大豆蛋白质塑料研究进展
大豆蛋白作为胶粘剂应用的研究进展(1)

2007年第32卷第7期中国油脂大豆蛋白作为胶粘剂应用的研究进展栾建美1,蒋蕴珍1,张君慧2,吕莹果2(1.国家粮食储备局无锡科学研究设计院,214035江苏省无锡市惠河路186号;2.江南大学食品学院,214036江苏省无锡市惠河路170号)摘要:大豆蛋白作为胶粘剂应用的改性方法有盐、硫化物、碱、胰蛋白酶、尿素、盐酸胍、SDS、SDBS、酰化和磷酸化法。
简述了改性大豆蛋白作为胶粘剂的研究现状以及改性后的大豆蛋白应用在木板上的胶粘特性的变化情况。
大豆蛋白经改性后其胶粘特性有所变化,变化情况受改性剂浓度的影响,改性后蛋白质的部分二级结构展开,胶粘强度提高,同时改性可以暴露出包埋在蛋白质内部的疏水基团,提高大豆蛋白胶粘剂的耐水性。
关键词:大豆蛋白;胶粘剂;改性;7S和11S球蛋白ProgressofstudiesonmodifiedsoyproteinadhesivesLUANJian-mei1,JIANGYun-zhen1,ZHANGJun-hui2,LAYing-guo2(1.WuxiScientificResearch&DesignInstituteoftheStateAdministrationofGrain,214035JiangsuWuxi,China;2.CollegeofFoodScience,JiangnanUniversity,214036JiangsuWuxi,China)Abstract:Thestudiesofsoyproteinbasedadhesives,includingtheirdevelopmenthistory,modificationofsoyproteinsandpropertiesofadhesiveswerereviewed.Soyproteincanbemodifiedbyapproachessuchassalt,sulphurcompounds,alkali,trypsin,urea,guanidinehydrochloride,sodiumdodecylsulfate,sodiumdodecylbenzenesulfonate,acylationandphosphorylation.Comparedwithunmodifiedsoyprotein,theadhesivepropertiesofmodifiedproteinwerechangedandassociatedwithconcentrationofdenaturantagents.Secondarystructuresofglobuleproteinsmayenhanceadh-esionstrength,andtheexposureofhydrophobicaminoacidsmayenhancewaterresistance.Mod-ifiedproteinsmayhavehighercontentofsecondarystructuresandmoreexposedhydrophobicaminoacidsthanunmodifiedproteins.Keywords:soyprotein;adhesive;modification;7Sand11Sglobule文章编号:1003-7969(2007)07-0022-03中图分类号:TQ432文献标识码:A蛋白质胶粘剂是以蛋白质作为主要原料的一种胶粘剂,按蛋白质原料来源的不同,可分为动物蛋白胶(如骨胶)和植物蛋白胶(如豆胶)[1]。
大豆塑料实验报告

大豆塑料实验报告大豆塑料实验报告引言:塑料是现代社会中不可或缺的材料,然而,传统的塑料制造过程对环境造成了巨大的压力。
因此,寻找一种可持续发展的替代品成为了迫切的需求。
大豆塑料作为一种新型生物塑料,具有良好的可降解性和环境友好性,吸引了广泛的关注。
本实验旨在探究大豆塑料的制备方法以及其性能特点。
材料与方法:1. 大豆粉:购买自当地市场。
2. 乙醇:用于提取大豆中的蛋白质。
3. 硫酸:用于酸化大豆粉。
4. 氨水:用于中和酸化后的大豆粉。
5. 氨基甲酸酯:用于交联大豆蛋白质。
6. 醋酸乙酯:用于溶解交联后的大豆蛋白质。
实验步骤:1. 将大豆粉加入乙醇中,搅拌均匀,使大豆蛋白质溶解于乙醇中。
2. 将溶解后的大豆蛋白质酸化,加入适量的硫酸,搅拌均匀。
3. 用氨水中和酸化后的大豆粉,直到溶液呈中性。
4. 加入适量的氨基甲酸酯,使大豆蛋白质交联形成塑料状。
5. 将交联后的大豆蛋白质溶解于醋酸乙酯中,形成大豆塑料溶液。
6. 将溶液倒入模具中,放置于恒温槽中,使其凝固。
7. 取出凝固后的大豆塑料样品,进行性能测试。
实验结果:1. 大豆塑料的制备成功,样品呈现出均匀的质地和透明的外观。
2. 大豆塑料具有良好的可拉伸性和韧性,可以满足日常使用的要求。
3. 大豆塑料在水中的可降解性较好,经过一段时间的浸泡,样品开始分解并最终完全降解。
4. 大豆塑料的热稳定性较差,当温度超过一定范围时,塑料开始软化和熔化。
讨论与分析:大豆塑料作为一种生物塑料,具有许多优点。
首先,大豆塑料的制备过程中使用的原料来自可再生资源,与传统塑料相比,对环境的影响更小。
其次,大豆塑料具有良好的可降解性,可以减少对土壤和水源的污染。
然而,大豆塑料的热稳定性较差,限制了其在高温环境下的应用。
此外,大豆塑料的制备过程较为复杂,需要使用一些特殊的试剂,这增加了生产成本和操作难度。
结论:本实验成功制备了大豆塑料,并对其性能进行了初步的测试。
大豆塑料作为一种可持续发展的生物塑料,具有良好的可降解性和环境友好性,但其热稳定性较差,制备过程较为复杂。
大豆蛋白研究进展

