均分子量M_η＝10×10⁴)4克投入其中，在0℃下充分搅拌均匀(约3分钟)，即可制得玉米蛋白/纤维素混合溶液。其中纤维素与蛋白质的干重比为5∶5，纤维素和蛋白质合占溶液的4％。

实施例3

将6克玉米蛋白分散于184克含6～8wt％NaOH和10～14wt％尿素的混合水溶液中，在室温下搅拌均匀直至玉米蛋白溶解，预冷至-12℃，立即取棉短绒浆(粘均分子量M_η＝6×10⁴)10克投入其中，在0℃下充分搅拌均匀(约3分钟)，即可制得玉米蛋白/纤维素混合溶液。其中纤维素与蛋白质的干重比为3∶5，纤维素和蛋白质合占溶液的8％。

实施例4

将0.5克玉米蛋白分散于10克含6～8wt％NaOH和10～14wt％尿素的混合水溶液中，在室温下搅拌均匀制得玉米蛋白溶液。180克7wt％NaOH/12wt％尿素水溶液，预冷至-12℃，立即取棉短绒浆(粘均分子量M_η＝8×10⁴)9.5克投入其中，在0℃下充分搅拌均匀(约3分钟)，制得透明的纤维素溶液。将上述玉米蛋白溶液和纤维素溶液混合，搅拌30min，即可制得玉米蛋白/纤维素混合溶液。其中纤维素与蛋白质的干重比为9.5∶0.5，纤维素和蛋白质合占溶液的5％。

实施例5

将6克玉米蛋白分散于30克含6～8wt％NaOH和10～14wt％尿素的混合水溶液中，在室温下搅拌均匀制得玉米蛋白溶液。154克7wt％NaOH/12wt％尿素水溶液，预冷至-12℃，立即取棉短绒浆(粘均分子量M_η＝6×10⁴)10克投入其中，在0℃下充分搅拌均匀(约3分钟)，制得透明的纤维素溶液。将上述玉米蛋白溶液和纤维素溶液混合，搅拌30min，即可制得玉米蛋白/纤维素混合溶液。其中纤维素与蛋白质的干重比为3∶5，纤维素和蛋白质合占溶液的8％。

实施例6

将4克玉米蛋白分散于30克含6～8wt％NaOH和10～14wt％尿素的混合水溶液中，在室温下搅拌均匀制得玉米蛋白溶液。162克7wt％NaOH/12wt％尿素水溶液，预冷至-12℃，立即取棉短绒浆(粘均分子量M_η＝8×10⁴)4克投入其中，在0℃下充分搅拌均匀(约3分钟)，制得透明的纤维素溶液。将上述玉米蛋白溶液和纤维素溶液混合，搅拌30min，即可制得玉米蛋白/纤维素混合溶液。其中纤维素与蛋白质的干重比为5∶5，纤维素和蛋白质合占溶液的4％。

实施例7

将1克玉米蛋白分散于200克含6～8wt％NaOH和10～14wt％尿素的混合水溶液中，在室温下搅拌均匀直至玉米蛋白溶解，预冷至-12℃，立即取棉短绒浆(粘均分子量M_η＝10×10⁴)9克投入其中，在0℃下充分搅拌均匀(约3分钟)，即可制得玉米蛋白/纤维素混合溶液。将制得的玉米蛋白/纤维素溶液过滤脱泡后在玻璃板上流延成膜，然后放入5wt％硫酸水溶液中，浸泡5分钟后取出，用水冲洗干净，晾干，即可得到玉米蛋白/纤维素复合膜，其中纤维素与蛋白质的干重比为9∶1。由电子拉力实验机测得其抗张强度σ_b、断裂伸长率ε_b及弹性模量分别为110MPa、10％及5000MPa，透光率为89％(800nm)，最终测得玉米蛋白流失量小于5％。或者将玉米蛋白/纤维素溶液进行湿法纺丝，即可得到玉米蛋白/纤维素复合纤维。

