[go: up one dir, main page]

CN110591390B - 一种双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN110591390B
CN110591390B CN201910889231.5A CN201910889231A CN110591390B CN 110591390 B CN110591390 B CN 110591390B CN 201910889231 A CN201910889231 A CN 201910889231A CN 110591390 B CN110591390 B CN 110591390B
Authority
CN
China
Prior art keywords
cottonseed protein
dialdehyde starch
composite material
fiber
cottonseed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910889231.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110591390A (zh
Inventor
岳航勃
郑萍璇
郭建维
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangdong University of Technology
Original Assignee
Guangdong University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangdong University of Technology filed Critical Guangdong University of Technology
Priority to CN201910889231.5A priority Critical patent/CN110591390B/zh
Publication of CN110591390A publication Critical patent/CN110591390A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110591390B publication Critical patent/CN110591390B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65DCONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D65/00Wrappers or flexible covers; Packaging materials of special type or form
    • B65D65/38Packaging materials of special type or form
    • B65D65/46Applications of disintegrable, dissolvable or edible materials
    • B65D65/466Bio- or photodegradable packaging materials
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08HDERIVATIVES OF NATURAL MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08H1/00Macromolecular products derived from proteins
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/24Crosslinking, e.g. vulcanising, of macromolecules
    • C08J3/246Intercrosslinking of at least two polymers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/18Manufacture of films or sheets
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L89/00Compositions of proteins; Compositions of derivatives thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2389/00Characterised by the use of proteins; Derivatives thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2401/00Characterised by the use of cellulose, modified cellulose or cellulose derivatives
    • C08J2401/02Cellulose; Modified cellulose
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2403/00Characterised by the use of starch, amylose or amylopectin or of their derivatives or degradation products
    • C08J2403/04Starch derivatives
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2201/00Properties
    • C08L2201/06Biodegradable
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2201/00Properties