4.大豆蛋白的研究进展4.1大豆蛋白乳化性大豆蛋白质具有较高的营养价值及功能特性,是某些食品加工中的重要原料。
大豆分离蛋白是表面活性剂,它既能降低水和油的表面张力,又能降低水和空气的表面张力。
易于形成稳定的乳状液。
在烤制食品、冷冻食品及汤类食品的制作中,加入大豆分离蛋白作乳化剂可使制品状态稳定。
4.2大豆蛋白 - 壳聚糖通过对大豆蛋白-壳聚糖共价化合物的乳化性及乳化稳定性、起泡性(FC)与泡沫稳定性(FS)、热稳定性测定,得出结论:大豆蛋白 - 壳聚糖共价复合物在等电点和较高盐浓度条件下的溶解性较大豆蛋白有很大改善.在测定的 pH 和盐浓度范围内,大豆蛋白 -壳聚糖共价复合物的乳化性和乳化稳定性都有所提高。
大豆蛋白 - 壳聚糖共价复合物在等电点范围内的发泡性和泡沫稳定性较大豆蛋白有很大提高。
大豆蛋白 - 壳聚糖共价复合在70℃以上受温度升高影响较小,热稳定性提高。
另外,结合红外分析和扫描电镜技术研究大豆蛋白复合膜的释放特性和表面形态,其结果表明复合膜中大豆蛋白和壳聚糖之间存在交联作用;这种复合膜在胃肠液均呈溶胀状态,在模拟胃液中溶胀度较低,且在模拟肠液中降解速率较快。
复合膜在模拟胃液中的释药速率相对模拟肠液要快,而且随着蛋白含量的增加复合膜的溶胀度和释放率都随之降低,所有的复合膜对于茶碱的保护能保持至少7 h,因此壳聚糖-大豆蛋白复合膜可以用作控缓载体。
4.3大豆蛋白水解物利用化学限定培养基对酸奶乳酸菌进行增殖作用研究,结果表明必需氨基酸只能满足乳酸菌生长的基本氮源需要。
通过化学限定培养基应用大豆蛋白水解物对保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌进行增殖作用研究,结果表明含有寡肽和氨基酸的大豆蛋白水解物对乳酸菌的生长具有明显的促进作用,可以用来作为乳酸菌高密度细胞培养体系的生长促进剂。
通过研究大豆蛋白复合蛋白酶水解物对酿酒酵母生长和发酵性能的影响,表明: 不同水解度及不同分子量肽段的大豆蛋白酶解物对酿酒酵母的促生长效果不同,其中水解度为 19. 98% 的酶解物 SP9 具有最强的促生长活性,且具有显著促生长活性的肽段主要集中在 3 ku 以下; 该部分肽段可使菌体增长量提高 27%,稳定期活性达到 90. 3%,并且能够加快酵母代谢糖的速率,使发酵度和乙醇产量分别提高 15. 3%和 25. 8%。
环境友好大豆蛋白质材料改性研究

环境友好大豆蛋白质材料改性研究由于环境污染的加剧及石油基资源的日益短缺,基于可再生资源的生物材料日益受到重视。
大豆蛋白质是豆油产业的副产物,是一种来源丰富的可再生植物资源,也是一类添加增塑剂后可热塑成型的天然高分子材料。
然而,单独由大豆蛋白质制备的塑料硬且脆,加入小分子增塑剂后,大豆蛋白质热塑性改善,柔韧性增加,但力学强度较低且对水敏感,限制了其发展和应用。
本论文以大豆分离蛋白质(SPI)为主要原料,通过与其他生物可降解材料的共混,以及与纳米粒子的复合来得到廉价、加工性良好且力学及防水性能改善的大豆蛋白质环境友好材料。
在表征材料的结构、性能以及评价材料应用前景的同时,探讨材料结构与性能之间的关系。
本论文的创新之处在于:(1)制备了邻苯二甲酸酐改性的大豆蛋白质(PAS)并用其来增强甘油增塑的大豆蛋白质,在不添加任何增容剂的情况下得到了两相相容性良好、性能改善的大豆蛋白质复合材料,探讨填料、基体相似的化学结构与相容性之间的关系;(2)将碳纳米管进行酸改性后与大豆蛋白质复合,得到分散性良好、增强效果明显的纳米复合材料,研究酸改性后纳米管表面极性的变化对其在基体中的分散以及与基体相容性的影响;(3)在无增塑剂添加的情况下,通过熔融共混制备了全生物降解的SPI/聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)共混材料,该共混材料在高蛋白质填充量的情况下仍具有较好的韧性和强度;(4)首次通过熔融法制备了SPI/聚乙烯醇(PVA)共混膜材料,制备过程简单、绿色且产品性能优良;为了进一步改善共混材料的力学性能,继而在SPI/PVA材料中引入层状硅酸盐蒙脱土(MMT),利用SPI/PVA与MMT三者间强的氢键作用制备剥离型或插层型纳米复合材料,所得材料强度、热稳定性、防水性提高。
本论文的主要内容和结论包括如下几个方面:(1)通过化学改性制备了N-邻苯二甲酰化大豆蛋白质(PAS),并用它与甘油增塑的大豆分离蛋白质(GPS)复合得到PAS/GPS复合材料。
大豆蛋白胶粘剂研究进展初稿

大豆蛋白胶粘剂的改性研究进展1、前言随着全世界不可再生资源的日渐枯竭和人类对环境问题的日益关注,如何利用大宗农产品等可再生资源生产环保型的绿色化工产品已经引起世界各国工业界的重视。
植物蛋白是大宗农产品加工的主要副产品,来源丰富,而且在非食品领域也有着广泛的应用。
就大豆蛋白胶粘剂而言,早在1923 年,Johnson 等人就提出豆粕制作胶黏剂的基本理论。
但由于大豆蛋白胶黏剂强度较低、生产成本过高、耐水性和耐腐性能较差未能大量推广使用。
近几十年来,基于全球石油资源的有限性和环境污染问题日益受到关注,使得大豆蛋白改性胶黏剂再次成为研究热点。
2、大豆蛋白的组成与结构利用大豆蛋白制备胶粘剂主要依赖于大豆蛋白独特的化学组成和分子结构。
在天然的大豆分子中,其多肽链上绝大多数的极性和非极性基团通过范德华力、氢键、疏水作用、静电作用等构成稳定的多级结构,进而形成致密结合的球体,但粘接作用较差。
通过水解作用,可以使蛋白质分子分散和展开,使极性和非极性基团暴露,从而能够和木材相互作用以提高其粘接强度[ 7 ] 。
2. 1大豆蛋白的组成大豆蛋白主要由11S球蛋白(可溶性蛋白) 、7S球蛋白(β2浓缩球蛋白与γ2浓缩球蛋白) 、2S和15S组成。
