專利名稱：大豆分離蛋白質(zhì)-埃洛石納米復(fù)合凝膠材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大豆分離蛋白質(zhì)-埃洛石納米復(fù)合凝膠材料及其制備方法，屬于高分子材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
天然高分子資源豐富、可再生、無毒、生物相容性好且可降解，因此，在石油資源日益枯竭、環(huán)境污染日益嚴(yán)重的今天，天然高分子材料的開發(fā)與利用面臨新的發(fā)展機(jī)遇。大豆蛋白是一種來源豐富、質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的植物蛋白，其內(nèi)部存在大量氫鍵、疏水鍵、 離子鍵等作用，同時(shí)還具有許多重要的功能特性。通過加入納米粒子來擴(kuò)展大豆蛋白及其衍生物的性能和功能已引起廣大研究者的興趣。埃洛石納米管(halloysite nanotubes，簡(jiǎn)稱HNTs)是一種天然的多壁納米管狀的硅酸鹽納米材料。其組成與高嶺土相同，系高嶺石的片層在天然條件下卷曲而成的納米管材料，外徑約為30 50nm，內(nèi)徑約為1 30nm，長(zhǎng)度約為100 2000nm。有專利(專利申請(qǐng)?zhí)?00510035381. 8)表明，埃洛石納米管對(duì)聚合物材料(熱塑性塑料、熱固性塑料、橡膠中的一種或一種以上)有優(yōu)良的增強(qiáng)和改性作用，使聚合物的力學(xué)性能、阻燃性能顯著提高，還可提高聚合物的交聯(lián)密度、加工性能等。且其成本低，來源廣泛，顯示出很好的研究開發(fā)和應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供一種大豆分離蛋白質(zhì)-埃洛石納米復(fù)合凝膠材料及其制備方法。通過在大豆分離蛋白質(zhì)中加入天然納米材料一埃洛石納米管，由于埃洛石納米管是一種無機(jī)硅酸鹽納米材料，與大豆分離蛋白質(zhì)有良好的相容性，發(fā)揮納米效應(yīng)，因此這種納米復(fù)合凝膠具有較大的破裂強(qiáng)度、彈性模量和較高的熱穩(wěn)定性。本發(fā)明所提供的技術(shù)方案為大豆分離蛋白質(zhì)-埃洛石納米復(fù)合凝膠材料的組成為質(zhì)量比為98 84:2 16的大豆分離蛋白質(zhì)與埃洛石納米管。該凝膠材料還可按大豆分離蛋白質(zhì)與戊二醛質(zhì)量比為450 60 1添加戊二醛。本發(fā)明提供的制備大豆分離蛋白質(zhì)-埃洛石納米復(fù)合凝膠材料的制備方法具體步驟如下按大豆分離蛋白質(zhì)與埃洛石納米管的質(zhì)量比98 84:2 16，將大豆分離蛋白質(zhì)與水按照質(zhì)量/體積為7 10%，于60°C攪拌成乳液，攪拌速度是250 300r/min，然后緩慢的滴加埃洛石納米管。二者共混恒溫水浴攪拌1. 5 池后冷卻至室溫，調(diào)節(jié)乳濁液的PH值為11，得到大豆分離蛋白質(zhì)-埃洛石納米復(fù)合凝膠材料。按照大豆分離蛋白質(zhì)與戊二醛質(zhì)量比為450 60 :1，向大豆分離蛋白質(zhì)-埃洛石納米復(fù)合物于攪拌的條件下添加質(zhì)量濃度是6. 25 25%戊二醛。靜置，制得淺橙色濕凝膠，并在40°C干燥，得到大豆分離蛋白質(zhì)-埃洛石納米復(fù)合干凝膠。