[发明专利]一种疏水微生物蛋白质/聚烯烃复合材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物基高分子材料技术领域，尤其是涉及一种疏水微生物蛋白质/聚烯烃复合材料及制备方法。

背景技术

塑料制品己被广泛应用于国民经济的各个部门，这主要是由于其具有重量轻、机械性能良好、耐水耐化学腐蚀、外形美观、制造安装方便以及价格低廉等优点；据统计，每年世界的塑料总产量近1亿吨，这大约占三大合成材料总量的75％以上，与钢铁的体积产量比达到92％。然而，随着石油、煤炭等不可再生资源被大力开采和使用，同时又缺乏有效的回收与处理系统、相关的专项管理法规及经济政策，致使“白色污染”成为世界性的环境保护和社会问题。因此，人们开始寻求可持续发展，对环境友好的材料来替代石油基材料。重新审视和重视对天然资源以及生物资源的研究与开发已经成为世界各国的共同使命。美国能源部(DOE)预计至2020年，基于天然植物资源生产的基本化学结构材料要占10％，且到2050年占比要提高到50％。

治理“白色污染”的一条有效途径是开发可生物降解塑料，它能从根源上解决问题，因此越来越受重视。可生物降解塑料在使用时具有优良性能，废弃后又能被微生物完全分解，最终被分解成对自然界中碳素循环的一个组成部分的高分子材料。其优点主要有：可通过堆肥，最终回归大地；减少随意丢弃对野生动物造成的危害；分解时体积逐渐减小，减轻垃圾填埋场的压力；焚烧时发热量低，对环境和人类的危害小。然而真正意义的可降解塑料如聚乳酸(PLA)、聚羟基脂肪酸酯(PHAs)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)和聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)等价格较贵且性能较传统聚烯烃，如聚丙烯和聚乙烯有一定差距，限制了其大规模开发和应用。

近年来，基于天然高分子材料领域的研究及应用正在蓬勃开展，用天然高分子材料填充改性高分子材料制备得到部分降解的复合材料受到世界各国的重视，该方法符合资源节约、成本经济、环境保护的理念。众所周知，天然高分子种类繁多，来源广泛，应用广泛，主要包括纤维素、半纤维素、木质素、壳聚糖、甲壳素、淀粉、蛋白质以及天然橡胶等。其中，微生物蛋白质分为植物蛋白质、动物蛋白质和微生物蛋白质等。由于微生物蛋白质材料无污染，可降解，在高温剪切的加工条件下，具备良好的机械性能，近年来改性微生物蛋白质成为可降解材料领域的研究热点。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种制备疏水微生物蛋白质/聚烯烃复合材的方法。疏水微生物蛋白质与聚烯烃熔融共混后得到的新型热塑性复合材料加工性能良好，具备较好的抗水性、抗菌、环保等特点，从而有效减少传统石油基材料的使用量，具有非常广阔的应用前景。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种疏水微生物蛋白质/聚烯烃复合材料，所含原料及各原料的重量份数为：疏水微生物蛋白质40～70份，聚烯烃30～60份，润滑剂1～5份，抗氧化剂0.1～0.5份，气味吸附剂1～3份；所述的疏水微生物蛋白质是将原核细胞微生物蛋白、真核细胞微生物蛋白中的一种或两种蛋白质原料干燥，使得含水率为0.5％，加入3倍质量的甲苯溶剂，5％质量的四丁基溴化铵催化剂，于110℃，200转速/分钟搅拌下，逐步加入20％质量的含有环氧活性基团和疏水侧链的改性单体，回流反应5小时，用丙酮充分洗涤，干燥后得到。

所述的聚烯烃为低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、均聚聚丙烯、共聚聚丙烯中的一种或多种。

所述的润滑剂为硬脂酸、硬脂酸锌、聚乙烯蜡、乙撑双硬脂酸酰胺中的一种或多种。

所述的抗氧化剂为Irganox 1010、Irganox 168、Irganox 1076中的一种或多种。

所述的气味吸附剂为硅藻土、活性炭、分子筛中的一种或多种。

制备方法如下：

1)将疏水微生物蛋白质40～70份，润滑剂1～5份，抗氧化剂0.1～0.5份，气味吸附剂1～3份，置于高速搅拌机中充分搅拌10～30分钟；

2)将聚烯烃30～60份，加入到上述混合物中，置于高速搅拌机中充分搅拌10～30分钟；

3)将上述混合均匀的混合物置于40～80℃下干燥6～12小时；

4)通过同向双螺杆挤出机挤出造粒，制得所述疏水微生物蛋白质/聚烯烃复合材料；熔融共混温度为100～190℃，螺杆转速为100～600转/分钟。