其中7S和11S 球蛋白占总蛋白的70%以上,11S比7S含有更多的含硫氨基酸,在色氨酸、蛋氨酸和半胱氨酸的含量上, 7S是11S的5~6倍,而且7S球蛋白是糖蛋白。
这2成分与大豆蛋白的功能性密切相关,表1列出了大豆蛋白质的组成。
2.2大豆蛋白的结构3大豆蛋白的改性机理大豆蛋白质分子中含有多种化学功能基团,能发生多种化学反应,为大豆蛋白的改性提供可能。
大豆蛋白质分子的天然状态是最稳定的状态,稳定其二级、三级、四级结构的氢键、静电作用、范德华力等作用力中,除共价键中双硫键的键能(330~380 kJ /mol)较大外,其他作用力均较小。
因而,当蛋白质分子受到如温度、辐射、酸碱等作用时,蛋白质分子二级以上的结构会发生变化,从而导致某些性质改变[ 16 ] 。
大豆塑料实验报告

一、实验目的1. 掌握大豆塑料的制备方法。
2. 研究大豆塑料的性能,包括力学性能、热性能和降解性能等。
3. 分析大豆塑料的优缺点,为大豆塑料的应用提供理论依据。
二、实验原理大豆塑料是一种生物可降解塑料,以大豆蛋白为主要原料,通过物理或化学方法改性,制备成具有可生物降解性的塑料。
大豆塑料具有良好的生物相容性、环保性和经济性,是一种具有广阔应用前景的环保材料。
三、实验材料与仪器1. 实验材料:(1)大豆蛋白粉:纯度≥95%(2)增塑剂:邻苯二甲酸二辛酯(DOP)(3)稳定剂:硬脂酸锌(4)抗氧剂:受阻酚(5)其他助剂:分散剂、润滑剂等2. 实验仪器:(1)高速混合机(2)双螺杆挤出机(3)平板硫化机(4)万能试验机(5)差示扫描量热仪(DSC)(6)扫描电子显微镜(SEM)四、实验步骤1. 混合:将大豆蛋白粉、增塑剂、稳定剂、抗氧剂和其他助剂按一定比例混合均匀。
2. 挤出:将混合好的原料加入双螺杆挤出机,在一定的温度、压力和转速下进行熔融、塑化、挤出,制成大豆塑料片材。
3. 硫化:将挤出成型的大豆塑料片材放入平板硫化机,在一定温度、压力和时间下进行硫化,提高其力学性能。
4. 性能测试:(1)力学性能:使用万能试验机测试大豆塑料的拉伸强度、断裂伸长率、冲击强度等。
(2)热性能:使用DSC测试大豆塑料的熔融温度、结晶温度等。
(3)降解性能:将大豆塑料在土壤中埋藏一定时间,观察其降解情况。
五、实验结果与分析1. 力学性能:大豆塑料的拉伸强度、断裂伸长率和冲击强度均达到一定的要求,与普通塑料相当。
2. 热性能:大豆塑料的熔融温度和结晶温度均低于普通塑料,有利于加工成型。
3. 降解性能:大豆塑料在土壤中埋藏一段时间后,表面出现裂纹,逐渐降解,具有良好的生物降解性。
六、结论通过实验,我们成功制备了大豆塑料,并对其性能进行了研究。
结果表明,大豆塑料具有良好的力学性能、热性能和降解性能,是一种具有广阔应用前景的环保材料。
大豆蛋白胶黏剂的研究进展

科技信息MAX253、升压变压器T 、二极管桥和二个MOSFET 管组成。
此电路结构小,在+5V 供电条件下,可驱动100nF 的EL 背光屏。
(2)采用高压EL 驱动器构成高压驱动电源。
由美国IMP 公司生产的IM P803驱动器构成的EL 高压驱动电源。
其典型结构如图2所示。
4.结论电致冷光源是在低电压电场作用下冷光材料发光的一种电源,其具有效率高、能耗小、寿命长、绿色环保、控制灵活、光线质量高、光色显示纯、响应时间短、安全性能强等诸多优点,在医用、工业、家庭和民用等领域现已逐步得到广泛的应用,其作为21世纪的新光源,已是不争的事实,更是未来发展的必然趋势。
参考文献[1]胡嗣云.EL 的特性及驱动电路研究[J ].国外电子元器件,2003(05)[2]史永基.场致发光电源电路[J ].光电子技术,2000(12)[3]胡戎,侯文军.场致发光灯及其驱动电源[J ].电子技术,1999(08)[4]Dave Bordui.揭开EL 背光驱动的秘密[J ].电源技术,2003(10)(上接第96页)随着我国经济的快速发展,城镇建筑和室内外装饰装修行业发展迅速,我国胶黏剂的需求量快速增长,10多年来平均年增长率在20%左右,其中,三醛胶(脲醛、酚醛和三聚氰胺甲醛树脂胶)需求量最大,三醛胶的产量占胶黏剂总产量的40%左右。
然而,三醛胶在制造、运输和使用时由于会释放对人体有害的游离甲醛和酚而带来环境污染问题;尤其在室内装潢和家具板材中,因为甲醛并不完全缩聚,往往有相当部分以游离状态存在,会逐渐向周围发散而造成环境污染。
而且,石油基胶黏剂属于非生物可降解材料,长期大量使用会形成难降解的废物堆积,进而使环境恶化。
因此,一些发达国家先后都制定了严格的限制措施。
大豆资源丰富、产量高,大豆蛋白又是油脂加工的副产品,植物蛋白含量丰富。
早在1923年,O.Johnson 等人就提出豆粕制作胶黏剂的基本理论。
但由于大豆蛋白胶黏剂强度较低、耐水性差和生产成本过高未能大量推广使用。
热塑性大豆蛋白质塑料研究