本發(fā)明采用天然高分子聚合物和天然納米材料制取天然型復(fù)合凝膠材料，所制的天然復(fù)合型凝膠無毒，生物相容性好且可降解，可用于生物可降解材料。本發(fā)明采用大豆分離蛋白質(zhì)和埃洛石天然納米材料為反應(yīng)物，來源豐富，工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，且屬于綠色體系。本發(fā)明加入適量的天然納米材料埃洛石納米管，使凝膠材料的平衡溶脹率、破裂強(qiáng)度、彈性模量和熱穩(wěn)定性明顯得到提高。


圖1是SPI-HNTs納米復(fù)合凝膠材料的彈性模量坐標(biāo)圖。圖2 圖5是SPI-HNTs納米復(fù)合凝膠材料的微觀結(jié)構(gòu)掃描電鏡圖。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。實(shí)施例1
將8g大豆分離蛋白質(zhì)(SPI)分散于水中，于60°C溫度下電動(dòng)攪拌，攪拌速度是250r/ min,然后按照20 30滴/min的速度緩慢的滴加0. 163g埃洛石納米管，最終得到IOOml 的埃洛石納米管和大豆分離蛋白的乳濁液。二者共混恒溫水浴攪拌1.證后冷卻至室溫，調(diào)節(jié)乳濁液的PH值為11，得到大豆分離蛋白質(zhì)-埃洛石納米復(fù)合物。然后向大豆分離蛋白質(zhì)-埃洛石納米復(fù)合物于攪拌的條件下添加濃度是6. 25%戊二醛1333 μ 1。靜置，制得淺橙色濕凝膠，將一部分在40°C干燥，得到大豆分離蛋白質(zhì)-埃洛石納米復(fù)合干凝膠。編號(hào)為 ΗΝ ^-2，見圖 3。測(cè)定大豆分離蛋白質(zhì)-埃洛石納米復(fù)合凝膠材料的性能，性能測(cè)定結(jié)果見表1和圖3，可以看出大豆分離蛋白質(zhì)與埃洛石納米管質(zhì)量比為98:2的復(fù)合凝膠，與不加埃洛石納米管的凝膠材料相比較，復(fù)合凝膠的性能發(fā)生明顯的改善。主要表現(xiàn)為平衡溶脹率、破裂強(qiáng)度、彈性模量明顯提高。實(shí)施例2:
將8g大豆分離蛋白質(zhì)(SPI)分散于水中，于60°C溫度下電動(dòng)攪拌，攪拌速度是^Or/ min,然后按照20 30滴/min的速度緩慢的滴加0. 696g埃洛石納米管，最終得到IOOml 的埃洛石納米管和大豆分離蛋白的乳濁液。二者共混恒溫水浴攪拌1.他后冷卻至室溫，調(diào)節(jié)乳濁液的PH值為11，得到大豆分離蛋白質(zhì)-埃洛石納米復(fù)合物。然后向大豆分離蛋白質(zhì)-埃洛石納米復(fù)合物于攪拌的條件下添加濃度是6. 25%戊二醛1333 μ 1。靜置，制得淺橙色濕凝膠，將一部分在40°C干燥，得到大豆分離蛋白質(zhì)-埃洛石納米復(fù)合干凝膠。編號(hào)為 ΗΝ ^-8，見圖 4。測(cè)定大豆分離蛋白質(zhì)-埃洛石納米復(fù)合凝膠材料的性能，性能測(cè)定結(jié)果見表1和圖4?？梢钥闯龃蠖狗蛛x蛋白質(zhì)與埃洛石納米管質(zhì)量比為92:8復(fù)合凝膠，與不加埃洛石納米管的凝膠材料相比較，復(fù)合凝膠的性能發(fā)生明顯的改善。主要表現(xiàn)為平衡溶脹率、破裂強(qiáng)度、彈性模量明顯提高。實(shí)施例3:
