一种鸡毛角蛋白基生物塑料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种鸡毛角蛋白基生物塑料的制备方法，属于生物塑料领域。本发明专利技术利用化学法和生物酶法从鸡毛中提取得到鸡毛角蛋白粉末，并对角蛋白进行乙酰化改性，将乙酰化角蛋白和聚乳酸进行接枝共聚反应，即可得到生物塑料，本发明专利技术制备得到的生物塑料不仅安全环保、可完全生物降解，而且制备成本低廉、生产工序简单、制备效率高，产品降解速度快、亲水性能好的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术公开了一种鸡毛角蛋白基生物塑料的制备方法，属于生物塑料领域。
技术介绍
塑料作为人工合成的高分子材料，由于它具有很好的成型、成膜性、绝缘性、耐酸碱、耐腐蚀性、低透气以及易于着色、外观鲜艳等特点，广泛用于家电产品、汽车、家具、包装用品、农用薄膜等许多方面，塑料的大量使用，产生了许多无法回收的一次性塑料废弃品，造成了日益严重的“白色污染”，如地下水体污染和土壤污染，动植物资源被破坏，严重威胁着人类的生存和健康。生物塑料是以淀粉等天然物质为基础在微生物作用下生成的塑料，具有可再生性，在不可再生资源越用越少的现代，人们的资源利用和环保意识逐渐上升，因此对于具有环保意义的可生物降解材料的关注度也越来越高。生物塑料不仅具有上述自身特性，对于人类肌体的适应性也非常好，在使用过程中的安全性大大优于传统塑料制品。聚乳酸是一种新型的生物降解材料，使用可再生的植物资源所提取的淀粉原料制成，是一种可完全降解、对环境友好的脂肪族聚酯类高分子材料。同时它又是一种热塑性聚合物，具有良好的热稳定性和相容性，它的物理机械性能介于聚苯乙烯、聚酯之间，加工方便，利用常规塑料加工设备通过挤出、注射、纺丝、吹塑等加工方法制造成型。由聚乳酸制成的产品除能生物降解外，还具有较好的生物相容性、光泽度、透明性、手感和耐热性，因此用途十分广泛，可用作包装材料、纤维和非织造物等，主要用于服装(包括内衣、外衣)、产业(包括建筑、农业、林业、造纸)和医疗卫生等领域。目前全世界都关注环保问题，可降解可再生材料为未来发展方向，而聚乳酸作为可完全降解的材料也势必引起市场的关注。传统的生物塑料优点不少，但是缺点也很明显，制备成本高、生产工序较多、工艺复杂、制备效率低，产品降解速度较慢、软化点较低及亲水性较差，这些缺点制约着生物塑料的应用推广。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题：针对传统生物塑料制备成本高、生产工序较多、工艺复杂、制备效率低，产品降解速度较慢、软化点较低及亲水性较差，这些缺点制约着生物塑料的应用推广的问题，提供了一种鸡毛角蛋白基生物塑料的制备方法，本专利技术利用化学法和生物酶法从鸡毛中提取得到鸡毛角蛋白粉末，并对角蛋白进行乙酰化改性，将乙酰化角蛋白和聚乳酸进行接枝共聚反应，即可得到生物塑料，本专利技术制备得到的生物塑料不仅安全环保、可完全生物降解，而且制备成本低廉、生产工序简单、制备效率高，产品降解速度快、亲水性能好的优点。为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：（1）称取100～120g鸡毛，将鸡毛绞碎后放入反应釜中，向反应釜中按固液比1:10加水混合，并向混合物中加入100～200g亚硫酸氢钠、6～10g十二烷基硫酸钠和60～70g尿素，搅拌混合15～25min后向反应釜中通入氮气排出空气，在60～70℃温度搅拌反应3～5h，反应后冷却至室温抽滤，得滤渣，将滤渣用去离子水洗涤2～3次，分别收集洗涤物和洗涤液，并将洗涤液冷冻干燥得粉末，备用；（2）将上述洗涤物按固液比1:20与质量分数5%氢氧化钠溶液混合，混合后浸泡3～5h后过滤得滤渣，并用水冲洗3～4次，向冲洗后滤渣中加入滤渣质量0.2～0.5%复合蛋白酶，设置 