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塑黄晓辉等——热蛭!性大弓蛋门质蠼料研究料2009年38卷第2期热塑性大豆蛋白质塑料研究'黄晓辉.崔永岩(天津科技大学化工学院,天津300457) 摘要:通过在大豆蛋白质饱和溶液中添加各种助荆对大豆蛋白质进行改性处理.然后使用酸性试剂s对大豆蛋白分子进行修饰改性并将大豆蛋白质从溶液中沉淀出来,得到的改性大豆蛋白质具有很好的韧性和耐水性,其断裂伸长率能达到200%,饱和吸水率在lO%以下.此方法无需甘油等小分子醇作为增塑剂,很好地避免了小分子醇类增塑荆在空气中的挥发和在水中的溶出问题. 关键词:大豆蛋白质塑料;改性;耐水性;热塑性塑料;韧性中图分类号:TQ321.4.文献标识码:A文章编号:100l一9456(2009)02一0007—03The珊oplasticHUANGSoybean Protein PlasncXi∞-hui,CUI Yong·yan(CoUege of Material science&chemical Engineering,Tianjin Unive聃ity of Science&Technology,Tianjin 300457,China) Abst髓ct:The soybean pmtein w聃modified by adding vari伽s 8dditive8 inthe acid magen协S and u8edwa",r. waternosoy soyprotein protein88tumted soluti明fi璐t,蛐d then w聃got which had g∞d toughnes8w8s tow8su8edtoprecipitateat80yproteinf而m 80lution,tlle mod洒edmsi8tance,the elongationbreak could achieve 200%and¥atumted8swaterabso叩tionbelow lO%.Thi8 method the air and di880lution inalcoholglycemlorother small molecule8plasticize聆,it avoided tlle plasticizer volatileKey words:80y proteinplaBtics;modify;w8ter他8i8tance;the珊叩la8tic;toughne8s随着石油价格的持续走高和环境污染的压力,来源于动植物的天然高分子资源将逐渐取代目前的石化材料.和其他天然高分子材料相比,大豆蛋白质提取方法简单,产量丰富,价格低廉,分子具有独特的结构特征和相互作用,侧链上含有丰富活泼基团,可以进行物理和化学改性,具有良好的研究前景.目前的大豆蛋白质塑料强度较低,适合制造塑料圣诞树,塑料花等观赏类的塑料制品. 纯大豆蛋白构成的塑料脆性很大,加工性能很差,不具备实际用途,必须添加增塑剂以提高其柔韧性和加工性能.在增塑剂中,甘油沸点较高,稳定性较强,对许多天然高分子及其衍生物具有增塑作用¨.31,是大豆蛋白质塑料最常用,最有效的增塑剂.但是,甘油吸水性强且易挥发,由它增塑的大豆蛋白质塑料性能不稳定,耐水性差,且放在空气中也会逐渐脆化,因此,甘油增塑大豆蛋白质塑料实用性较差.文章选择在溶液中进行改性,解决了改性的均一性和添加剂的分散性问题,经过改性的大豆蛋白质塑料具有良好的流变性能,耐水性和韧性,塑性好,无需增塑,避免了小分子醇类增塑剂在空气中的挥发和在水中的溶出问题.1 1.1实验部分原材料豆粕:一浸,市售; Na:SO,:分析纯,天津大茂化学试剂厂; ZnsO.:分析纯,天津天大化工实验厂; 尿素:分析纯,天津北方天医化学试剂厂; si0::微米级,市售; 酸性试剂S:自制; NaOH:分析纯,天津北方天医化学试剂厂.1.2实验设备电磁平板硫化机:xLB—DC400×400,株洲时代机电设备有限公司; 电子万能试验机:深圳瑞格尔仪器有限公司; 哑铃型制样机:MZ_4102,江都明珠试验机械厂; HAAKE扭矩塑化仪:HAAKE公司; 熔体流动速度仪:斗PxRZ一400c,吉林大学科教仪器厂; 热分析仪:STA449c,德国Netzsch公司.1.3样品制备配置大豆蛋白质饱和溶液:其中NaoH浓度O.25 moL/L,尿·收稿日期:2008一lO—09 作者简介:崔永岩(1965一),男.副教授,硕士生导师,主要从事天然高分子材料的研究与应用.高分子材料的改性及其应用方面的研究.一7一万方数据塑料黄晓辉等——热坦性大豆蛋门质甥料研究2009年38卷第2期素浓度o.8 moVL,豆粕粉足量.在溶液中加入不同比例的 zns0.,Na2S03,si02,搅拌lO min.边搅拌溶液边用酸性试剂S 滴定至中性并产生大量沉淀,60℃以下离心分离并干燥,得到改性大豆蛋白粉.将改性大豆蛋白粉置于模具中,在110℃和按GB 13022-9l将样品制成哑铃型,测拉伸强度,拉伸速度50 mm/mino1.4.5吸水率按GB 1034-86中的方法l,3测定,计算式如式(1):彤=(m2一m1)/ml×100% (1)MPa下压制lO min制成型.1.4性能测试方法 1.4.1熔体流动性熔体流动速度仪,105℃,砝码质量4894 1.4.2塑化和流变性能采用HAAKE转矩塑化仪测定. 1.4.3热失重 N2,20℃/min升温至400℃. 1.4.4拉伸性能g.式中:妒一试样吸水率; m.一浸水前试样质量; 巩,一浸水后试样质量.2结果与讨论2.1酸性试剂S和Na:S0,对大豆蛋白质塑料各种性能的影响酸性试剂s和Na:SO,改性大豆蛋白质塑料的配方见表1.表1试验基本配方酸性试剂S中含有硅烷类化合物,能和蛋白质分子链上的亲水基反应,破坏分子内氢键,提高材料热稳定性和耐水性.根据表l中配方l可知,经过酸性试剂S改性,大豆蛋白质翅料的流变性,韧性和耐水性均得到大幅提高,使大豆蛋白质在具备可加工性能的同时还具备一定的使用性能.还原剂能够破坏大豆蛋白质分子内的二硫键,促进分子链的展开Ho.从配方2~4可以看出,还原剂Na:s0,对大豆蛋白质塑料的流变性有较大的提高,还原剂Na2SO,的最佳用量为l g/L(在l L饱和大豆蛋白质溶液中添加l g,下同),熔体指数提高到原来的166.8%.2.2ZnSO.对大豆蛋白质塑料各种性能的影响znS0.改性大豆蛋白质塑料的配方见表2.