    • C08L2201/08Stabilised against heat, light or radiation or oxydation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2203/00Applications
    • C08L2203/16Applications used for films
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W90/00Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02W90/10Bio-packaging, e.g. packing containers made from renewable resources or bio-plastics

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

本发明属于高分子材料技术领域,尤其涉及一种双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料及其制备方法和应用。本发明制备方法中,以棉籽蛋白为原料,通过对其进行变性、交联和增塑后,与碱化纤维进行热压成型得到双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料,以棉籽蛋白作为基体,以碱化纤维作为材料的增强相,对制备得到的双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料的结构进行扫描电镜和红外光谱表征,并进行了力学性能以及热重测试,结果表明,双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料的纤维与棉籽蛋白基体有很好的粘接效果,双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料具有较高的拉伸强度和杨氏模量,具有良好的力学性能和强度,热稳定性好。

Description

一种双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料及其制备方法和 应用
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域,尤其涉及一种双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料及其制备方法和应用。
背景技术
随着当今面临的传统资源如石油资源的短缺以及以石油为原料引发的一些环境问题,人们越来越渴望寻找到石油的替代品,例如生产可生物降解型的塑料以减少白色污染。在寻找石油原料替代品的过程中,人们发现如果有效利用天然可再生资源合成可降解材料的产业化生产路线,这是完全符合可持续、可循环经济的发展路线。而农副产品植物蛋白质作为一种非石油、可生物降解和可再生资源已经逐渐受到广泛关注。以农副产品蛋白质为原料所生产的生物塑料被称为“第二代生物塑料”产品,是当前的研究热点之一。
目前,国内外对蛋白质基塑料的研究,主要集中在大豆(分离)蛋白、小麦麸质蛋白等,但对棉籽蛋白可降解塑料的研究以及利用棉籽蛋白为基体合成可降解高分子材料的研究少有报道。同时,除开发蛋白质为唯一高分子材料的全蛋白塑料外,还需克服蛋白质本身存在的机械强度不高的问题。
发明内容
有鉴于此,本发明提供了一种双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料及其制备方法和应用,该制备方法采用棉籽蛋白为原料,制备得到的双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料力学性能好。
本发明的具体技术方案如下:
一种双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料的制备方法,包括以下步骤:
a)将棉籽蛋白进行变性处理得到变性棉籽蛋白,再将所述变性棉籽蛋白与双醛淀粉进行交联反应,得到交联棉籽蛋白;
b)将所述交联棉籽蛋白进行增塑处理后,再与径向分布的碱化纤维置于模具中进行热压成型,得到双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料。
优选的,步骤a)所述棉籽蛋白的蛋白质含量为50%~60%;
步骤b)所述碱化纤维中的纤维选自剑麻纤维、苎麻纤维和亚麻纤维中的一种或多种。
优选的,步骤b)所述热压成型之前,还包括:
将所述碱化纤维采用交联棉籽蛋白溶液进行浸渍处理。
优选的,步骤a)所述变性处理采用的变性剂选自尿素、重金属盐、强酸和有机溶剂中的一种或多种;
所述变性处理的温度为25℃~45℃;
所述变性处理的时间为3h~6h。
优选的,步骤b)所述增塑处理采用的增塑剂选自甘油、乙酰胺、硬脂酸、聚丙烯乙二醇和丁二醇中的一种或多种;
所述增塑处理的温度为30℃~50℃;
所述增塑处理的时间为4h~8h。
优选的,所述增塑处理采用双辊机进行,辊轴间隙小于1mm。
优选的,步骤b)所述热压成型的温度为100℃~130℃;
所述热压成型的压力为20~50Mpa;
所述热压成型的时间为4~15min。
优选的,所述棉籽蛋白与所述双醛淀粉的质量比为50:(5~40);
所述棉籽蛋白与所述碱化纤维的质量比为4:(0.1~0.4)。
本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制得的双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料。
本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制得的双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料在包装材料或农用薄膜领域中的应用。
