[发明专利]一种棉籽蛋白/PVA复合膜及其制备方法

说明书

本发明公开一种棉籽蛋白/PVA复合膜及其制备方法，包括以下步骤：（1）精制棉籽蛋白；（2）制备棉籽蛋白溶液、PVA溶液；（3）将棉籽蛋白溶液加入到PVA溶液中，在一定温度下搅拌均匀，得到溶液A；（4）将增塑剂加入到溶液A中，在40~60℃的恒温水浴中搅拌1~5小时，得到溶液B；（5）待溶液B溶剂蒸发后，制得棉籽蛋白/PVA复合膜。其中，用于精制棉籽蛋白的原料为脱酚棉籽粕；所使用的PVA的醇解度为70%~99%；棉籽蛋白与PVA的质量比为9:1~1:9；成膜方法包括但不限于浇注法、静电纺丝法和热压法中的一种。本发明中，棉籽蛋白和PVA在去离子水中混溶反应时，能形成氢键作用力，从而提高棉籽蛋白膜的成膜性能和机械性能。

技术领域

本发明涉及棉籽蛋白基膜材料技术领域，尤其涉及一种棉籽蛋白/PVA复合膜的制备方法。

背景技术

高分子聚合物塑料制品被大量使用时会导致环境污染和资源短竭等突出问题。因此，科学家们非常重视利用可再生生物质资源制备可生物降解塑料的研究，以替代石油基塑料。近几十年来，这种可降解塑料的研究对象更倾向一些低成本的废弃生物质原料。其中，棉籽粕作为非食源性的植物废料是一个很好的选择。

我国是棉花种植大国，近年来棉籽的年产量达到800万吨以上。除棉籽油外，仍有500余万吨废弃的棉籽粕，其含有20%左右的蛋白质，是重要的植物蛋白资源。棉籽蛋白中含有的氨基酸具有一定的营养价值，有一小部分被加工成为动物饲料。然而，棉籽蛋白在非食源性领域并未得到广泛应用，这是因为棉籽油提取的热处理导致蛋白质变性，影响其作为材料的理化性质和可加工性。这就造成大多数棉籽粕被作为垃圾白白扔掉。如果建立一套可行的工艺，将这些废弃的棉籽粕提取得棉籽蛋白，制备成多种棉籽蛋白基膜材料。Marquie等采用棉酚、甲醛、戊二醛对棉籽蛋白进行化学交联修饰后制备成棉籽蛋白膜。Grevellec等以脱酚棉籽粕为原料，提取棉籽蛋白，并合成棉籽蛋白膜。岳航勃等采用热压法制备棉籽蛋白热压膜。这些国内外文献资料的共同点是采用棉籽粕为原料，提取棉籽蛋白，并采用热压法或浇注法制备纯棉籽蛋白膜，也会通过增塑剂（甘油）或交联剂（棉酚、甲醛、戊二醛）对棉籽蛋白膜进行改性。这些方法制备得的棉籽蛋白膜脆性大、力学性能差，达不到日常使用标准，实用性较差。

纯棉籽蛋白膜的力学性能较差，即使加入增塑剂和交联剂也难以达到实际使用要求。为了扩大棉籽蛋白基膜材料的实用性，进一步拓展棉籽蛋白的应用领域，将棉籽蛋白与其他聚合物材料进行共混改性是一条提高其力学性能策略。因此，开发一种棉籽蛋白/PVA复合膜及其制备方法，制备出具有良好的力学性能的棉籽蛋白基复合膜，能够应用于包装领域，是急需解决的问题。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种制备棉籽蛋白/PVA复合膜的方法，旨在解决现有的纯棉籽蛋白膜脆性大、力学性能差的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种制备棉籽蛋白/PVA复合膜的方法，其特征在于，所制备的棉籽蛋白/PVA复合膜具有较好的力学性能，优于纯棉籽蛋白膜，具体方法包括以下步骤：

(1)精制棉籽蛋白：

S1:按照质量比为1:10~1:15的棉籽粉粕和新制氢氧化钠溶液混合搅拌，经离心、过滤后得到棉籽蛋白粗提取液；

S2：将棉籽蛋白粗提取液装入透析袋中，在4~25℃的去离子水中透析5~7天；

S3：透析后收集棉籽蛋白溶液，并用稀盐酸调节pH至4.5~5.5，可见大量蛋白质沉淀；

S4：将所得的蛋白质沉淀经离心、分离、干燥后得到纯净的棉籽蛋白；

(2)棉籽蛋白溶液、PVA水溶液的制备：将棉籽蛋白溶解于无机碱溶液中，在40~60℃下搅拌0.5~2 h，配制质量浓度为5~10wt%的棉籽蛋白溶液；将PVA溶解于去离子水中，在60~80℃下搅拌6~12h,配制质量浓度为5~10wt%的PVA溶液；