pH为9～10和40～50℃温度条件下酶解5～7h，酶解后在100～105℃下灭酶处理5～10min，灭酶后再加入总质量1～2%角蛋白酶，在30～35℃酶解2～3h，酶解后离心得沉淀物，将沉淀物放入烘箱中，在50～60℃温度真空干燥5～6h；（3）将上述干燥得到的固体和步骤（1）备用的粉末混合，即为角蛋白粉末，并放入不锈钢反应釜中，按固液比1:5向反应釜中加入冰醋酸，设置温度为45～50℃，机械搅拌1～2h后继续加入总质量4～6%乙酸酐和总质量0.5～0.8%质量分数80%硫酸溶液，降温至25～28℃，继续搅拌反应8～10h，反应后加入总质量3～5%去离子水，搅拌2～3h后将反应物倒出，并用去离子水洗涤、抽滤5～6次，得滤渣放入烘箱中，在60～70℃烘箱中干燥4～6h；（4）称取8～10g上述干燥物放入1000mL的三口烧瓶中，向烧瓶中加入25～50mL二甲基亚砜溶剂、50～100g聚乳酸和0.5～0.8g2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷，放入油浴锅中，在80～90℃温度搅拌反应30～40min，反应后向烧瓶中通入氮气，并逐步升温到150～160℃，继续搅拌反应2～3h，反应结束后得反应产物，并用无水甲醇沉淀，得沉淀物，用清水冲洗3～4次后放入烘箱中，在70～80℃温度干燥3～5h，即可得到生物塑料。本专利技术制备得到的生物塑料断裂伸长率为480～600%，拉伸强度为45.6～58.2MPa，冲击强度为400～500J/m，弯曲强度为60.8～80.5MPa，放入土壤中，在微生物的作用下可在3～5个月降解90%以上，8～10个月可以100%降解。本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术制备得到的生物塑料安全环保、制备工艺简单，成本低廉；（2）本专利技术制备得到的生物塑料可完全生物降解，产品降解速度快，放入土壤中，在微生物的作用下可在3～5个月降解90%以上，亲水性能好的优点。具体实施方式首先称取100～120g鸡毛，将鸡毛绞碎后放入反应釜中，向反应釜中按固液比1:10加水混合，并向混合物中加入100～200g亚硫酸氢钠、6～10g十二烷基硫酸钠和60～70g尿素，搅拌混合15～25min后向反应釜中通入氮气排出空气，在60～70℃温度搅拌反应3～5h，反应后冷却至室温抽滤，得滤渣，将滤渣用去离子水洗涤2～3次，分别收集洗涤物和洗涤液，并将洗涤液冷冻干燥得粉末，备用；将上述洗涤物按固液比1:20与质量分数5%氢氧化钠溶液混合，混合后浸泡3～5h后过滤得滤渣，并用水冲洗3～4次，向冲洗后滤渣中加入滤渣质量0.2～0.5%复合蛋白酶，设置 pH为9～10和40～50℃温度条件下酶解5～7h，酶解后在100～105℃下灭酶处理5～10min，灭酶后再加入总质量1～2%角蛋白酶，在30～35℃酶解2～3h，酶解后离心得沉淀物，将沉淀物放入烘箱中，在50～60℃温度真空干燥5～6h；将上述干燥得到的固体和备用的粉末混合，即为角蛋白粉末，并放入不锈钢反应釜中，按固液比1:5向反应釜中加入冰醋酸，设置温度为45～50℃，机械搅拌1～2h后继续加入总质量4～6%乙酸酐和总质量0.5～0.8%质量分数80%硫酸溶液，降温至25～28℃，继续搅拌反应8～10h，反应后加入总质量3～5%去离子水，搅拌2～3h后将反应物倒出，并用去离子水洗涤、抽滤5～6次，得滤渣放入烘箱中，在60～70℃烘箱中干燥4～6h；称取8～10g上述干燥物放入1000mL的三口烧瓶中，向烧瓶中加入25～50mL二甲基亚砜溶剂、50～100g聚乳酸和0.5～0.8g2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷，放入油浴锅中，在80～90℃温度搅拌反应30～40min，反应后向烧瓶中通入氮气，并逐步升温到150～160℃，继续搅拌反应2～3h，反应结束后得反应产物，并用无水甲醇沉淀，得沉淀物，用清水冲洗3～4次后放入烘箱中，在70～80℃温度干燥3～5h，即可得到生物塑料。