综上所述,本发明提供了一种双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料的制备方法,包括以下步骤:a)将棉籽蛋白进行变性处理得到变性棉籽蛋白,再将所述变性棉籽蛋白与双醛淀粉进行交联反应,得到交联棉籽蛋白;b)将所述交联棉籽蛋白进行增塑处理后,再与径向分布的碱化纤维置于模具中进行热压成型,得到双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料。本发明制备方法中,以棉籽蛋白为原料,通过对其进行变性、交联和增塑后,与碱化纤维进行热压成型得到双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料,以棉籽蛋白作为基体,以碱化纤维作为材料的增强相,对制备得到的双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料的结构进行扫描电镜(SEM)和红外光谱(FTIR)表征,并进行了力学性能以及热重测试,结果表明,双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料的纤维与棉籽蛋白基体有很好的粘接效果,双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料具有较高的拉伸强度和杨氏模量,具有良好的力学性能和强度,热稳定性好。并且,本发明采用双醛淀粉进行交联,双醛淀粉具有交联能力和高化学活性,与蛋白质分子中的极性基团形成共价键和氢键,改善双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料的拉伸强度和热稳定性,并使得双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料环保绿色,本发明制备方法工艺简单、操作性高,原料来源广泛、无毒且可生物降解的,可应用于食品包装材料、工业化绿色化包装材料、生物医药包装材料及农用薄膜等领域。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明实施例1双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料的局部SEM图(bar=30μm);
图2为本发明实施例1双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料的局部SEM图(bar=10μm);
图3为本发明实施例2双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料的横截面SEM图(bar=200μm);
图4为本发明实施例2双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料的横截面SEM图(bar=30μm);
图5为本发明实施例3采用不同重量份的双醛淀粉制得的双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料的力学性能参数图;
图6为本发明实施例4双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料(CP/30DAS)、DCP和CP的FTIR图;
图7为本发明实施例5双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料(CP/5DAS/30GC、CP/20DAS/30GC和CP/20DAS/10GC)以及DCP的热重分析曲线图;
图8为本发明实施例5双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料(CP/5DAS/30GC、CP/20DAS/30GC和CP/20DAS/10GC)以及DCP的DTG图。
具体实施方式
本发明提供了一种双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料及其制备方法和应用,该制备方法采用棉籽蛋白为原料,制备得到的双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料力学性能好。
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
一种双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料的制备方法,包括以下步骤:
a)将棉籽蛋白进行变性处理得到变性棉籽蛋白,再将变性棉籽蛋白与双醛淀粉进行交联反应,得到交联棉籽蛋白;
b)将交联棉籽蛋白进行增塑处理后,再与径向分布的碱化纤维置于模具中进行热压成型,得到双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料。
双醛淀粉(DAS)是一种含有活性醛基的氧化类变性淀粉,被认为是一种极具潜力和发展前途的变性淀粉,以其特有的淀粉性质和醛基性质合二为一的特性,可以成为一种重要的化工原料。双醛淀粉中的醛基官能团具有碱溶性、易交联接枝、粘结力强、不易发霉、低毒性,并且双醛淀粉上的醛基可以跟蛋白质类的氨基反应生成Schiff碱类物质,取代乙二醛、戊二醛等交联剂。
本发明制备方法中,以棉籽蛋白为原料,通过对其进行变性、交联和增塑后,与碱化纤维进行热压成型得到双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料,以棉籽蛋白作为基体,以碱化纤维作为材料的增强相,碱化纤维的韧性高、耐腐蚀,作为棉籽蛋白基体的增强相可提高双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料的力学性能,对制备得到的双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料的结构进行扫描电镜(SEM)和红外光谱(FTIR)表征,并进行了力学性能以及热重测试,结果表明,双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料的纤维与棉籽蛋白基体有很好的粘接效果,双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料具有较高的拉伸强度和杨氏模量,具有良好的力学性能和强度,热稳定性好。