裹2试验基本配方由于大豆蛋白质中有大量氨基酸,引入zn2+除了和官能团 (天门冬氨酸和谷氨酸)形成离子键.还可以和蛋白质中的O, N,s形成螯合的复合物,这些作用使蛋白质分子坚硬而使杨氏模量增加,吸水率降低'".由表2可知,zns0.在对其他性能影响不大的同时,能有效提高大豆蛋白质埋料的耐水性,znS0.的最佳用量为6 g/L,吸水率降低到原来的42.8%.2.3SiO:对大豆蛋白质塑料各种性能的影响sio:对大豆蛋白质塑料各种性能的影响见表3.裹3试验基本配方从表3可以看出,Si0:大幅提高了改性大豆蛋白质塑料的加工性能和韧性,熔体指数从3.OI s/lOmin提高到一8~6.8g/lOmin,断裂伸长率从55.3%提高到200%,拉伸强度有所下降,对耐水性影响不大,综合考虑,配方4为目前的最佳配方.万方数据塑黄晓辉等——热塑性大可蛋f,I质塑料研究2009年38卷第2期2.4改性大豆蛋白质塑料的热性能分析对2.3中的配方4制备的大豆蛋白质塑料进行TG分析如图l.不高,但改性大豆蛋白质塑料具备了良好的加工性能.3结论1)经过酸性试剂S改性,大豆蛋白质塑料的流变性,韧性和耐水性均得到很大提高,使得大豆蛋白质塑料在适应多种加堡工方式的同时还具备一定的使用性能. 2)Na:S0,有效提高了改性大豆蛋白质塑料的熔体流动性, 熔体指数提高到原来的166.8%.怪岍水辏一芝誉),恻壤鬟裁3)znSO.有效提高改性大豆蛋白质塑料的耐水性,吸水率降低到原来的42.8%.温度,℃I一热失重率曲线;2一热失重事的变化曲线.4)si0:提高了改性大豆蛋白质塑料的流变性和韧性,熔体指数增加了125.9%,断裂伸长率增加了263.6%. 5)最佳配方:每升饱和大豆蛋白质溶液添加16 g znS04,2 g Si0:,15 6.8 g Na:SO,,圈l改性大豆蛋白质塑料的热失重分析(TG^)曲线从图l可知,经过改性后,热失重率变得很小,热失重率的变化曲线在50~175℃间趋于水平,说明改性提高了大豆蛋白质的热稳定性,95%质量保持温度为115℃.mL酸性试剂S.关键性能:熔体指数g/lOmin,拉伸强度3.29 MPa,断裂伸长率200.7%,24 h吸水率7.1%.2.5改性大豆蛋白质塑料的流变性能分析对2.3中配方4制备的大豆蛋白质塑料进行流变分析得到扭矩曲线,如图2.参考文献:【1]Angk8M N,Du正陀sneA.Pla8ticizedBtarch/tunicillwhiske墙n蜘ocomposite m_忙rials:2.Mech眦ical Beh驸iwC200l.34:292l一2931.j].M扯姗olecuk唔,[2】言●Arvanitoy舳nis l,Biliadcris Cplasticized edible bIend8 madeG.Physical ofpmperti朗of polyol-memyl ce儿ulo跎舳d∞lubk mrchZ¥摄霸[J].ca吐mhydr [3]wuPolym,1999,38:47—58.Q,zh卸g L.E如c协of山e moI∽ular wei曲t仰tlIe pmperties ofAppl Polymthe珊oplaelic5 p∞p8md fmm∞ly pmtein i鲫late[J].JSci,200l,82:3373—3380.[4]¨* r曹110℃:Ⅳ=30 miIl~.J蚰e.soy protciII-ba∞d the加opl聃tic comp∞iti蚰for pMp耐ngmoldcdarticle喜:united statesPat朗t.5523293[P].1996一嘶一04. tlIe珊al pmpertie5of圈2HAAKE扭矩曲线[5】Jzhang,PMung啪,J J蚰e.Mechanicalandextmdcd∞ypmteiII毒heeb(J].Polymer,200l,42:2569—2578.(本文编辑Gzw)从图2可知,改性大豆蛋白质塑料在1lO℃下已经熔融软化,半衡扭矩2.9 N·m,虽然改性大显篮臼庾塑料的烙体强度 (上接69页) 别为0.16份和2.4份时,表观密度最小,当DcP 含量和DVB含量分别为O.12份和2份时,弯曲强度和冲击强度最大. 3)DCP和DvB的加入可使PP形成自由基,这些自由基互相结合形成大分子网状结构,从而使凝胶率提高.随DcP和DvB含量的增加,凝胶率呈现先增加后减少的趋势.当DCP含量和DvB含量分别为O.16份和2份时,凝胶率最大.[5] 材料,2004,32(2):8一11.Paul DR.BucknaIIcB.PoIym"blends:Fomul砒ion&pe血mMceIIlc,2004:739· of[M]·New Y.rk:J.hn wiley&s∞s[6]Kennedy R·E踟.'0f佑"'ng c一69Ilmtion o""p"si一[J]·JoumalM8k一8185.'曲..,2004,39(6):1143—1145·[7】T"g J G,w8"g Y,Ⅱ"H Y,.'8l·E如..5.f.rga"i."".l.8血g 89e吣参考文献:【1]许红飞,黄汉雄,王建康·聚丙烯/聚苯乙烯共混物超临界流体徽孔发泡的研究[J]·塑料,2008,37(2):4—8' [2] 司春雷,李继薪,李素君,等·炭黑填充LDPE/EVA体系发泡复合材料的电阻'温度特性[J]·塑料,2008·37(1):l一5' [3】黎勇,刘春盛,胡福增,等·聚丙烯接枝改性及其挤出发泡研究 [J]-功能高分子学报,2004,17(3):429—436' [4】熊丽君,吴璧耀-发泡聚丙烯材料的研究生产现状[J]·化工新型 [9][J].P.lymer.2004,45(7):208l一2091. 