[发明专利]一种疏水性伊蒙黏土/大豆分离蛋白复合薄膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及复合材料薄膜技术领域，具体涉及一种疏水性伊蒙黏土/大豆分离蛋白复合薄膜的制备方法。

背景技术

近年来，随着“白色污染”环境问题的加重和石油资源的缺乏，可降解大豆分离蛋白膜越来越受关注。由于大豆分离蛋白分子含有大量亲水基团，其表面疏水性能较差。为了提高大豆分离蛋白膜的表面疏水性能，很多科研机构尝试制备大豆分离蛋白/纳米黏土复合薄膜。

伊蒙黏土是一种层状结构、片状晶体的硅酸盐黏土，主要由硅氧四面体片层(二氧化硅)和铝氧八面体片层(氧化铝)组合而成，其表面含有大量羟基。由于其颗粒体积小、比表面积大、表面能高等优点，将其以适当的方式引入大豆分离蛋白中可提高其大豆分离蛋白性能。

伊蒙黏土表面极性高，层与层之间相互作用力强，很难以单层状态插入大豆分离蛋白基质中，并且由于伊蒙黏土表面官能团较少，导致与大豆分离蛋白的界面相容性较差，从而使其改性效果不明显。

将通过改性处理得到疏水性伊蒙黏土，将其加入大豆分离蛋白中可实现大豆分离蛋白膜的表面疏水特性。

目前，大豆分离蛋白复合薄膜的制备方法有溶液成膜法与热压成膜法。溶液成膜法是将大豆分离蛋白与填料溶解或稳定地分散于某种溶剂中，并使两者充分混合后溶剂挥发，干燥成膜。溶液成膜法对溶剂要求较高，多用于科研实验室中。热压成膜法是将大豆分离蛋白与填料在增塑剂增塑处理后进行热压处理成膜，其热压时间、温度等外界条件影响较大。

目前，中国专利申请《一种新型粘土的改性制备方法》(申请号201610307259.X)公开了一种新型黏土改性方法及利用该黏土制备聚合物复合材料的方法。包括如下步骤：(1)将黏土均匀分散于石蜡油中，形成稳定混合物；(2)通过UV/03照射，活化黏土表面，与黏土处理剂反应，引入基团；(3)将制得的改性黏土与聚合物混合，通过溶液共混、原位聚合和熔融共混三种方法制备纳米复合材料。但是，在实际使用过程中发现，此黏土改性方法仍然较为复杂。

中国专利申请《一种疏水性伊蒙粘土的一步制备方法》(申请号201610299050.3)公开了“制备方法包括以下步骤：首先将改性剂加入醇水溶液中，搅拌完全分散均匀后加入伊蒙粘土粉体，在60～80℃反应得到浆液；然后将上述步骤中的浆液进行过滤，将得到的滤饼烘干研磨即可得到疏水伊蒙粘土粉体。”所述发明得到的粉体具有更好的疏水性能且疏水性能稳定，与有机物具有良好的相容性，可在聚合物中均匀分散。但实际使用过程中发现，由于所述发明专利采用的改性剂为道康宁Z6173或道康宁11-100中的任意一种，疏水的接触角为108°，其主要活性基团为烷基官能团，导致了改性后的黏土与大豆分离蛋白质组分相互间的协同作用不明显，导致其在大豆分离蛋白中分散不稳定，实用性较差。

发明内容

为了克服上述技术问题，本发明提供了一种疏水性伊蒙黏土/大豆分离蛋白复合薄膜的制备方法，不仅能以高效简便的方法在伊蒙黏土表面引入疏水基团，更能提高伊蒙黏土与大豆分离蛋白的界面相容性与分散性，从而增强伊蒙黏土与大豆分离蛋白之间的相互作用力，提高复合薄膜疏水性能。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种疏水性伊蒙黏土/大豆分离蛋白复合薄膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)以天然伊蒙黏土为原材料，用偶联剂对其进行改性处理制得疏水性伊蒙黏土；

(2)将步骤(1)所得疏水性伊蒙黏土与大豆分离蛋白共混制备成具有疏水性能的复合薄膜并对其进行性能表征。

所述的天然伊蒙黏土的颗粒粒径为20～5000nm。

所述的偶联剂为γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。

所述步骤(1)疏水性伊蒙黏土的改性处理步骤如下：

(a)将偶联剂溶解于体积浓度为90％的乙醇水溶液中，所述偶联剂与乙醇水溶液的质量比为偶联剂：乙醇水溶液＝1∶50；

(b)将天然伊蒙黏土与上述步骤(a)所得的溶液按质量比1∶40共混；

(c)将步骤(b)所得的共混溶液进行80℃水浴机械搅拌加热8h，速度为300r/min；

(d)将步骤(c)所得的产物在离心机里进行离心，离心转速6000r/min，时间20min；

(e)去掉离心后的上层清液，所得产物用体积浓度为90％的乙醇水溶液进行洗涤；

(f)循环执行步骤(d)和(e)4次；

(g)将步骤(f)所得改性黏土在45℃环境中烘干；

(h)将步骤(g)所得改性黏土研磨，得到所述疏水性伊蒙黏土。