一種光交聯(lián)提高大豆蛋白膜耐水性的方法技術(shù)

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)公開(kāi)了一種光交聯(lián)提高大豆蛋白(SPI)膜耐水性的方法，通過(guò)在SPI中引入光敏性聚合物PVA-SbQ，利用SPI結(jié)構(gòu)中的胺基、羧基與PVA-SbQ鏈上羥基之間氫鍵作用，形成SPI球蛋白穿插于PVA鏈段中的類(lèi)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，并通過(guò)紫外光誘導(dǎo)SbQ基團(tuán)發(fā)生二聚交聯(lián)，導(dǎo)致表面極性基團(tuán)變少且類(lèi)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)更加密實(shí)，表現(xiàn)出表面疏水性增強(qiáng)，膜材料的吸濕性降低，因此改善了SPI膜的耐水性。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)所述方法簡(jiǎn)便易行，且大豆來(lái)源廣泛，具有很好的推廣應(yīng)用價(jià)值。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專(zhuān)利技術(shù)屬于高分子材料與感光
，具體涉及。
技術(shù)介紹
近年來(lái)，隨著石油、煤、天然氣等不可再生資源的日趨枯竭以及現(xiàn)代化工引起的嚴(yán)重環(huán)境污染不斷加劇，科研工作者們把更多的目光聚焦于一類(lèi)對(duì)環(huán)境友好的天然高分子上。大豆蛋白(SPI)作為其中之一，由各種氨基酸經(jīng)肽鍵相連而成，具有可再生，可生物降解，價(jià)格低廉，生物相容性?xún)?yōu)異等優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛研究。此外，大豆蛋白因優(yōu)異的成膜性，已備受高分子、包裝材料等領(lǐng)域的關(guān)注。SPI結(jié)構(gòu)中存在許多羧基、胺基等親水基團(tuán)，容易與水形成分子間氫鍵作用，因而SPI膜的耐水性往往達(dá)不到許多應(yīng)用要求，目前已經(jīng)有很多物理化學(xué)方法來(lái)對(duì)SPI膜進(jìn)行改性來(lái)提高耐水性。光敏聚合物是一類(lèi)特殊的刺激-響應(yīng)型“智能”聚合物，其結(jié)構(gòu)中的光敏感基元能夠?qū)ν饨绻獯碳?如紫外、近紅外等)做出快速響應(yīng)，并發(fā)生相應(yīng)的物理、化學(xué)性質(zhì)的變化。光刺激作為一種特殊的調(diào)控手段，其優(yōu)越性主要表現(xiàn)在可以通過(guò)對(duì)照射頻率、位置、強(qiáng)度及時(shí)間長(zhǎng)短進(jìn)行選擇，“定時(shí)、定點(diǎn)、定速”地實(shí)現(xiàn)“智能”調(diào)控。聚乙烯醇(PVA)是一種常見(jiàn)的高分子化合物，其具有良好的成膜性，且PVA膜已經(jīng)在包裝領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。PVA-SbQ是一種聚乙烯醇光敏改性衍生物，其結(jié)構(gòu)如附圖1所示，其結(jié)構(gòu)側(cè)鏈上的SbQ基團(tuán)能夠在紫外光誘導(dǎo)下發(fā)生二聚交聯(lián)反應(yīng)。一直以來(lái)，大豆蛋白的改性作為蛋白研究熱點(diǎn)，但是各種物理化學(xué)改性方法往往會(huì)破壞大豆蛋白原有特性(如無(wú)毒、環(huán)境相容等)，這也是困擾著許多致力于蛋白改性研究工作者們的難題，設(shè)想如果能夠在大豆蛋白體系中引入光敏性聚合物PVA-SbQ，一方面PVA本身就具有良好的成膜性能，且其結(jié)構(gòu)中存在的羥基能夠與大豆蛋白結(jié)構(gòu)中的親水基團(tuán)(胺基、羧基等)存在氫鍵作用，形成類(lèi)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，能夠一定程度上阻隔SPI與水分子的作用，另一方面，側(cè)鏈上的SbQ基團(tuán)光交聯(lián)后導(dǎo)致類(lèi)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)更加密實(shí)，對(duì)水分子有更佳的阻隔效應(yīng)。