一种改性大豆蛋白纳米纤维材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种改性大豆蛋白纳米纤维材料及其制备方法，方法包括如下步骤：步骤一、按质量份数量取如下组分：改性大豆蛋白60～95份，聚丙烯酸类树脂0.1～40份，抗氧剂0.5～1份；步骤二、将适量步骤一中的混合物溶于溶剂，并持续利用超声分散均匀，在25～60℃下保温置脱泡后得到浓度为8～20wt％的纺丝溶液；步骤三、将步骤二所得纺丝溶液注入到高压静电纺丝机的注射器，连接高压电源正极，以铝箔作为接收轮连接负极，通过定量泵控制纺丝溶液供给量，通过纺丝工艺制备得到所需的改性大豆蛋白纳米纤维材料。本发明专利技术所述改性大豆蛋白纳米纤维材料的直径为10～500nm，长度为0.5～5.0mm，具有一定的吸水性能和良好的细菌及微生物阻隔性，成本低廉且降解周期短，属于一种绿色环保型材料。保型材料。

【技术实现步骤摘要】
一种改性大豆蛋白纳米纤维材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及可降解纤维材料的
，尤其涉一种改性大豆蛋白纳米纤维材料及其制备方法，属于功能型高分子材料。

技术介绍

[0002]纳米纤维材料是直径为纳米尺度而长度较大的线状材料，具有极大的比表面积6.396m2g
‑1，它在成型的网毡上有很多微孔，因此有很强的吸附力以及良好的过滤性等。利用纳米纤维的这些特性可用它制作吸附材料和过滤材料，应用于亚微米微粒的过滤等方面，能有效地用于原子工业、无菌室、精密工业、涂饰行业等。并且在服装方面纳米纤维应用前景也十分广泛，利用纳米纤维的低密度、高空隙度和大比表面积做成的功能防护服，能允许蒸汽扩散，即可呼吸性，使穿着者更加舒适。又能挡风和过滤微细粒子，对气溶胶的抵挡性提供了对生物或化学武器的防护性。
[0003]可降解纤维材料可有效减少环境污染，缓解能源短缺问题。例如将植物纤维与高分子化合物共混纺丝制成纺织纤维，既具有一定的力学性能同时又具有天然纤维的舒适性，或将动植物中提取出的植物蛋白、壳聚糖、纤维素等进行改性处理后制成纳米级纤维，可以运用于生物医药领域。但与传统的以石油为资源的聚烯烃类纤维材料相比，目前所具有的可降解纤维材料仍存在加工生产成本较高、性能不够优良等问题。