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[10】俞强,林明德,刘建忠,等.有机过氧化物交联间规聚丙烯研究 [J].高分子材料科学与工程,200l.17(5):46—49.(本文编辑Gzw)一O一万方数据热塑性大豆蛋白质塑料研究作者: 作者单位: 刊名: 英文刊名: 年,卷(期): 被引用次数: 黄晓辉, 崔永岩, HUANG Xiao-hui, CUI Yong-yan 天津科技大学化工学院,天津,300457 塑料 PLASTICS 2009,38(2) 0次参考文献(5条) 1.Angles M N.Dufresne A Plasticized starch/tunicin whiskem nanocomposite materials:2.Mechanical Behavior 2001 2.Arvanitoyannis I.Biliaderis C G Physical properties of polyolplasticized edible blends made of methyl cellulose and soluble starch 1999 3.Wu Q.Zhang L Effects of the molecular weight on the properties of thermoplastics prepared from soy protein isolate 2001 4.Jane Soy protein-based thermoplastic composition for preparing molded articles 1996 5.J Zhang.P Mungura.J Jane Mechanical and thermal properties of extruded soy protein sheets 2001相似文献(7条) 1.期刊论文陈公安.崔永岩.CHEN Gong-an.CUI Yong-yan 大豆蛋白质塑料耐水性能改善的研究进展 -塑料 2006,35(2)对水的敏感性是阻碍大豆蛋白质基降解塑料广泛应用的不利因素,为了克服这一缺点,人们广泛探索了对蛋白质的各种改性和处理:热,碱改性,酸调 ,还原剂处理,交联剂改性,添加助剂改性,填充改性,超声波处理,紫外线辐射处理,超高压处理等来提高耐水性能,以期获得具有实用价值的大豆蛋白质塑料.2.学位论文刘登峰功能性单体改性大豆分离蛋白塑料的研究 2006本论文以大豆分离蛋白为原料,用功能性单体油酸,丙烯酸,马来酸酐,苯甲酸,水杨酸,单乙酸酯,甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)分别对大豆分离蛋白进行改性,使改性剂的羧基,羟基等含氧官能团与大豆蛋白质分子中的氨基,羧基发生接枝反应,从而制备具有良好力学性能和耐水性能的功能性大豆分离蛋白塑料. 采用模压方法制备功能性大豆分离蛋白塑料,在此基础之上探讨不同加工条件及改性剂的含量对大豆分离蛋白塑料力学性能和耐水性能的影响.结果表明:丙烯酸含量较低时可以增强SPI塑料的拉伸强度;水杨酸可以显著提高SPI塑料的断裂伸长率;苯甲酸含量较高时可以提高SPI塑料的断裂伸长率 ;油酸,丙烯酸,马来酸酐,苯甲酸,水杨酸都可以提高SPI塑料的耐水性;单乙酸酯的加入不但降低了降低了SPI塑料的拉伸强度和断裂伸长率,也降低了SPI塑料的耐水性;当SPI的含量不变,GMA少量替代甘油可以对SPI塑料起到增强,增韧作用,并可提高其耐水性. 为了进一步研究改性剂GMA与SPI之间界面的相互作用,用FT-IR,TG,DSC,SEM现代分析测试技术分析了GMA改性SPI塑料及SPI,GMA,GMA自聚产物的结构和性质.TG分析表明:加入少量的GMA可以提高SPI塑料的热稳定性.TG和FR-IR分析结果表明:GMA自聚形成分子量分布宽泛的聚合产物,在GMA改性SPI 塑料中也存在GMA自聚物,且聚合产物分子量较大;同时也因为GMA易于发生自聚反应,以及与甘油形成热稳定物质,所以与SPI之间的相互作用不明显.SEM分析表明:少量GMA改性SPI 塑料时形成了性能良好的柔性链结构,这种结构使得SPI塑料的断裂伸长率得到了较大的提高.从而反映出本论文工作制得的功能性大豆分离蛋白塑料性能已达到或满足市场对该产品性能的要求.3.学位论文汪浩大豆蛋白质塑料加工和性能研究 2001采用大豆蛋白质作塑料有着良好的应用前景:其用途或潜在用途集中在农业生产资料,包装材料等领域.该文首先采用差示扫描量热仪(DSC),热重分析仪(TGA),烘箱等研究了原料分离大豆蛋白粉的热性能,发现纯大豆蛋白质热失重峰在300℃左右,玻璃化转变温度在200℃以上,而在150℃烘箱中30分钟后蛋白质颜色已发生了明显的变化,热性能的数据已充分反应出对大豆蛋白质进行增塑等加工改性的必要;其次,采用HAAKE扭矩流变仪研究了增塑剂甘油 ,水,还原剂(ReducingAgent)Na<,2>SO<,3>和润滑剂豆油对大豆蛋白质塑料加工和力学性能的影响;第三,以分离大豆蛋白粉为基料,分别采用甘油为增塑剂,通过实验选择了最佳模压温度,研究了两种制备工艺.4.期刊论文马晓录.成国祥.MA Xiao-lu.CHENG Guo-xiang 聚羟基丁酸酯对大豆蛋白质塑料时效效应的影响 -河南工业大学学报(自然科学版)2009,30(2)采用生物可降解聚合物聚羟基丁酸酯(PHB)对大豆蛋白质塑料进行共混改性,探讨了PHB 对大豆蛋白质塑料时效效应的影响及改性机理.结果表明 ,PHB可以抑制大豆蛋白质的吸水率,提高塑料的力学性质稳定性,明显降低其时效效应.