專利名稱：雞毛角蛋白降解塑料的制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬降解塑料的制備領域，特別是涉及一種雞毛角蛋白降解塑料的制備方法。
背景技術：
半個多世紀以來，隨著塑料工業(yè)技術的迅速發(fā)展，當前世界塑料總產(chǎn)量已超117X 108 萬噸，其用途已滲透到工業(yè)、農(nóng)業(yè)以及人民生活的各個領域并與鋼鐵、木材、水泥并列成 為國民經(jīng)濟的四大支柱材料。但塑料大量使用后隨之也帶來了大量的固體廢棄物，尤其是 一次性使用塑料制品如食品包裝袋、飲料瓶、農(nóng)用薄膜等的廣泛使用，使大量的固體廢棄 物留在公共場所和海洋中，或殘留在耕地的土層中，嚴重污染人類的生存環(huán)境，成為世 界性的公害。有資料表明，城市固體廢棄物中塑料的質量分數(shù)己達10%以上，體積分數(shù)則 在30%左右，而其中大部分是一次性塑料包裝及日用品廢棄物，它們對環(huán)境的污染、對生 態(tài)平衡的破壞已引起了社會極大的關注。因此，解決這個問題已成為環(huán)境保護方面的當務 之急。
一般來講，塑料除了熱降解以外，在自然環(huán)境中的光降解和生物降解的速度都比較慢， 通常認為需要200 400年。為了解決這個問題，工業(yè)發(fā)達國家采用過掩埋、焚燒和回收利 用等方法來處理廢棄塑料，但是，這幾種方法都存在無法克服的缺陷。進行填埋處理時占 地多，且使填埋地不穩(wěn)定；又因其發(fā)出熱量大，當進行焚燒處理時，易損壞焚燒爐，并排 出二惡英，有時還可能排放出有害氣體；而對于回收利用，往往難以收收集或即使強制收 集進行回收利用，經(jīng)濟效益甚差甚至無經(jīng)濟效益。因而越來越多的學者提倡開發(fā)和應用降 解塑料，并將它看作是解決這一世界難題的理想途徑。目前，世界發(fā)達國家積極發(fā)展降解 塑料，美國、日本、德國等發(fā)達國家都先后制定了限用或禁用非降解塑料的法規(guī)。降解塑
料是指一類其制品的各項性能可滿足使用要求，在保存期內(nèi)性能不變，而使用后在自然環(huán) 境條件下，能降解成對環(huán)境無害的物質的塑料。因此，它也被稱為環(huán)境降解塑料，也將是 21世紀應用極其廣泛的一類"功能聚合材料"。目前的降解塑料存在著難以完全降解、成 本過高、難以滿足使用性能等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種雞毛角蛋白降解塑料的制備方法，該制備方法 簡單，在一般塑料加工設備上進行各種加工成型、成本低，適用于工業(yè)化生產(chǎn)；制備得到 的角蛋白塑料可完全降解，無污染，并可長期使用。
本發(fā)明的一種雞毛角蛋白降解塑料的制備方法，包括
3(1) 將雞毛溶解于質量比為l: 1: 2: 3: 0.5: 0.6 1: 2: 4: 5: 0.8: 1的堿、次氯
酸鈉、過氧乙酸、尿素、蛋白酶和表面活性劑組成的處理中處理4 6 h,離心,得到透明原 液，加入角蛋白絡合劑，反應后過濾，清洗至中性,烘干后研磨得到角蛋白粉；
(2) 將上述10 15g角蛋白粉、0.8 l,2g長鏈季銨鹽加入到容器中，加去離子水15 20mL，在40 60。C恒溫水浴中攪拌，調(diào)pH在7.5 9，使角蛋白和長鏈季銨鹽全部溶解， 通氮氣，加入80 150mL的0.1 mol/L的過硫酸鉀和30 50mL的0.3 mol/L亞硫酸鈉的 溶液；攪拌10 15min，分別加入0.4 0.8g羧甲基淀粉、0.15g 0.45g多元羧酸和0.2 0.4g羥丙基三甲基氯化銨殼聚糖混合液，攪拌至反應混合物液明顯變稠后，立即將反應液 倒入氯化鈣溶液中，在60 7(TC恒溫水浴中反應2 3 h，過濾，水洗，在60'C 8(TC下 干燥、粉碎，得改性角蛋白粉；