并且,本发明实施例采用双醛淀粉进行交联,双醛淀粉具有交联能力和高化学活性,与蛋白质分子中的极性基团形成共价键和氢键,改善双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料的拉伸强度和热稳定性,并使得双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料环保绿色,本发明方法制备工艺简单、操作方法便捷,原料来源广泛、无毒且可生物降解的,制备得到的双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料具有良好的力学性能,同时改善了双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料的脆性,降低双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料的毒性,可应用于食品包装材料、工业化绿色化包装材料、生物医药包装材料及农用薄膜等领域。
本发明实施例中,步骤a)棉籽蛋白的蛋白质含量为50%~60%。
步骤a)变性处理采用的变性剂选自尿素、重金属盐、强酸和有机溶剂中的一种或多种,强酸可为HNO3,有机溶剂可为丙酮,优选为尿素,变性处理在溶剂水中搅拌进行,尿素溶液的浓度为1M,棉籽蛋白与尿素溶液的质量比优选为1:2~1:8,更优选为1:4;
变性处理的温度为25℃~45℃,优选为35℃;
变性处理的时间为3h~6h,优选为4h;
变性处理之后,优选将变性棉籽蛋白溶液调pH值至11~12,优选采用1M的NaOH溶液进行pH值的调节。
本发明实施例中,棉籽蛋白与双醛淀粉的质量比为50:(5~40),更优选为50:(5~20)。
交联反应优选在搅拌下进行,交联反应的温度为60℃~80℃,优选为70℃;
交联反应的时间为20min~60min,优选为30min。
本发明实施例中,步骤a)得到的交联棉籽蛋白为交联棉籽蛋白溶液,步骤a)之后,步骤b)之前,优选将交联棉籽蛋白溶液进行干燥,干燥的温度为70℃~100℃,优选为80℃,干燥的时间为7h~14h,优选为10h,优选采用真空干燥。
本发明实施例中,步骤b)碱化纤维中的纤维选自剑麻纤维、苎麻纤维和亚麻纤维中的一种或多种;
碱化纤维优选通过采用氢氧化钠溶液进行碱化处理得到,氢氧化钠溶液的质量浓度优选为5%~20%。
本发明实施例中,步骤b)增塑处理采用的增塑剂选自甘油、乙酰胺、硬脂酸、聚丙烯乙二醇和丁二醇中的一种或多种,优选为甘油,棉籽蛋白与甘油的质量比优选为5:(1~3);
增塑处理的温度为30℃~50℃;
增塑处理的时间为4h~8h。
本发明实施例中,增塑处理在蛋白质塑料体系中引入增塑剂,可有效地控制其Tg值,使其后续能够在温和(低温低能量)的条件下加工制备可降解塑料,同时可避免蛋白质在高温下分解降解。
增塑处理优选采用双辊机进行,辊轴间隙小于1mm,双辊机的前后辊轴温度均优选为45℃,方向为正转,采用双辊机的目是为了让交联棉籽蛋白与增塑剂更好地分散均匀,优选在双辊机上分散3~10次,更优选为5~8次。
本发明实施例中,步骤b)热压成型之前,优选还包括:将碱化纤维采用交联棉籽蛋白溶液进行浸渍处理,再进行干燥,优选进行冷冻干燥,得到的碱化纤维为碱化纤维预制体。
本发明实施例中,步骤b)热压成型的温度为100℃~130℃;
热压成型的压力为20~50Mpa;
热压成型的时间为4~15min。
棉籽蛋白与碱化纤维的质量比为4:(0.1~0.4),碱化纤维的长度优选为10cm,碱化纤维的平均直径优选为0.5mm。
本发明实施例制备方法操作工艺简单、成本廉价经济、所使用的仪器设备简单,适合工业化生产,且制备得到的双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料绿色可降解,制备的双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料具有高力学性能且无毒无污染,可广泛应用于食品包装材料、工业化绿色化包装材料及生物医药包装材料等领域。
本发明还提供了上述技术方案制备方法制得的双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料。
本发明还提供了上述技术方案制备方法制得的双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料在包装材料或农用薄膜领域中的应用。
为了进一步理解本发明,下面结合具体实施例对本发明进行详细阐述。
具体实施例中,采用的棉籽蛋白为市购的发酵专用棉籽蛋白粉。
实施例1
本实施例进行双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料的制备,包括以下步骤:
1)称取50重量份的棉籽蛋白粉于大烧杯中,加入300mL的1M的尿素溶液,棉籽蛋白粉与尿素溶液的质量比为1:6,在常温下搅拌4h进行变性处理后,得到变性棉籽蛋白溶液,用1M NaOH溶液将变性棉籽蛋白溶液的pH值调至12;
2)将变性棉籽蛋白溶液放入70℃的恒温水浴锅中机械搅拌20min后,再加入10重量份的双醛淀粉,继续机械搅拌30min进行交联反应,得到交联棉籽蛋白溶液;
3)采用6g交联棉籽蛋白溶液对0.15g长度为10cm、平均直径为0.5mm的排列规整的碱化剑麻纤维进行浸涂处理,再进行冷冻干燥,得到剑麻碱化纤维预制体;
4)将剩余交联棉籽蛋白溶液放置于80℃的真空干燥箱中干燥10h后,再加入15重量份的甘油进行增塑处理,增塑处理采用双辊机进行,使交联棉籽蛋白与增塑剂更好地分散均匀,双辊机的前后辊轴温度均为45℃,方向为正转,辊轴间隙小于1mm;
5)将增塑处理后的交联棉籽蛋白与剑麻纤维预制体放置于模具中,放入温度为100℃、压力为40MPa的热压机上进行15min的热压成型,得到双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料。
请参阅图1和图2,为本发明实施例1双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料的局部SEM图,图1和图2表明纤维的表面覆盖了一层棉籽蛋白膜,表明纤维与棉籽蛋白基体有很好的粘接效果,棉籽蛋白与纤维之间存在界面结合,该种结合能够提高双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料的力学性能。