本專(zhuān)利專(zhuān)利技術(shù)了，首先采用溶液共混法配置SPI/PVA-SbQ成膜液，再通過(guò)流涎法成膜，最后將膜紫外曝光交聯(lián)。本專(zhuān)利技術(shù)的目的是提供 。本專(zhuān)利技術(shù)所提供的光交聯(lián)提高大豆蛋白膜耐水性的方法，其特征是工藝為:(I)采用溶液共混法制備成膜液將大豆蛋白在60°C下溶解于pH = 8 9的水中，攪拌I小時(shí)制得SPI分散液；再將PVA-SbQ常溫下在水中溶解20min獲得PVA-SbQ水溶液；然后將SPI溶液與PVA-SbQ水溶液混合攪拌40min得成膜液。(2)流涎法制備SPI膜將步驟(I)中成膜液均勻倒在成膜器上，流涎成膜，放入40°C烘箱，48小時(shí)后取出揭膜，并將膜置于恒溫恒濕干燥器中平衡24小時(shí)。(3) SPI膜的光交聯(lián)將步驟(2)中SPI膜置于紫外燈下曝光，獲得光交聯(lián)的SPI/PVA-SbQ膜。其中，為了更好地實(shí)現(xiàn)本專(zhuān)利技術(shù)，成膜液中SPI與PVA-SbQ質(zhì)量比為3: I 2: I。一種大豆蛋白復(fù)合膜就是由上述方法制成，可作為包裝材料使用。本專(zhuān)利技術(shù)的有益效果:本專(zhuān)利技術(shù)對(duì)原始的大豆蛋白進(jìn)行光敏改性，在大豆蛋白體系中引入光敏聚合物PVA-SbQ，利用SPI結(jié)構(gòu)中的胺基、羧基與PVA-SbQ鏈上羥基之間氫鍵作用，形成SPI球蛋白穿插于PVA鏈段中的類(lèi)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，并通過(guò)紫外光誘導(dǎo)SbQ基團(tuán)發(fā)生二聚交聯(lián)，使SPI/PVA-SbQ類(lèi)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)更加密實(shí)，有效阻隔了水分子的進(jìn)入，膜材料的吸濕性降低，且光照交聯(lián)后類(lèi)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)更加密實(shí)，導(dǎo)致親水基團(tuán)被包埋，疏水的聚合物骨架被暴露，使得表面疏水性增強(qiáng)。本專(zhuān)利技術(shù)避免了傳統(tǒng)物理化學(xué)改性方法，另辟蹊徑，采用光交聯(lián)改性的方法，充分利用光能，節(jié)能環(huán)保，且提高了 SPI膜的耐水性。附圖說(shuō)明:圖1PVA-SbQ的化學(xué)結(jié)構(gòu)及光二聚交聯(lián)示意圖圖2大豆蛋白/PVA-SbQ膜紫外光照前后紫外光譜圖3大豆蛋白/PVA-SbQ膜紫外曝光前后的接觸角圖4純SPI膜、SPI/PVA膜及SPI/PVA-SbQ膜的吸濕性比較結(jié)果具體實(shí)施方式以下利用實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明本專(zhuān)利技術(shù)，但不能認(rèn)為是限定專(zhuān)利技術(shù)的范圍。實(shí)施例1稱(chēng)取6g大豆蛋白在60°C下溶解于pH = 8 9(用鹽酸和氫氧化鈉調(diào)節(jié))的水IOOml中，攪拌I小時(shí)制得SPI分散液；再將3gPVA-SbQ常溫下在IOOml水中溶解20min獲得PVA-SbQ水溶液；然后將SPI溶 液與PVA-SbQ水溶液等體積混合攪拌40min，可獲得SPI與PVA-SbQ質(zhì)量比為2: I的成膜液。將上述成膜液均勻倒在成膜器上，流涎成膜，放入40°C烘箱，48小時(shí)后取出揭膜，并將膜置于恒溫恒濕干燥器中平衡24小時(shí)。