实施例8

将3克玉米蛋白分散于27克含6～8wt％NaOH和10～14wt％尿素的混合水溶液中，在室温下搅拌均匀即可制得10％玉米蛋白溶液。193克7wt％NaOH/12wt％尿素水溶液，预冷至-12℃，立即取棉短绒浆(粘均分子量M_η＝10×10⁴)7克投入其中，在0℃下充分搅拌均匀(约3分钟)，制得透明的纤维素溶液。将上述30克玉米蛋白溶液和200克纤维素溶液混合，搅拌30min，过滤脱泡，流延成膜，用水冲洗干净，晾干，即可得到玉米蛋白/纤维素复合膜，其中纤维素与蛋白质的干重比为7∶3。由电子拉力实验机测得其抗张强度σ_b、断裂伸长率ε_b及弹性模量分别为90MPa、7％及5500MPa，透光率为78％(800nm)，最终测得玉米蛋白流失量小于20％。或者将玉米蛋白/纤维素溶液进行湿法纺丝，即可制得玉米蛋白/纤维素复合纤维。

实施例9

将4克玉米蛋白分散于200克含6～8wt％NaOH和10～14wt％尿素的混合水溶液中，在室温下搅拌均匀直至玉米蛋白溶解，预冷至-12℃，立即取棉短绒浆(粘均分子量M_η＝10×10⁴)6克投入其中，在0℃下充分搅拌均匀(约3分钟)，即可制得玉米蛋白/纤维素混合溶液。将制得的玉米蛋白/纤维素溶液过滤脱泡后在玻璃板上流延成膜，然后放入5wt％硫酸水溶液中，浸泡5分钟后取出，用水冲洗干净，晾干，即可得到玉米蛋白/纤维素复合膜，其中纤维素与蛋白质的干重比为6∶4。由电子拉力实验机测得其抗张强度σ_b、断裂伸长率ε_b及弹性模量分别为86MPa、6％及5200 MPa，透光率为75％(800nm)，最终测得玉米蛋白流失量小于25％。或者将玉米蛋白/纤维素溶液进行湿法纺丝，即可得到玉米蛋白/纤维素复合纤维。

Claims

1.一种玉米蛋白/纤维素混合溶液，由玉米蛋白、纤维素和NaOH/尿素的组合水溶液组成；NaOH/尿素的组合水溶液由6～8wt％NaOH、10～14wt％尿素和余量的水构成；其中，玉米蛋白与纤维素的重量比为：0.5∶9.5～5∶5，玉米蛋白和纤维素占混合溶液的4～8wt％，其余为NaOH/尿素的组合水溶液。

2.权利要求1所述玉米蛋白/纤维素混合溶液的制备方法，将玉米蛋白分散于含6～8wt％NaOH和10～14wt％尿素的组合水溶液中，在室温下搅拌均匀得到0.5～5wt％玉米蛋白溶液，然后将制得的玉米蛋白溶液预冷到-12～-13℃，加入纤维素，搅拌均匀即得到透明的玉米蛋白/纤维素混合溶液；其中按重量比，玉米蛋白与纤维素的比例为：0.5∶9.5～5∶5，玉米蛋白和纤维素占混合溶液的4～8wt％，其余为NaOH/尿素的组合水溶液。

3.权利要求1所述玉米蛋白/纤维素混合溶液的制备方法，将玉米蛋白分散于含6～8wt％NaOH和10～14wt％尿素的组合水溶液中，在室温下搅拌均匀得到10～40wt％玉米蛋白溶液；将含6～8wt％NaOH和10～14wt％尿素的组合水溶液预冷到-12～-13℃，加入纤维素，搅拌均匀得到纤维素溶液；将分别制得的玉米蛋白溶液和纤维素溶液混合均匀，即得到透明的玉米蛋白/纤维素混合溶液。其中按重量比，玉米蛋白与纤维素的比例为：0.5∶9.5～5∶5，玉米蛋白和纤维素占混合溶液的4～8wt％，其余为NaOH/尿素的组合水溶液。

4.利用权利要求1所述的玉米蛋白/纤维素混合溶液制备玉米蛋白/纤维素复合膜的方法，将玉米蛋白/纤维素混合溶液流延，经含有硫酸或者硫酸/硫酸钠的凝固浴凝固成形，干燥后即可得到玉米蛋白/纤维素复合膜，其中纤维素与玉米蛋白的干重比为9.5∶0.5～5∶5。

5.利用权利要求1所述的玉米蛋白/纤维素混合溶液制备玉米蛋白/纤维素复合纤维的方法，采用湿法纺丝，将玉米蛋白/纤维素混合溶液喷丝，经含有硫酸或者硫酸/硫酸钠的凝固浴凝固成形，干燥后即可得到玉米蛋白/纤维素复合纤维，其中纤维素与蛋白质的干重比为9.5∶0.5～5∶5。