將8g大豆分離蛋白質(zhì)(SPI)分散于水中，于60°C溫度下電動(dòng)攪拌，攪拌速度是^Or/ min,然后按照20 30滴/min的速度緩慢的滴加1. 091g埃洛石納米管，最終得到IOOml的埃洛石納米管和大豆分離蛋白的乳濁液。二者共混恒溫水浴攪拌1.他后冷卻至室溫，調(diào)節(jié)乳濁液的PH值為11，得到大豆分離蛋白質(zhì)-埃洛石納米復(fù)合物。然后向大豆分離蛋白質(zhì)-埃洛石納米復(fù)合物于攪拌的條件下添加濃度是6. 25%戊二醛1333 μ 1。靜置，制得淺橙色濕凝膠，將一部分在40°C干燥，得到大豆分離蛋白質(zhì)-埃洛石納米復(fù)合干凝膠。編號(hào)為 ΗΝ ^-12，見圖 5。測(cè)定大豆分離蛋白質(zhì)-埃洛石納米復(fù)合凝膠材料的性能，性能測(cè)定結(jié)果見表1、表 2和圖5，可以看出大豆分離蛋白質(zhì)與埃洛石納米管質(zhì)量比為88:12，與不加埃洛石納米管的凝膠材料相比較，復(fù)合凝膠的性能發(fā)生明顯的改善。但其平衡溶脹率、破裂強(qiáng)度、彈性模量卻比HNTs-8要小。一方面，由于埃洛石納米管具有很大的比表面積，在制備過程中，大量的埃洛石納米管的比表面積的吸附作用使得大豆蛋白分子鏈被吸附于埃洛石納米管的表面，分子鏈運(yùn)動(dòng)受到抑制，另一方面，隨著埃洛石納米管用量的增加，形成的氫鍵網(wǎng)絡(luò)使大豆蛋白分子的交聯(lián)密度增大，自由體積變小，因此，納米復(fù)合凝膠平衡溶脹率、破裂強(qiáng)度、彈性模量下降。通過TG分析，其熱穩(wěn)定性也明顯增加了，純大豆分離蛋白質(zhì)凝膠的質(zhì)量損失為10%時(shí)的溫度是220. 25°C，而納米復(fù)合凝膠的質(zhì)量損失為10%時(shí)的溫度是227. 51°C
實(shí)施例4
將8g大豆分離蛋白質(zhì)(SPI)分散于水中，于60°C溫度下電動(dòng)攪拌，攪拌速度是300r/ min,然后按照20 30滴/min的速度緩慢的滴加1.524 g埃洛石納米管，最終得到IOOml 的埃洛石納米管和大豆分離蛋白的乳濁液。二者共混恒溫水浴攪拌池后冷卻至室溫，調(diào)節(jié)乳濁液的PH值為11，得到大豆分離蛋白質(zhì)-埃洛石納米復(fù)合物。然后向大豆分離蛋白質(zhì)-埃洛石納米復(fù)合物于攪拌的條件下添加濃度是6. 25%戊二醛1333 μ 1。靜置，制得淺橙色濕凝膠，將一部分在40°C干燥，得到大豆分離蛋白質(zhì)-埃洛石納米復(fù)合干凝膠，編號(hào)為 HNTs-16。測(cè)定大豆分離蛋白質(zhì)-埃洛石納米復(fù)合凝膠材料的性能，性能測(cè)定結(jié)果見表1，可以看出大豆分離蛋白質(zhì)與埃洛石納米管質(zhì)量比為84:16的復(fù)合凝膠，與不加埃洛石納米管的凝膠材料相比較，復(fù)合凝膠的性能發(fā)生明顯的改善。主要表現(xiàn)為平衡溶脹率、破裂強(qiáng)度明顯提高
比較例
將8g大豆分離蛋白質(zhì)(SPI)分散于水中，配制成IOOml的大豆分離蛋白質(zhì)乳濁液于 60°C溫度，攪拌速度是300r/min電動(dòng)攪拌池，然后冷卻至室溫，調(diào)節(jié)乳濁液的pH值為11， 于攪拌的條件下添加濃度是6. 25%戊二醛1333 μ 1。靜置，制得濕凝膠，并在40°C干燥，得到大豆分離蛋白質(zhì)干凝膠，編號(hào)為HNTs-Ο，見圖2。由掃描電鏡觀察各實(shí)施例與比較例的微觀結(jié)構(gòu)于圖2 圖5。圖中管狀的亮色部位為埃洛石納米管，可以看出埃洛石納米管均勻的分散在大豆分離蛋白質(zhì)基體中。