(3) 取上述改性角蛋白粉、海藻酸鈉、羧甲基殼聚糖、改性大豆蛋白按質量比5 : 1-1: 1 3.5: h h 1混勻后置于模具中，然后將質量比為2: h 1 1:1:1檸檬酸三酯增塑 劑、氨基聚醚和乙醇水溶液混合均勻后滴加到模具中，攪拌使其混合均勻，將模具加熱加壓, 降溫脫模,得到角蛋白塑料薄板。
所述步驟(1)表面活性劑為N-?；被彡庪x子、羧酸型氨基酸中的一種或兩種。 所述步驟(1)蛋白酶為為絲氨酸蛋白裂解酶RWJ、嗜麥芽窄食單胞菌DHHJ角蛋白
酶、YYW-1角蛋白酶中的一種或幾種。
所述步驟(1)角蛋白絡合劑為羥基磷灰石、乙二胺四乙酸鈉、酒石酸胍、磷酸胍中
的一種或幾種。
所述步驟(2)中的長鏈季銨鹽為辛垸基烯丙基二甲基氯化銨或者十二烷基烯丙基二
甲基氯化銨或者十六垸基烯丙基二甲基氯化銨。
所述步驟(2)中的多元羧酸為磷基多元羧酸LZF或者殼聚糖多元羧酸LCB。 本發(fā)明雞毛角蛋白塑料，既解決了廢棄雞毛引起的污染問題，又能減少塑料引起的白
色污染問題。本發(fā)明制備的角蛋白塑料可用于農(nóng)用地膜， 一次性餐盒、包裝材料和紡織品
等場合，具有廣闊的應用前景和發(fā)展前景。
有益效果
(1) 本發(fā)明的制備方法簡單，在一般塑料加工設備上進行各種加工成型、成本低， 適用于工業(yè)化生產(chǎn)；
(2) 本發(fā)明制備的角蛋白塑料可完全降解，無污染，并可長期使用，用該種材料生 產(chǎn)的角蛋白塑料薄膜在自然環(huán)境條件下，在溫帶地區(qū)35 45天可完全降解。下面結合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而 不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領域技術人 員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定 的范圍。
實施例1
1. 一種雞毛角蛋白塑料的制備方法，包括
(1) 將雞毛溶解于堿、次氯酸鈉、過氧乙酸、尿素、嗜麥芽窄食單胞菌DHHJ角蛋
白酶和N-?；被彡庪x子表面活性劑混合溶液中,溶解4 h后離心,得到透明羽毛角蛋白 原液,向羽毛角蛋白溶液中加入羥基磷灰石,將反應后產(chǎn)物進行過濾，然后用去離子水和乙 醇混合溶液清洗至中性，烘干后研磨得到所需的角蛋白粉。
(2) 將角蛋白粉、辛垸基烯丙基二甲基氯化銨加入到裝有攪拌器的三口瓶中，加適 量去離子水，在4(TC恒溫水浴中攪拌，用堿調(diào)pH在7.5,使角蛋白和長鏈季銨鹽全部溶解， 通氮氣，加入80mL的0.1 mol/L的過硫酸鉀和30mL的0.3 mol/L的亞硫酸鈉混合液；攪 拌約IO min后加入羧甲基淀粉、多元羧酸LCB和羥丙基三甲基氯化銨殼聚糖混合液，攪 拌至反應混合物液明顯變稠后，立即將反應液倒氯化鈣溶液中，在4(TC恒溫水浴中反應2 h，過濾得到沉淀，水洗，在6(TC下真空干燥、粉碎，制成改性角蛋白粉。