將該膜置于紫外燈下曝光lOmin，獲得光交聯(lián)的 SPI/PVA-SbQ 膜。實(shí)施例2稱(chēng)取6g大豆蛋白在60°C下溶解于pH = 8 9(用鹽酸和氫氧化鈉調(diào)節(jié))的水IOOml中，攪拌I小時(shí)制得SPI分散液；再將2gPVA-SbQ常溫下在IOOml水中溶解20min獲得PVA-SbQ水溶液；然后將SPI溶液與PVA-SbQ水溶液等體積混合攪拌40min，可獲得SPI與PVA-SbQ質(zhì)量比為3: I的成膜液。將上述成膜液均勻倒在成膜器上，流涎成膜，放入40°C烘箱，48小時(shí)后取出揭膜，并將膜置于恒溫恒濕干燥器中平衡24小時(shí)。將該膜置于紫外燈下曝光lOmin，獲得光交聯(lián)的 SPI/PVA-SbQ 膜。實(shí)施例3將實(shí)施例1中制得的SPI膜，分別取未曝光交聯(lián)的和已曝光交聯(lián)的，裁剪成矩形，類(lèi)似于比色皿大小，用紫外-可見(jiàn)光光譜進(jìn)行掃描，結(jié)果見(jiàn)附圖2。膜曝光后340nm的光敏雙鍵特征峰消失說(shuō)明交聯(lián)反應(yīng)的發(fā)生。此外，用接觸角測(cè)定分別測(cè)定未曝光交聯(lián)的膜和已曝光交聯(lián)的膜的表面親疏水性，即滴一滴超純水在膜表面，用接觸角測(cè)量?jī)x來(lái)測(cè)定，其結(jié)果如附圖3。膜曝光后接觸角變大，說(shuō)明疏水性增強(qiáng)。比較例首先制備純SPI分散液，直接通過(guò)實(shí)施例1所述的流涎法制備純的SPI膜。其次，制備SPI/PVA膜，除了將實(shí)施例1中的PVA-SbQ換成PVA(聚乙烯醇)，其它均與實(shí)施例1步驟相同，制備SPI/PVA膜。用吸濕性試驗(yàn)比較實(shí)施例1中光交聯(lián)的SPI/PVA-SbQ膜，純SPI膜及其SPI/PVA膜的耐水性，將膜裁 剪成I X 7cm規(guī)格，烘干后至恒重，稱(chēng)其質(zhì)量Wtl,然后將膜放入恒濕器中，稱(chēng)量其質(zhì)量W，吸濕率=(W-W0)/W0X 100%0測(cè)試結(jié)果見(jiàn)附圖4，可見(jiàn)光交聯(lián)的SPI/PVA-SbQ膜相比于SPI膜及SPI/PVA膜，吸濕性降低，因此光交聯(lián)的SPI/PVA-SbQ膜耐水性得到了改盡口 ο本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種光交聯(lián)提高大豆蛋白(SPI)膜耐水性的方法，其特征是工藝為：(1)采用溶液共混法制備成膜液將大豆蛋白在60℃下溶解于pH＝8～9的水中，攪拌1小時(shí)制得SPI分散液；再將PVA?SbQ常溫下在水中溶解20min獲得PVA?SbQ水溶液；然后將SPI溶液與PVA?SbQ水溶液混合攪拌40min得成膜液；(2)流涎法制備SPI膜將步驟(1)中成膜液均勻倒在成膜器上，流涎成膜，放入40℃烘箱，48小時(shí)后取出揭膜，并將膜置于恒溫恒濕干燥器中平衡24小時(shí)；(3)SPI膜的光交聯(lián)將步驟(2)中SPI膜置于紫外燈下曝光，獲得光交聯(lián)的SPI/PVA?SbQ膜。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種光交聯(lián)提高大豆蛋白(SPI)膜耐水性的方法，其特征是工藝為: (1)采用溶液共混法制備成膜液 將大豆蛋白在60°c下溶解于pH = 8 9的水中，攪拌I小時(shí)制得SPI分散液；再將PVA-SbQ常溫下在水中溶解20min獲得PVA-SbQ水溶液；然后將SPI溶液與PVA-SbQ水溶液混合攪拌40min得成膜液； (2)流涎法制備SPI膜 將步驟(I)中成膜液均勻倒在成膜器上，流涎成膜，放入40°C烘箱，48小時(shí)后取出揭...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：何江川，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：江陰摩爾化工新材料有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：