[发明专利]一种疏水微生物蛋白质/聚乳酸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/聚乳酸复合材料及制备方法。

背景技术

传统石油基高分子材料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%。

近年来，中国也加大了对可再生和可循环资源的研究与开发力度。可见，基于天然高分子材料领域的研究及应用正在蓬勃展开，它们必然带动农业、绿色化学、生物医学、可生物降解材料以及纳米技术、生物技术、分子组装等多学科的发展，终将对人类的生存与健康和世界经济发展起不可估量的作用。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、微生物蛋白质以及天然橡胶等。其中，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。

聚乳酸（PLA）是一种通过人工合成得到的可生物降解聚醋，合成PLA的单体乳酸主要来源于纤维素和淀粉等可再生的天然多糖类物质，乳酸主要通过原料酶解和发酵得到，其机械性能和PET相当。聚乳酸与其他降解材料相比具有以下优点：高强度、热塑性、疏水性、完全生物降解、降解产物对人体无毒害作用、来源于可再生资源、易于回收再利用。因此，聚乳酸是一种摆脱对石油类资源的依赖性，被公认为替代石油资源最具潜力的高分子材料。尽管如此，聚乳酸存在着材料脆性高，热变形温度低，抗冲击性差，熔融状态下容易分解，加工成型中定型速度慢等缺点；此外，聚乳酸的合成成本较高，成本仍然高于聚丙烯、聚乙烯等传统塑料，从而限制了其应用和发展。公开号CN105038167B的中国发明专利申请公开了一种藻蛋白/聚乳酸生物可降解共混材料，把蓝藻破壁提取蓝藻蛋白后，用琥珀酸酐改性，与聚乳酸共混得到复合材料。但是，蓝藻微生物蛋白质提取过程繁琐，成本高，难以工业化推广；且制得的琥珀酸酐改性蛋白含有大量游离的羧基，具备较强的亲水性，从而限制了复合材料的实际应用。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种制备疏水微生物蛋白质/聚乳酸的方法。疏水微生物蛋白质与聚乳酸 (PLA)熔融共混后得到的新型热塑性复合材料加工性能良好，具备抗菌、环保、较强的疏水性、抗冲击、韧性优异等特点，可广泛应用于3D打印、包装、建筑、机械等领域。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种制备疏水微生物蛋白质/聚乳酸复合材料的方法，所含原料及各原料的重量份数为：疏水微生物蛋白质10~30份，聚乳酸70~90份，润滑剂1~5份，抗氧化剂0.1~0.5份，抗水解稳定剂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倍质量的乙酸乙酯溶剂，3%质量的辛酸亚锡催化剂，于80℃，200转速/分钟搅拌下，逐步加入10%质量的含有异氰酸酯活性基团和疏水侧链的改性单体，氮气保护下反应1小时，用丙酮充分洗涤，干燥后得到。

所述的聚乳酸为D-聚乳酸、L-聚乳酸或DL-乳酸共聚物。

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 168、Irganox 1010、Irganox 1076、PS800中的一种或多种。

所述的抗水解稳定剂为ADR-4370S、ADR-4300、TMP-2000中的一种或多种。

制备方法如下：

1）将疏水微生物蛋白质10~30份，润滑剂1~5份，抗氧化剂0.1~0.5份，抗水解稳定剂1~3份，置于高速搅拌机中充分搅拌10~30 分钟；