表1 SPI-HNTs納米復(fù)合凝膠材料的平衡溶脹率和破裂強(qiáng)度
權(quán)利要求
1.一種大豆分離蛋白質(zhì)-埃洛石納米復(fù)合凝膠材料，其特征在于它由質(zhì)量比為98 84:2 16的大豆分離蛋白質(zhì)與埃洛石納米管組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合凝膠材料，其特征在于上述復(fù)合凝膠材料中按大豆分離蛋白質(zhì)與戊二醛的質(zhì)量比450 60 1添加戊二醛。
3.—種權(quán)利要求1所述的大豆分離蛋白質(zhì)-埃洛石納米復(fù)合凝膠材料的制備方法，其特征在于采用如下步驟取質(zhì)量比為98 84:2 16的大豆分離蛋白質(zhì)與埃洛石納米管， 先將大豆分離蛋白質(zhì)與水按質(zhì)量/體積為7 10%攪拌成乳液，攪拌溫度為60°C，攪拌速度為250 300r/min，然后以20 30滴/min的速度緩慢的滴加埃洛石納米管，繼續(xù)攪拌 1. 5 池；自然冷卻至室溫，調(diào)節(jié)pH值為11，得到大豆分離蛋白質(zhì)-埃洛石納米復(fù)合凝膠材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于在上述所得的大豆分離蛋白質(zhì)-埃洛石納米復(fù)合凝膠材料中按大豆分離蛋白質(zhì)與戊二醛質(zhì)量比450 60 1添加戊二醛，戊二醛溶液的滴加速度是10 15滴/min，戊二醛溶液的質(zhì)量濃度是6. 25%，并在磁力攪拌器上攪拌，靜置，制得淺橙色濕凝膠；并在40°C干燥，得到納米復(fù)合干凝膠。
5.一種權(quán)利要求1所述的大豆分離蛋白質(zhì)-埃洛石納米復(fù)合凝膠材料用于生物可降解材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種大豆分離蛋白質(zhì)-埃洛石納米復(fù)合凝膠材料及其制備方法，它由質(zhì)量比為98～84:2～16的大豆分離蛋白質(zhì)與埃洛石納米管組成，再加入按大豆分離蛋白質(zhì)與戊二醛的質(zhì)量比450～601添加戊二醛；其制備方法為將大豆分離蛋白質(zhì)與水按照質(zhì)量/體積為7～10%，于60℃溫度下電動(dòng)攪拌成乳液；然后緩慢的滴加埃洛石納米管，二者共混恒溫水浴攪拌1.5～2h后冷卻至室溫，調(diào)節(jié)乳濁液的pH值為11，得到復(fù)合凝膠材料；發(fā)明采用大豆分離蛋白質(zhì)和埃洛石天然納米材料為反應(yīng)物，來源豐富，工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，本發(fā)明加入適量的天然納米材料埃洛石納米管，使凝膠材料的平衡溶脹率、破裂強(qiáng)度、彈性模量和熱穩(wěn)定性明顯得到提高。
文檔編號(hào)C08L89/00GK102408727SQ201110266949
公開日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2011年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月9日
發(fā)明者原霞, 康正, 易國(guó)斌, 李庭忠, 王飛鏑, 董奮強(qiáng), 郭寶春 申請(qǐng)人:廣東工業(yè)大學(xué)