实施例2
本实施例进行双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料的制备,方法和步骤同实施例1,但步骤1)棉籽蛋白粉与尿素溶液的质量比为1:8,步骤2)双醛淀粉的重量份为20份,步骤4)甘油的重量份为30份,步骤5)热压成型的温度为130℃、压力为20Mpa、时间为4min。
请参阅图3和图4,为本发明实施例2双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料的横截面SEM图,图3和图4表明纤维与棉籽蛋白基体有一个较好的粘接,但存在间隙,可能是由于纤维的不均匀分布造成的,但双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料整体的粘结性较好,也较为紧密,表明本实施例成功制得了由双醛淀粉交联的纤维/棉籽蛋白复合材料。
实施例3
本实施例进行四种双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料的制备,方法和步骤同实施例1,但步骤1)棉籽蛋白粉与尿素溶液的质量比为1:4,步骤2)双醛淀粉的重量份依次为2.5份、5份、10份和15份,步骤4)甘油的重量份为10份,步骤5)热压成型的温度为120℃、压力为28Mpa、时间为8min,制得的双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料依次标记为CP/5DAS、CP/10DAS、CP/20DAS和CP/30DAS。
对尿素变性的变性棉籽蛋白粉(DCP)和本实施例3采用不同重量份的双醛淀粉制得的双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料进行力学性能的测试,结果请参阅表1和图5,表1和图5表明,相比无交联处理的DCP(只做尿素变性处理),不同重量份双醛淀粉交联的双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料都有较高的拉伸强度和杨氏模量,交联网络可有效防止双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料在外界拉伸应力下的大幅度变性,因此双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料具有相对较好的拉伸强度。并且,棉籽蛋白粉的重量份为50,双醛淀粉的重量份为10时,双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料表现出最优的拉伸强度和杨氏模量,力学性能最优。然而,DCP的断裂伸长率最长,表明本发明制备方法中的交联处理不能提高双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料的韧性。
表1实施例3采用不同重量份的双醛淀粉制得的双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料的力学性能测试结果
Figure BDA0002208207560000081
Figure BDA0002208207560000091
实施例4
本实施例进行双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料的制备,方法和步骤同实施例1,但步骤1)棉籽蛋白粉与尿素溶液的质量比为1:2,采用1M NaOH溶液将变性棉籽蛋白溶液的pH值调至11,步骤2)双醛淀粉的重量份为15份,步骤4)甘油的重量份为20份,步骤5)热压成型的温度为110℃、压力为36Mpa、时间为10min,制得的双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料标记为CP/30DAS。
请参阅图6,为本发明实施例4双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料(CP/30DAS)、DCP和CP的FTIR图,DCP为尿素变性的变性棉籽蛋白粉,CP为棉籽蛋白粉,图6中,经过尿素溶液变性失活处理的棉籽蛋白粉,酰胺Ⅰ带的特征吸收从1648cm-1转移到较低频率1618cm-1;酰胺II带的特征吸收从1541cm-1降低至1467cm-1。并且,在变性后经过交联处理在1665cm-1处出现新的吸收峰,判断为亚胺(-CN=N-)伸缩振动的吸收峰,测试结果表明双醛淀粉与棉籽蛋白直接具有很好的交联作用,双醛淀粉可以作为一种无毒的交联剂应用于棉籽蛋白中,拓宽棉籽蛋白的应用范围。
实施例5
本实施例进行三种双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料的制备,方法和步骤同实施例1,但步骤1)棉籽蛋白粉与尿素溶液的质量比为1:4,采用1M NaOH溶液将变性棉籽蛋白溶液的pH值调至11.5,步骤2)双醛淀粉的重量份为2.5份或10份,步骤4)甘油的重量份为5份或15份,步骤5)热压成型的温度为120℃、压力为50Mpa、时间为5min,制得的双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料依次标记为CP/5DAS/30GC、CP/20DAS/30GC和CP/20DAS/10GC。
请参阅图7,为本发明实施例5双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料(CP/5DAS/30GC、CP/20DAS/30GC和CP/20DAS/10GC)以及DCP的热重分析曲线图,DCP为尿素变性的变性棉籽蛋白粉,图7表明双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料的热重分析曲线主要包括三个不同的阶段热损失,第一阶段小于100℃,这一过程主要是水分的蒸发过程;第二阶段在160~260℃,这一阶段主要是例如甘油或者尿素的热分解,特别从图8中可以反应出甘油含量的增加,在这个阶段热分解相应较大;第三个阶段为大于260℃的双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料的热降解,这一过程伴随着降解并伴随着挥发性气体CO2、CO、NH3以及含羰基的非饱和化合物。本实施例双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料的最终残余质量都为30%左右。结果表明,经过交联增塑处理的双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料相对于DCP表现出较好的热稳定性,同时相比于其他双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料,CP/20DAS/10GC表现出最好的热稳定性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