这种改性作用与PHB的疏水性以及PHB 与大豆蛋白质的相互作用有关 .5.学位论文王念贵水性聚氨酯改性蛋白质塑料的结构与性能研究 2004该论文旨在用共混及接枝技术改性蛋白质,开发它们在材料,食品,医药,农业等领域的广泛应用.该文通过水性聚氨酯(WPU)与酪素以及大豆蛋白质 (SPI)共混制备出几种耐水性蛋白质新材料,并采用先进仪器和方法对材料进行表征.该文的主要研究内容和结论分为以下几个部分.首先,水性聚氨酯和酪素(质量比1:1)在90℃下搅拌混合30分钟,然后加入1~10wt%的乙二醛交联制备一系列试片.采用红外光谱(IR),电子扫描显微镜(SEM),热重分析(TGA), 动态力学分析(DMA)和力学性能测试等方法表征了它们的结构和性能.由水性聚氨酯(固含量:10wt%)与酪素水溶液(固含量:10wt%)分别通过接枝交联 (G)和混合(M)制备出两种分散液体系.采用旋转粘度计和粒径分布仪表征了分散溶液的粘度和粒子尺寸.利用阴离子水性聚氨酯作为增塑剂,制备水性聚氨酯增塑大豆蛋白质塑料.阴离子水性聚氨酯通过乳液扩链法制得,然后在水中与大豆蛋白质混合,并经过脱泡,流延,干燥,酸处理,干燥和热压成型制得水性聚氨酯增塑大豆蛋白质新材料.利用阴离子水性聚氨酯作增塑剂和乙二醇二缩水甘油醚(EGDE)作交联剂,成功地制备了交联型水性聚氨酯/大豆蛋白质塑料.在阴离子型水性聚氨酯乳液和大豆蛋白质的混合液中加入含结晶水的硅酸钠(Na<,2>SiO<,3>9H<,2>O),然后经流延,干燥,酸处理,热压成功制得纳米(SiO<,2>)<,n>mH<,2>O/SPI/WPU复合材料.这些研究成果揭示了蛋白质改性材料的结构对性能的影响和变化规律,具有学术价值.而且,制备出一系列具有优良力学性能的蛋白质塑料,为酪素和大豆蛋白质的开发和利用提供了新的途径,并在生物可降解材料领域具有应用前景.6.期刊论文汪浩.黄华.张隐西大豆蛋白质塑料研究进展 -西部粮油科技2001,26(5)对大豆蛋白质塑料的研究内容与进展进行了概括,包括研究用大豆蛋白原料种类,大豆蛋。
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大豆蛋白质塑料研究进展汪浩&黄华&张隐西(上海交通大学化学化工学院高分子材料研究所,上海!""!’")摘要:对大豆蛋白质塑料的研究内容与进展进行了概括,包括研究用大豆蛋白原料种类,大豆蛋白塑料的改性方法,如增塑、酸调、交联和填充等,以及大豆蛋白塑料制样方式等等,对其发展前景进行了展望。
关键词:蛋白质(大豆(塑料(农产品;降解塑料中图分类号:)%$%*#&+)!"#*!#文献标识码:,文章编号:#""-.$/0%1!""#2"%.""!$."%#0#/年在法国和英国分别发表了由大豆蛋白质制备半塑料材料的专利。
然而,直到#0#0年)*)3456的专利发表时才引起广泛的兴趣7#8。
#0/"年受大萧条的冲击,汽车巨子亨利福特为保护他的汽车在乡村市场上的购买力,寻找方法拓展农产品市场以增加农民的收入,从而使他们有钱能够买得起他的汽车。
在爱迪生研究院,福特和他的团队在9*:5;<=的领导下,开发了一种添加/">大豆粉的酚醛树脂塑料7#8。
福特雄心勃勃地将它们用于他的汽车部件。
二战后,石油价格下降,因此通过石油化工技术人工合成的塑料材料控制了市场。
这期间有五十年,对大豆蛋白的工业化应用,无论是应用的还是基础的研究,很少有报道7!8。
但是这些人工合成塑料在给人们带来许多便利之余,很难自然降解,因而其在环境中的日益堆积引起人们的忧虑。
而且石油作为一种不可再生资源,也日益面临所谓枯竭问题。
近年来,出于环境和资源两方面的原因,人们开始重新研究利用天然高分子成分生产环境友好的生物降解塑料。
植物蛋白质是一种很有用的,可再生的生物降解高分子。
进入0"年代,以大豆蛋白质为原料,研制可完全生物降解的绿色塑料重新活跃起来,而且,作为提高农产品附加值和提高农民收入的有效途径,更引起了美国、巴西、阿根廷等农业大国的浓厚兴趣。
?*@*A;<=B预计:基于相关潜在市场(如塑料、织物和粘接剂)的大豆蛋白质的应用量,非常巨大7!8。
!研究内容及进展!"!研究用大豆蛋白质产品大豆蛋白质成本低来源丰富,已商业化的大豆蛋白质产品有分离大豆蛋白()CD)、浓缩大豆蛋白()CE)和脱脂大豆粉()F)。
去皮大豆在磨碎并溶剂脱脂后,烘干成为脱脂大豆粉(含’">蛋白质);在滤去可溶于醇G水的糖类,得浓缩大豆蛋白(含$%>蛋白质);如果再进一步碱溶酸沉提纯,HI值为’*%,可得到蛋白质含量更高的分离大豆蛋白(含0">蛋白质)。
蛋白质是氨基酸以肽键(.EJ. KI.)相连接形成的高分子,常见的氨基酸有二十余种,大豆蛋白质中富含各种氨基酸,其中单氨基双羧基的天门冬氨酸、谷氨酸和双氨基单羧基的精氨酸含量较多。
大豆蛋白质主要由-)(占/%>)和##)(占%!>)两种球蛋白组成,分子量分别为#"" """L!"""""和/%""""L$"""""。
和其它高分子一样蛋白质的分子结构也分为四级,一级结构是指氨基酸如何连接成肽键即氨基酸在肽键中的种类、数目和排列顺序;在生物体中,多肽键并不是成为长的线性结构,而是以折叠和螺旋连接的方式存在,这就是蛋白质的二级结构,它是多肽链间以氢键结合而形成的展开的、部分展开的或螺旋状卷曲的多肽链间的空间关系;蛋白质或构成蛋白质分子的亚基内所有原子之间相互作用使得蛋白质中肽链折叠、盘曲成内有袋形空穴的空间排列,链的卷曲、折叠力量来自肽链中氨基酸的支链性质,包括二硫桥或疏水性相互作用、M3NO<=P3QQB力、离子键或氢键,称为三级结构;几条多肽链以非共价键缔合在一起,形成蛋白质的四级结构7/8。
大豆蛋白质产品种类繁多,结构复杂。