(3) 取上述改性角蛋白粉、海藻酸鈉、羧甲基殼聚糖、改性大豆蛋白按質量比5 : 1: 1: 1混勻后置于模具中。添加擰檬酸三酯增塑劑時，將其與氨基聚醚和乙醇水溶液混合均 勻后滴加到角蛋白粉料中,并通過攪拌使其混合均勻。然后將模具加熱升溫并給予6.5 MPa 的預壓壓力。待溫度升至壓機設定溫度后，在一定壓力下繼續(xù)模壓2 min ,然后降溫脫模,最 后得到厚度為0.5mm左右的角蛋白塑料薄板。
實施例2
1. 一種雞毛角蛋白塑料的制備方法，包括
(1) 將雞毛溶解于堿、次氯酸鈉、過氧乙酸、尿素、絲氨酸蛋白裂解酶RWJ和羧酸
型氨基酸表面活性劑混合溶液中，溶解5.5 h后離心,得到透明羽毛角蛋白原液,向羽毛角蛋 白溶液中加入乙二胺四乙酸鈉和酒石酸胍中,將反應后產(chǎn)物進行過濾，然后用去離子水和乙 醇混合溶液清洗至中性,烘干后研磨得到所需的角蛋白粉。
(2) 將角蛋白粉、十二烷基烯丙基二甲基氯化銨加入到裝有攪拌器的三口瓶中，加 適量去離子水，在5(TC恒溫水浴中攪拌，用堿調(diào)pH在8.3，使角蛋白和長鏈季銨鹽全部溶解，通氮氣，加入115m L的0.1 mol/L的過硫酸鉀和40mL的0.3 mol/L的亞硫酸鈉亞硫 酸鈉混合溶液；攪拌約12.5 min后加入羧甲基淀粉、多元羧酸LCB和羥丙基三甲基氯化 銨殼聚糖混合液，攪拌至反應混合物液明顯變稠后，立即將反應液倒氯化鈣溶液中，在50 'C恒溫水浴中反應2.5 h，過濾得到沉淀，水洗，在7(TC下真空干燥、粉碎，制成改性角 蛋白粉。
(3)取上述改性角蛋白粉、海藻酸鈉、羧甲基殼聚糖、改性大豆蛋白按質量比4: 1:
1: 1: 1混勻后置于模具中。添加檸檬酸三酯增塑劑時，將其與氨基聚醚和乙醇水溶液混合
均勻后滴加到角蛋白粉料中，并通過攪拌使其混合均勻。然后將模具加熱升溫并給予8.5 MPa的預壓壓力。待溫度升至壓機設定溫度后,在一定壓力下繼續(xù)模壓3 min，然后降溫脫 模，最后得到厚度為0.6 mm左右的角蛋白塑料薄板。
實施例3
1. 一種雞毛角蛋白塑料的制備方法，包括
(1) 將雞毛溶解于堿、次氯酸鈉、過氧乙酸、尿素、YYW-1角蛋白酶和N-?；被?br> 酸陰離子表面活性劑與羧酸型氨基酸表面活性劑混合溶液中,溶解7 h后離心,得到透明羽 毛角蛋白原液，向羽毛角蛋白溶液中加入磷酸胍，將反應后產(chǎn)物進行過濾，然后用去離子水 和乙醇混合溶液清洗至中性，烘干后研磨得到所需的角蛋白粉。
(2) 將角蛋白粉、十六烷基烯丙基二甲基氯化銨加入到裝有攪拌器的三口瓶中，加 適量去離子水，在6(TC恒溫水浴中攪拌，用堿調(diào)pH在9，使角蛋白和長鏈季銨鹽全部溶 解，通氮氣，加入150 mL的0.1 mol/L的過硫酸鉀和50mL的0.3 mol/L的亞硫酸鈉混合 溶液；攪拌約15 min后加入一定量的羧甲基淀粉、多元羧酸LCB和羥丙基三甲基氯化銨 殼聚糖混合液，攪拌至反應混合物液明顯變稠后，立即將反應液倒氯化鈣溶液中，在60 。C恒溫水浴中反應3 h，過濾得到沉淀，水洗，在8(TC下真空干燥、粉碎，制成改性角蛋 白粉。
(3) 取上述改性角蛋白粉、海藻酸鈉、羧甲基殼聚糖、改性大豆蛋白按質量比3.5: 1: 1: 1混勻后置于模具中。添加檸檬酸三酯增塑劑時,將其與氨基聚醚和乙醇水溶液混合 均勻后滴加到角蛋白粉料中，并通過攪拌使其混合均勻。然后將模具加熱升溫并給予9.5 MPa的預壓壓力。待溫度升至壓機設定溫度后，在一定壓力下繼續(xù)模壓4min,然后降溫脫 模，最后得到厚度為0.7 mm左右的角蛋白塑料薄板。
權利要求
