[发明专利]一种羽毛角蛋白/PVA复合膜的制备方法

说明书

本发明涉及高分子技术领域，公开一种羽毛角蛋白/PVA复合膜的制备方法，包括以下步骤：(1)预处理：制备PVA溶液、生物碱溶液、羽毛角蛋白粉；(2)将羽毛角蛋白粉加入生物碱溶液中，在40℃水浴中充分搅拌1小时，得到溶液A；(3)将PVA溶液加入溶液A中，在40～60℃的恒温水浴中搅拌1～5小时，得到混合液B；(4)待混合液B冷却，通过浇铸法制得羽毛角蛋白/PVA复合膜；其中，有机碱的加入量占羽毛角蛋白和PVA总质量的15～100％；羽角蛋白与PVA的质量比为9:1～1:9。本发明中的含羟基含氮有机碱一方面代替常规无机碱对羽毛角蛋白进行溶解，另一方面代替甘油作为增塑剂，提高蛋白膜的阻隔性能；可降解PVA加入，提高蛋白膜的成膜性能和机械性能。

技术领域

本发明涉及高分子技术领域，具体地说是一种羽毛角蛋白/PVA复合膜的制备方法。

背景技术

近年来，合成高分子材料作为塑料在包装领域领域取得了广泛的应用。但是随着人们环保意识的逐渐增强，合成高分子材料的非生物降解性对环境造成污染的问题，在一定程度上限制了其进一步的发展。再加上石油资源的逐渐枯竭，研究可降解的天然高分子聚合物作为原料制备环境友好的生物降解塑料或可食性包装膜材料，已成为高分子材料科学与加工工程研究的热点之一。

我国废弃蛋白质资源十分丰富，羽毛角蛋白就是其中之一，它以各种动物的毛发、羽毛、蹄等主要形式存在，蛋白质含量80％～90％。羽、毛是动物表皮细胞角质化的衍生物，据估计，每年禽畜屠宰加工或羽绒制品副产的羽毛、羽毛杆及其下脚料都在百万吨以上，其中绝大多数被作为垃圾白白扔掉。如果能建立合适可行的工艺，将这些废弃的羽毛角蛋白制备成可生物降解的膜材料，一方面保护环境，减少白色污染，另一方面又可将其变废为宝，在取得经济效益的同时又可取得良好的生态效益和环境效益。以羽毛或羽毛角蛋白为原料，已经制备出多种羽毛角蛋白膜。如以羽毛为原料，加入增塑剂(甘油、乙二醇等)和还原剂，混合物在高温下挤出成羽毛角蛋白膜(美国发明专利US2014060383A1)；以羽绒纤维为主要原料，甘油为增塑剂，制备力学性能优异、环保性强、可生物降解的羽毛角蛋白复合膜(中国发明专利CN106883617A)；以从羽毛中提取的羽毛角蛋白粉为原料，经碱溶后，加入增塑剂(乙二醇、山梨醇或丙三醇)后浇注成膜，获得生物可降解，机械性能良好，易剥离的角蛋白膜(中国发明专CN101838466B)；以羽毛角蛋白粉为原料，经碱溶(氢氧化钠、氢氧化钾等)后，加入交联剂KH560，增塑剂(甘油、乙二醇、丙二醇或山梨醇)，制备力学性能、热稳定性和疏水性良好的联羽毛角蛋白杂化膜(中国发明专利CN104725649A)；以羽毛残渣为主要原料，加入增塑剂(甘油、山梨醇或聚乙二醇)，冷冻干燥制备羽毛角蛋白海绵膜(中国发明专利CN102516580A)。这些专利的共同点是都加入了甘油、山梨醇等增塑剂，这些常用的增塑剂吸湿性强，容易向膜表面迁移，从而影响膜材料的阻隔性能，不利于其在包装领域的应用。

单纯的羽毛角蛋白膜较脆易碎，力学性能较差。另外，在制备过程中如果采用无机碱液(如氢氧化钠、氢氧化钾等)来溶解羽毛角蛋白，无机碱液(如氢氧化钠、氢氧化钾等)的强碱性易使蛋白变性。

因此，开发一种羽毛角蛋白/PVA复合膜的制备方法，制备出具有良好的力学性能和优异的阻隔性能的羽毛角蛋白复合膜，能够用于包装领域，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

针对上述技术问题，本发明公开一种羽毛角蛋白/PVA复合膜的制备方法，采用PVA对羽毛角蛋白进行共混，提高其成膜性和力学性能，并通过加入含羟基含氮有机碱代替氢氧化钠等无机碱来溶解羽毛角蛋白，和替代甘油作为增塑剂使用，制备了性能优异的羽毛角蛋白/PVA复合膜。本发明制备出来的羽毛角蛋白复合膜具有良好的力学性能和优异的阻隔性能，可用于包装领域。

本发明为实现上述目的，采取以下技术方案予以实现：

一种羽毛角蛋白/PVA复合膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)预处理：