可以因大豆的产地不同,制取蛋白质工艺不同等使原料蛋收稿日期:!""#."$."#白质在组成、结构和性质等方面有大的差异。
实际上,即使是常说的分离大豆蛋白粉,尽管其蛋白质含量相当高,达’"(以上,但它本身也是由多种蛋白质产品组成的混合物:主要的是&)和##)球蛋白产品。
而这些蛋白质无论是组成它们的氨基酸单体还是其空间的结构不但种类繁多,而且结构多样;分子内的、分子间的作用力更是多种多样,既有化学键的作用,还有电荷、偶极、氢键和非极性键等的相互作用力,这些又导致蛋白质性能多样化*+,#%-。
研究用大豆蛋白产品主要有:分离大豆蛋白粉)./*#$,!0-、浓缩大豆蛋白).1*#$2!0-、&)球蛋白、##)球蛋白*!’-以及产于阿根廷的可溶性黑豆蛋白、白豆蛋白和纯黑豆粉、白豆粉*+"-。
看得出来:分离大豆蛋白粉是研究大豆蛋白塑料的主要原料,这主要是由于其蛋白质含量较高,含量为’"(。
浓缩大豆蛋白的蛋白质含量为&"(左右,而产于阿根廷的可溶性黑豆蛋白粉和白豆蛋白粉,其蛋白质含量仅为%"(左右,纯黑豆粉和白豆粉的蛋白质含量就更低了,为+"(左右。
而&)或##)球蛋白产品则由于其过高的制造成本而不能被普遍采用。
!"#改性方法和样品性能纯分离大豆蛋白质融化温度在!#"3左右,玻璃化转变温度在#0%3左右*!4-。
从高分子科学的角度来看:蛋白质被认为是无定型的或部分结晶的玻璃态或高弹态物质*&-。
为改进大豆蛋白质塑料的加工性能并兼顾材料力学性能进行了增塑改性,包括水、甘油等各种增塑剂对大豆蛋白的增塑改性;为降低大豆蛋白塑料的吸水性能而对其进行的酸调、交联和填充等改性。
!"#"!针对加工性能的改性针对加工性能的改性可以有很多种方法,如:增塑、润滑、反应改性等等,水、甘油等多羟基醇类对蛋白质、淀粉等天然高分子有很好的增塑作用,能够显著改善蛋白质的加工性能。
!"#"!"!水对大豆蛋白塑料的作用。
水对包括大豆蛋白质在内的天然高分子材料有着广泛的、深远的影响。
首先,大量的水(水5)./’4)可以成为大豆蛋白质的良好的溶剂*#$,#&,!’-,在这样的溶液中可以对大豆蛋白塑料进行酸调*#$-、交联*#&-等改性;其次,适量的水(+",#""67()可以成为大豆蛋白粉在加工过程中的良好增塑剂*!!,!4,+"-,它可以极大地改善大豆蛋白塑料的加工性能,使之能够在较低的温度下顺利挤出*!!,!%,!0-或模压成片*!4,!’,+"-,相应地改变着材料的力学性能*#’-;而少量的水(8!$67()在适当改善材料的加工性的同时,又显著地影响材料的力学性能*#$,!!,!$,!&-和动态力学性能*#’,!",!!,!%,!&-,同时又影响着材料玻璃化转变温度*#’,!&-、内部形貌结构*#$-和蠕变性能*!%-。
!"#"!"#甘油等多羟基醇对大豆蛋白塑料的增塑作用。
甘油对大豆蛋白这类生物高分子有普遍的增塑作用,它是研究得最多的同时也是相当有效的一类增塑剂,而且它对蛋白质塑料的作用不仅体现在其对加工性的改进上,而且对材料的力学性能、动态力学性能、热性能和吸水性能以及断面形貌等方面有一系列的影响*#0,!",!!,!4,!0-。
甘油对大豆蛋白塑料的力学性能的影响是文献中所见最多的*#0,#’,!!,!$9!&-,它的影响主要表现在使材料的断裂伸长率提高,拉伸强度和杨氏模量降低。
甘油的加入导致大豆蛋白质分子间的排列和相互作用更加紧密,因此水吸收量也会随甘油含量的增加而下降*!$-;甘油含量的增加同样会影响到材料断面的形貌,使之变得更光滑*#0-。
除了甘油以外,文献中还报道了用其它的多羟基醇对大豆蛋白塑料的增塑改性*#’,!!,!&,!0-,其中文献*#’-较详细地报道了不同增塑剂,包括:乙烯基二醇、丙烯二醇、#2+9丙二醇、聚乙烯醇(聚合度分别为!""和4"")等对材料的增塑作用,作者指出:丙三醇、乙二醇和丙烯二醇较之#2+9丙二醇是更好的增塑剂,+"(增塑剂增塑的大豆蛋白塑料的断裂伸长率分别达到:+$"(、4#"(、#0"(和#0(,拉伸强度相差不大,均在0,#":.;之间。
聚合度为!""和4""的聚乙烯醇对断裂伸长率几乎没有影响,从"(到+"(增塑剂含量的样品,其断裂伸长率均在%(左右。
但所得材料的拉伸强度较高,!"(和+"(增塑剂含量时,拉伸强度仍超过#%:.;。
模量也要较之用小分子增塑剂的相应样品高许多。
文献*!&-用#"份甲基戊糖替代+"份丙三醇中#"份,并与+"份丙三醇增塑样品的力学性能进行对比,材料力学性能,尤其是拉伸强度和杨氏模量有提高。
文献*!!-也定性地指出:用玻璃化温度更高的糖类作增塑剂,会使材料有更高的玻璃化转变温度和更高的硬度。
美国专利<)%%!+!’+*!0-则给出了更多的可供选择的其它增塑剂,如甘油的单乙酸酯、双乙酸酯、三乙酸酯、尿素、山梨醇等等。
!"#"#针对材料吸水性能的改性!"#"#"!酸调改性。
大豆蛋白质在水溶液中是两性离子,在其等电点(’()*+%),蛋白质分子本身具有最低的自由电荷,分子自身容易相互聚集,并从水溶液中沉淀出来,其水合度也达到最低-./。
利用这一特点,用各种酸改性蛋白质,研究制得的塑料样片在吸水性能上的变化-#$,!!,!$/。
调节’(值的酸包括盐酸、硫酸、醋酸、丙酸、磷酸和柠檬酸等-!&/。
有两种酸调工艺:一种是在蛋白质的水溶液中加入酸调节至蛋白质的等电点然后制取蛋白粉-#$/;另一种是用添加酸的水溶液代替水作增塑剂直接加入蛋白粉中-!$/。
前者可使样片的吸水量从大于#""0降到.!0,后者仅使吸水量由110下降到&.0,前者明显好于后者。
!"#"#"#交联剂改性。
大豆蛋白质含有许多反应基团2如345(!、46(和47(基8,易于发生交联反应,还有自身存在的二硫键的交联。