1.一種雞毛角蛋白降解塑料的制備方法，包括(1)將雞毛溶解于質量比為1∶1∶2∶3∶0.5∶0.6～1∶2∶4∶5∶0.8∶1的堿、次氯酸鈉、過氧乙酸、尿素、蛋白酶和表面活性劑組成的溶液中處理4h～6h，離心，得到透明原液，加入角蛋白絡合劑，反應后過濾，清洗至中性，烘干后研磨得到角蛋白粉；(2)將上述10～15g角蛋白粉、0.8～1.2g長鏈季銨鹽加入到容器中，加去離子水15～20mL，在40～60℃恒溫水浴中攪拌，調(diào)pH在7.5～9，使角蛋白和長鏈季銨鹽全部溶解，通氮氣，加入80～150mL 0.1mol/L的過硫酸鉀和30～50mL 0.3mol/L亞硫酸鈉的溶液；攪拌10～15min，分別加入0.4～0.8g羧甲基淀粉、0.15g～0.45g多元羧酸和0.2～0.4g羥丙基三甲基氯化銨殼聚糖混合液，攪拌至反應混合物液明顯變稠后，立即將反應液倒入氯化鈣溶液中，在60～70℃恒溫水浴中反應2～3h，過濾，水洗，在60℃～80℃下干燥、粉碎，得改性角蛋白粉；(3)取上述改性角蛋白粉、海藻酸鈉、羧甲基殼聚糖、改性大豆蛋白按質量比5∶1∶1∶1～3.5∶1∶1∶1混勻后置于模具中，然后將質量比為2∶1∶1～1∶1∶1檸檬酸三酯增塑劑、氨基聚醚和乙醇水溶液混合均勻后滴加到模具中，攪拌使其混合均勻，將模具加熱加壓，降溫脫模，得到角蛋白塑料薄板。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種雞毛角蛋白降解塑料的制備方法，其特征在于所述步驟(l)表面活性劑為N-?；被彡庪x子、羧酸型氨基酸中的一種或兩種。
3. 根據(jù)權利要求1所述的一種雞毛角蛋白降解塑料的制備方法，其特征在于所述步驟(1)蛋白酶為為絲氨酸蛋白裂解酶RWJ、嗜麥芽窄食單胞菌DHHJ角蛋白酶、YYW-1角蛋白 酶中的一種或幾種。
4. 根據(jù)權利要求1所述的一種雞毛角蛋白降解塑料的制備方法，其特征在于所述步驟(l) 角蛋白絡合劑為羥基磷灰石、乙二胺四乙酸鈉、酒石酸胍、磷酸胍中的一種或幾種。
5. 根據(jù)權利要求1所述的一種雞毛角蛋白降解塑料的制備方法，其特征在于所述步驟(2)中的長鏈季銨鹽為辛垸基烯丙基二甲基氯化銨、十二垸基烯丙基二甲基氯化銨或十六烷基 烯丙基二甲基氯化銨。
6. 根據(jù)權利要求1所述的一種雞毛角蛋白降解塑料的制備方法，其特征在于所述步驟(2)中的多元羧酸為磷基多元羧酸LZF或者殼聚糖多元羧酸LCB。
7. 根據(jù)權利要求1所述的一種雞毛角蛋白降解塑料的制備方法，其特征在于所述角蛋白塑料用于農(nóng)用地膜， 一次性餐盒、包裝材料和紡織品。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種雞毛角蛋白降解塑料的制備方法，包括(1)將雞毛溶解離心，加角蛋白絡合劑；(2)將角蛋白粉、長鏈季銨鹽加入容器中，加去離子水，恒溫水浴，通氮氣，加入過硫酸鉀和亞硫酸鈉溶液；攪拌加入羧甲基淀粉、多元羧酸和季銨鹽殼聚糖混合液，混合物液明顯變稠后，立即將反應液倒入氯化鈣溶液中，恒溫水浴中反應；(3)取上述改性角蛋白粉、海藻酸鈉、羧甲基殼聚糖、改性大豆蛋白混勻后置于模具中，將檸檬酸三酯增塑劑、氨基聚醚和乙醇水溶液混合均勻滴加到模具中，加熱加壓。本發(fā)明的制備方法簡單，在一般塑料加工設備上進行各種加工成型、成本低，適用于工業(yè)化生產(chǎn)；制備得到的角蛋白塑料可完全降解，無污染，并可長期使用。
文檔編號C08L89/00GK101560303SQ200910051830
公開日2009年10月21日 申請日期2009年5月22日 優(yōu)先權日2009年5月22日
發(fā)明者何瑾馨, 路 劉, 劉保江, 程緒幫, 趙強強, 品 高 申請人:東華大學