实例1首先称取100g鸡毛，将鸡毛绞碎后放入反应釜中，向反应釜中按固液比1:10加水混合，并向本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种鸡毛角蛋白基生物塑料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：称取100～120g鸡毛，将鸡毛绞碎后放入反应釜中，向反应釜中按固液比1:10加水混合，并向混合物中加入100～200g亚硫酸氢钠、6～10g十二烷基硫酸钠和60～70g尿素，搅拌混合15～25min后向反应釜中通入氮气排出空气，在60～70℃温度搅拌反应3～5h，反应后冷却至室温抽滤，得滤渣，将滤渣用去离子水洗涤2～3次，分别收集洗涤物和洗涤液，并将洗涤液冷冻干燥得粉末，备用；将上述洗涤物按固液比1:20与质量分数5%氢氧化钠溶液混合，混合后浸泡3～5h后过滤得滤渣，并用水冲洗3～4次，向冲洗后滤渣中加入滤渣质量0.2～0.5%复合蛋白酶，设置 pH为9～10和40～50℃温度条件下酶解5～7h，酶解后在100～105℃下灭酶处理5～10min，灭酶后再加入总质量1～2%角蛋白酶，在30～35℃酶解2～3h，酶解后离心得沉淀物，将沉淀物放入烘箱中，在50～60℃温度真空干燥5～6h；将上述干燥得到的固体和步骤（1）备用的粉末混合，即为角蛋白粉末，并放入不锈钢反应釜中，按固液比1:5向反应釜中加入冰醋酸，设置温度为45～50℃，机械搅拌1～2h后继续加入总质量4～6%乙酸酐和总质量0.5～0.8%质量分数80%硫酸溶液，降温至25～28℃，继续搅拌反应8～10h，反应后加入总质量3～5%去离子水，搅拌2～3h后将反应物倒出，并用去离子水洗涤、抽滤5～6次，得滤渣放入烘箱中，在60～70℃烘箱中干燥4～6h；称取8～10g上述干燥物放入1000mL的三口烧瓶中，向烧瓶中加入25～50mL二甲基亚砜溶剂、50～100g聚乳酸和0.5～0.8g2,5‑二甲基‑2,5‑二(叔丁基过氧基)己烷，放入油浴锅中，在80～90℃温度搅拌反应30～40min，反应后向烧瓶中通入氮气，并逐步升温到150～160℃，继续搅拌反应2～3h，反应结束后得反应产物，并用无水甲醇沉淀，得沉淀物，用清水冲洗3～4次后放入烘箱中，在70～80℃温度干燥3～5h，即可得到生物塑料。...

【技术特征摘要】
1.一种鸡毛角蛋白基生物塑料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：称取100～120g鸡毛，将鸡毛绞碎后放入反应釜中，向反应釜中按固液比1:10加水混合，并向混合物中加入100～200g亚硫酸氢钠、6～10g十二烷基硫酸钠和60～70g尿素，搅拌混合15～25min后向反应釜中通入氮气排出空气，在60～70℃温度搅拌反应3～5h，反应后冷却至室温抽滤，得滤渣，将滤渣用去离子水洗涤2～3次，分别收集洗涤物和洗涤液，并将洗涤液冷冻干燥得粉末，备用；将上述洗涤物按固液比1:20与质量分数5%氢氧化钠溶液混合，混合后浸泡3～5h后过滤得滤渣，并用水冲洗3～4次，向冲洗后滤渣中加入滤渣质量0.2～0.5%复合蛋白酶，设置 pH为9～10和40～50℃温度条件下酶解5～7h，酶解后在100～105℃下灭酶处理5～10min，灭酶后再加入总质量1～2%角蛋白酶，在30～35℃酶解2～3h，酶解后离心得沉淀物，将沉淀物放入烘箱中，在50～60℃温度真空干燥5～6h；将上述干...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭舒洋，王统军，
申请(专利权)人：郭舒洋，
类型：发明
国别省市：江苏;32