技术实现思路

[0004]基于以上现有技术的不足，本专利技术所解决的技术问题在于提供一种性能优异的改性大豆蛋白纳米纤维材料及其制备方法，该改性大豆蛋白纳米纤维材料其由改性大豆蛋白、聚丙烯酸类树脂、抗氧剂按照一定比例混合组成，具有一定的吸水性能和优良的细菌及微生物阻隔性，材料成本低廉、绿色环保可降解。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种改性大豆蛋白纳米纤维材料的制备方法，包括如下步骤：
[0006]步骤一、按质量份数量取如下组分：改性大豆蛋白60～95份、聚丙烯酸类树脂0.1～40份、抗氧剂0.5～1份；
[0007]步骤二、将步骤一量取的混合物溶于溶剂并持续超声分散均匀，25～60℃保温静置脱泡后得到浓度为8～20wt％的纺丝溶液；
[0008]步骤三、将步骤二所得纺丝溶液注入到高压静电纺丝机的注射器，连接高压电源正极，以铝箔作为接收轮连接负极，通过定量泵控制纺丝溶液供给量。通过高压静电纺丝工艺制备得到所需的改性大豆蛋白纳米纤维材料。
[0009]作为上述技术方案的改进，所述步骤一中，聚丙烯酸类树脂为聚甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯
‑
丙烯酸甲酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯
‑
苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸甲酯
‑
苯乙烯
‑
丁腈橡胶共聚物、甲基丙烯酸甲酯
‑
苯乙烯
‑
顺丁橡胶共聚物、聚α
‑
氯代丙烯酸甲酯、聚α
‑
氰基丙烯酸甲酯中的一种或几种混合。
[0010]作为上述技术方案的改进，所述步骤一中，抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂CA、抗氧剂164、抗氧剂DNP、抗氧剂DLTP、抗氧剂TNP、抗氧剂MB、抗氧剂264中的一种或几种混合。
[0011]作为上述技术方案的改进，所述步骤二中的溶剂为N,N
‑
二甲基甲酰胺、四氢呋喃、丙酮、乙醚中的一种或者几种的混合。
[0012]作为上述技术方案的改进，所述纺丝工艺的参数为：电压设定为5～30KV，纺丝温度设定为20～30℃，定量泵的喷射速度设定为0.05～0.5mm/min，环境温度设定为10～40℃。
[0013]作为上述技术方案的改进，步骤一中，所述改性大豆蛋白的制备方法包括以下步骤：
[0014]1)将大豆分离蛋白和尿素溶液在氮气条件下，于温度为30～50℃水浴条件下搅拌1～1.5h，用氢氧化钠调节pH为8～10，后升温至60～90℃，反应1～2h；使蜷曲的蛋白质分子在溶液中充分伸展，并打开二硫键便于后续接枝反应的进行；
[0015]2)调节水浴温度为50～80℃，待温度稳定后，加入40wt％引发剂，搅拌10～20min，缓慢滴加2.5mol/L反应接枝单体，控制滴加时间为30～50min，搅拌速度为150～200rpm，接枝时间为2～6h；
[0016]3)抽滤得到沉淀物后，反复水洗3～5次以去除未反应的无机盐类，抽滤后放入真空干燥箱抽真空至100～150Pa，在50～80℃条件下干燥12～48h，得到改性大豆蛋白。
[0017]所述步骤(1)中，大豆分离蛋白与尿素溶液的质量比为1:2～1:10，尿素溶液浓度为2～8mol/L。
[0018]所述步骤(2)中，引发剂为亚硫酸钠、过硫酸铵、硝酸铈铵、硫酸亚铁、亚硫酸氢钠、硫酸亚铁铵、硫脲、抗坏血酸中的一种或几种的混合；接枝单体为甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸己酯中的一种或几种的混合；终止剂为二甲基二硫代氨基甲酸钠、多硫化钠、亚硝酸钠中的一种或几种的混合。
[0019]一种改性大豆蛋白纳米纤维材料，所述改性大豆蛋白纳米纤维材料的直径为10～500nm，长度为0.5～5.0mm，软化温度为190～250℃，熔融温度为220～320℃。
[0020]作为上述技术方案的优选，本专利技术提供的改性大豆蛋白纳米纤维材料进一步包括下列技术特征的部分或全部：
[0021]作为上述技术方案的改进，所述改性大豆蛋白纳米纤维材料是由上所述任一方法制备而成。
[0022]本专利技术在氮气氛围下进行大豆分离蛋白活化处理，可有效防止大豆分离蛋白上的活性基团被氧气氧化，进而有利于接枝反应的进行；用NaOH调节pH的处理，使大豆分离蛋白分散效果更好，利于大豆分离蛋白上的活性基团暴露并与单体反应；充分的活化使得之后的接枝反应更加顺利；对于活化温度，本专利技术的温度选择更加灵活，在工业上能够降低能耗；对于接枝温度，选择也较为灵活，在50～80℃区间内都可实现接枝反应。
[0023]本专利技术所涉及的反应方程式是：
[0024]S2O
82
‑
+HSO3‑
→
SO4‑
·
+HSO3·
+SO
42
‑
[0025]SO4‑
·
+H2O
→
SO
42
‑
+H
+
+OH
·
[0026]X
‑
H+SO4‑
·
/HSO3·
/OH
·
→
X
·
[0027][0028]其中，
[0029]“X
‑
H”中的“H”代表
“‑
OH、
‑
NH2、
‑
COOH或
‑
SH”；“X
‑
H”中的“X”代表“肽链”。
[0030]通过本专利技术所述制备方法生产的改性大豆蛋白纳米纤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性大豆蛋白纳米纤维材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、按质量份数量取如下组分：改性大豆蛋白60～95份，聚丙烯酸类树脂0.1～40份，抗氧剂0.5～1份；步骤二、将适量步骤一中的混合物溶于溶剂，并持续利用超声分散均匀，在25～60℃下保温置脱泡后得到浓度为8～20wt％的纺丝溶液；步骤三、将步骤二所得纺丝溶液注入到高压静电纺丝机的注射器，连接高压电源正极，以铝箔作为接收轮连接负极，通过定量泵控制纺丝溶液供给量，通过纺丝工艺制备得到所需的改性大豆蛋白纳米纤维材料。2.如权利要求1所述的改性大豆蛋白纳米纤维材料的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，聚丙烯酸类树脂为聚甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯
‑
丙烯酸甲酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯
‑
苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸甲酯
‑
苯乙烯
‑
丁腈橡胶共聚物、甲基丙烯酸甲酯
‑
苯乙烯
‑
顺丁橡胶共聚物、聚α
‑
氯代丙烯酸甲酯、聚α
‑
氰基丙烯酸甲酯中的一种或几种混合。3.如权利要求1所述的改性大豆蛋白纳米纤维材料的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂CA、抗氧剂164、抗氧剂DNP、抗氧剂DLTP、抗氧剂TNP、抗氧剂MB、抗氧剂264中的一种或几种混合。4.如权利要求1所述的改性大豆蛋白纳米纤维材料的制备方法，其特征在于，所述步骤二中的溶剂为N,N
‑
二甲基甲酰胺、四氢呋喃、丙酮、乙醚中的一种或者几种的混合。5.如权利要求1所述的改性大豆蛋白纳米纤维材料的制备方法，其特征在于，所述纺丝工艺的参数为：电压设定为5～30KV，纺丝温度设定为20～30℃，定量泵的喷射速度设定为0.05～0.5mm/min...

【专利技术属性】
技术研发人员：王大威，蒋如意，田珮，何江，吴江渝，曾小平，张树，
申请(专利权)人：武汉工程大学，
类型：发明
国别省市：