a)将棉籽蛋白进行变性处理得到变性棉籽蛋白,再将所述变性棉籽蛋白与双醛淀粉进行交联反应,得到交联棉籽蛋白;
b)将所述交联棉籽蛋白进行增塑处理后,再与径向分布的碱化纤维置于模具中进行热压成型,得到双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料;
步骤b)所述热压成型之前,还包括:
将所述碱化纤维采用交联棉籽蛋白溶液进行浸渍处理和冷冻干燥;
步骤b)所述增塑处理采用的增塑剂选自甘油、乙酰胺、硬脂酸、聚丙烯乙二醇和丁二醇中的一种或多种;
所述增塑处理的温度为30℃~50℃;
所述增塑处理的时间为4h~8h;
所述增塑处理采用双辊机进行,辊轴间隙小于1mm。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤a)所述棉籽蛋白的蛋白质含量为50%~60%;
步骤b)所述碱化纤维中的纤维选自剑麻纤维、苎麻纤维和亚麻纤维中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤a)所述变性处理采用的变性剂选自尿素、重金属盐、强酸和有机溶剂中的一种或多种;
所述变性处理的温度为25℃~45℃;
所述变性处理的时间为3h~6h。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤b)所述热压成型的温度为100℃~130℃;
所述热压成型的压力为20~50Mpa;
所述热压成型的时间为4~15min。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述棉籽蛋白与所述双醛淀粉的质量比为50:(5~40);
所述棉籽蛋白与所述碱化纤维的质量比为4:(0.1~0.4)。
6.权利要求1至5任意一项所述制备方法制得的双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料。
7.权利要求1至5任意一项所述制备方法制得的双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料在包装材料或农用薄膜领域中的应用。
CN201910889231.5A 2019-09-19 2019-09-19 一种双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料及其制备方法和应用 Active CN110591390B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910889231.5A CN110591390B (zh) 2019-09-19 2019-09-19 一种双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910889231.5A CN110591390B (zh) 2019-09-19 2019-09-19 一种双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料及其制备方法和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110591390A CN110591390A (zh) 2019-12-20
CN110591390B true CN110591390B (zh) 2021-09-17

Family

ID=68861517

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910889231.5A Active CN110591390B (zh) 2019-09-19 2019-09-19 一种双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110591390B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117653610B (zh) * 2023-09-28 2024-07-05 海南卓科制药有限公司 一种硝酸甘油片及其制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101338044A (zh) * 2008-08-08 2009-01-07 东华大学 一种麻纤维毡增强的淀粉基复合材料及其制备方法
CN101974230A (zh) * 2010-09-28 2011-02-16 郑州大学 剑麻微纤维/明胶复合材料
CN104109396A (zh) * 2014-07-04 2014-10-22 四川大学 一种胶原蛋白塑料及其制备方法
CN104861662A (zh) * 2015-06-08 2015-08-26 四川大学 一种纳米复合大豆蛋白塑料及其制备方法
CN105238074A (zh) * 2015-11-18 2016-01-13 沈阳化工大学 一种尿素改性棉籽蛋白质塑料的制备方法
CN105315681A (zh) * 2015-11-20 2016-02-10 盘锦职业技术学院 一种棉籽蛋白降解塑料的制备方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103540068A (zh) * 2013-09-29 2014-01-29 桐城市福润包装材料有限公司 一种pva基复合包装材料的生产工艺

