[发明专利]一种高强度、高导电性、柔性大豆蛋白膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高强度、高导电性、柔性大豆蛋白膜及其制备方法。由以下重量份的原料制成：大豆分离蛋白粉5份、增稠剂1.75份、改性钛酸钡纳米粒子0.25‑0.5份、分散介质95份。制备方法包括钛酸钡纳米粒子的表面改性和大豆蛋白膜材料的制备两个步骤。本发明的优点在于：同时满足了可穿戴膜材料对柔性和机械性能的要求；使大豆蛋白膜材料获得了优异的导电性能，拓宽了其应用范围；同时还具有半透明性、生物降解性/再循环性和热稳定性等多种功能；此外，大豆蛋白膜材料经过180°弯曲10000次后仍保持出色的机械稳定性和电性能。本发明的制备工艺简单，原料易得，易于实施。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，特别是一种高强度、高导电性、柔性大豆蛋白膜及其制备方法。

背景技术

在健康监测，电子皮肤，可植入设备等产品中，对柔性电子产品的需求也在不断增长。但是，这些产品通常使用不可回收和不可降解的合成聚合物材料，废弃后会给环境带来一系列不良后果。世界电子垃圾的产量在2019年达到了5,000 万吨，其中包含一些已经濒临枯竭的稀有金属，例如镓和铟等元素，预计在20 年内被迅速耗尽。因此，为了减轻环境压力和能源消耗，从丰富的可再生生物资源中开发出可生物降解和可回收利用的柔性“绿色”电子产品，促进可持续的生物电子经济，受到广泛关注。

大豆分离蛋白是一种可持续的，可降解的、具有生物相容性的天然高分子材料，被认为是柔性“绿色”电子产品基底的理想替代品。但是，纯大豆蛋白的机械性能不足，这限制了它们在高性能新兴材料领域的发展。研究发现将有机/无机导电纳米填料(例如石墨烯，碳纳米管，金属纳米线，硅酸盐，陶瓷填料等)与大豆蛋白复合，增强机械性能的同时还能获得一定的导电性。但是材料强化的同时通常伴随着塑性或韧性的急剧下降，难以实现高强度和高韧性的共存。此外，由于纳米粒子的高表面能，它们也容易发生团聚，造成粒子间距过近，使得微裂纹转变为大裂纹，导致复合材料强度和韧性均下降。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强度、高导电性、柔性可穿戴大豆蛋白膜及其制备方法以解决现有技术中的不足，其制备工艺简单，原料易得，易于实施。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种高强度、高导电性、柔性大豆蛋白膜，包括以下原料制备而成：大豆分离蛋白粉、增稠剂、改性钛酸钡纳米粒子、分散介质。

进一步地，所述增稠剂为聚乙二醇-200和丙三醇。

进一步地，所述大豆分离蛋白粉中的蛋白含量不低于90％，粒径均大于200 目。

进一步地，所述分散介质选用普通自来水或蒸馏水。

进一步地，所述钛酸钡纳米粒子小于200纳米。

进一步地，所述大豆蛋白膜由以下重量份原料制备而成：大豆分离蛋白粉5 份、增稠剂1.75份、改性钛酸钡纳米粒子0.25-0.5份、分散介质95份。

根据上述的高强度、高导电性、柔性大豆蛋白膜的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：按照质量配比称量各组分配备原料；

步骤2：将大豆分离蛋白粉分散于分散介质中，搅拌；

步骤3：将聚乙二醇200和甘油加入步骤2所得的溶液中，升温后搅拌；

步骤4：将改性钛酸钡纳米粒子加入步骤3所得的溶液中，升温后搅拌，然后超声辅助分散；

步骤5：将步骤4所得的溶液倒入模具中，干燥得预成品；

步骤6：对预成品进行调湿，最终获得所述大豆蛋白膜。

进一步地，所述步骤4中的改性钛酸钡纳米粒子的制备步骤为：

步骤4.1：将钛酸钡和过氧化氢溶液添加到烧瓶中，超声处理后获得均匀混合物；