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101338044A (zh) * 2008-08-08 2009-01-07 东华大学 一种麻纤维毡增强的淀粉基复合材料及其制备方法
CN101974230A (zh) * 2010-09-28 2011-02-16 郑州大学 剑麻微纤维/明胶复合材料
CN104109396A (zh) * 2014-07-04 2014-10-22 四川大学 一种胶原蛋白塑料及其制备方法
CN104861662A (zh) * 2015-06-08 2015-08-26 四川大学 一种纳米复合大豆蛋白塑料及其制备方法
CN105238074A (zh) * 2015-11-18 2016-01-13 沈阳化工大学 一种尿素改性棉籽蛋白质塑料的制备方法
CN105315681A (zh) * 2015-11-20 2016-02-10 盘锦职业技术学院 一种棉籽蛋白降解塑料的制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
How to monitor the protein cross-linking by formaldehyde,glutaraldehyde or glyoxal in cotton-seed protein-based films?;C. Marquié等;《5th Symposium on Food Proteins - Structural and Functional Aspects of Protein Modification》;19971231;第264-265页 *
Is dialdehyde starch a valuable cross-linking agent for collagen/elastin based materials?;J. Skopinska-Wisniewska等;《J Mater Sci: Mater Med》;20160217;第1-10页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN110591390A (zh) 2019-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhang et al. Starch-based rehealable and degradable bioplastic enabled by dynamic imine chemistry
CN101538401A (zh) 耐热型二元纤维/聚乳酸基复合材料及其制备方法
CN110408180B (zh) 一种木质素-淀粉组合母粒复合的生物降解聚酯材料及其制备方法
CN107011640B (zh) 一种纤维素增韧改性聚乳酸复合材料及其制备方法
CN105153660A (zh) 全生物降解细菌纤维素/聚乳酸复合材料及其制备方法
CN110591390B (zh) 一种双醛淀粉交联纤维/棉籽蛋白复合材料及其制备方法和应用
CN116144147B (zh) 环境友好型复合材料及其制备方法
CN103554857A (zh) 聚羟基烷酸酯复合材料及其制备方法
CN111607205A (zh) 一种聚乳酸可降解垃圾袋及其制备方法
Won et al. Mechanical Properties and Biodegradability of the Kenaf/Soy Protein Isolate‐PVA Biocomposites
CN107383818A (zh) 一种植物纤维增强聚羟基脂肪酸酯复合材料及其制备方法
USRE38773E1 (en) High performance biodegradable materials from oriented starch derivatives
CN114656719A (zh) 一种长植物纤维改性增强的聚丙烯复合材料及其制备方法和应用
WO2024250519A1 (zh) 强韧大豆分离蛋白基薄膜及其利用脉冲电场精准控制的制备工艺与应用
Guleria et al. Preparation of starch-based biocomposites reinforced with mercerized lignocellulosic fibers: Evaluation of their thermal, morphological, mechanical, and biodegradable properties
Wang et al. Constructing multiple bonding mechanisms with a novel lignin-activated modified polymer core for the fabrication of strong, water-resistant, and mildew-resistant adhesives
CN113831604A (zh) 一种高强高韧热塑性淀粉材料及其制备方法
CN114045038B (zh) 一种棉籽蛋白复合材料及其制备方法和应用
CN111548594A (zh) 一种环保型易降解物料母粒的制备工艺
Zhang et al. A fully sustainable, flexible, and degradable lignocellulose-based composite film enabled by a bio-based polyimine vitrimer
Jin et al. Preparation and Properties of Polysaccharide‐Based Epoxy Vitrimers
CN118930911B (zh) 一种改性菠萝叶纤维增强淀粉基复合材料及其制备方法与应用
CN108570145A (zh) 一种高支化高强度聚乳酸微型制品的制备方法
CN114437524A (zh) 一种甘蔗纤维素基可降解复合材料的制备方法
CN112280267B (zh) 一种抗吸湿性强的可降解聚乳酸餐具的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant