本發(fā)明涉及羽毛加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可生物降解的羽毛角蛋白復(fù)合膜。
背景技術(shù)：
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近年來，隨著社會環(huán)保意識的逐步增強，以可降解的天然高分子聚合物作為原料制備環(huán)境友好的生物降解塑料或可食性包裝膜材料，已成為高分子材料科學(xué)與加工工程研究的熱點之一。
我國廢棄的蛋白質(zhì)資源非常豐富，羽毛角蛋白便是其中之一。羽毛是禽類表皮細胞衍生角質(zhì)的產(chǎn)物，其蛋白質(zhì)含量高達90％，是一種來源豐富、廉價和可降解的天然角蛋白資源，對這些廢棄蛋白質(zhì)的開發(fā)利用不僅能極大地減少環(huán)境污染，同時也能產(chǎn)生極大的經(jīng)濟效益和社會效益。結(jié)合上述情況，本公司開發(fā)出一種可生物降解的羽毛角蛋白復(fù)合膜，不僅環(huán)保性強，而且具有優(yōu)異的力學(xué)性能，適用于制成生物降解塑料或包裝材料。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
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本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種力學(xué)性能優(yōu)異、適用于制成生物降解塑料或包裝材料的可生物降解的羽毛角蛋白復(fù)合膜。
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題采用以下的技術(shù)方案來實現(xiàn)：
一種可生物降解的羽毛角蛋白復(fù)合膜，由如下重量份數(shù)的原料制成：
羽絨纖維35-40份、大豆蛋白纖維10-15份、聚乙烯醇樹脂5-8份、陽離子聚丙烯酰胺3-5份、海泡石纖維2-3份、氫化松香季戊四醇酯2-3份、N-羥甲基丙烯酰胺2-3份、雙丙酮丙烯酰胺1-2份、水解聚馬來酸酐1-2份、氫化棕櫚油1-2份、六羥甲基三聚氰胺六甲醚1-2份、硫化豬油0.5-1份、馬來酸酐接枝相容劑0.5-1份、制粉助劑15-20份、甘油50-100份、抑菌處理劑50-100份、水100-150份。
其制備方法包括如下步驟：
(1)羽絨纖維預(yù)處理：將羽絨纖維浸沒于抑菌處理劑，10min后撈出，再利用微波處理器微波處理5min，然后水洗兩次，并于70-75℃環(huán)境中緩慢烘干，即完成羽絨纖維的預(yù)處理；
(2)羽絨纖維改性處理：向經(jīng)預(yù)處理后的羽絨纖維中加入甘油、聚乙烯醇樹脂、陽離子聚丙烯酰胺和馬來酸酐接枝相容劑，充分混合后利用微波處理器微波處理5min，轉(zhuǎn)入0-5℃環(huán)境中靜置30min后繼續(xù)微波處理5min，微波處理結(jié)束后以5℃/min的降溫速度降溫至45-50℃，再加入水，充分混合后于-5-0℃環(huán)境中靜置2h，過300目篩，并水洗兩次，所得濾渣于70-75℃環(huán)境中緩慢烘干，即得改性羽絨纖維；
(3)復(fù)合膜成型主料制備：將改性羽絨纖維和大豆蛋白纖維充分混合，并均勻噴入制粉助劑，所得混合物送入冷凍干燥機中，干燥所得固體經(jīng)超微粉碎機制成微粉，再經(jīng)納米球磨機研磨成納米粉末，向所得納米粉末中加入N-羥甲基丙烯酰胺和雙丙酮丙烯酰胺，并以5℃/min的升溫速度升溫至120-125℃保溫混合15min，即得復(fù)合膜成型主料；
(4)復(fù)合膜成型輔料制備：向海泡石纖維中加入氫化松香季戊四醇酯、水解聚馬來酸酐、氫化棕櫚油、六羥甲基三聚氰胺六甲醚和硫化豬油，并以5℃/min的升溫速度升溫至120-125℃保溫混合15min，轉(zhuǎn)入5-10℃環(huán)境中靜置1h后再次以5℃/min的升溫速度升溫至120-125℃保溫混合15min，即得復(fù)合膜成型輔料；
(5)復(fù)合膜成型：向雙螺桿擠出機中加入復(fù)合膜成型主料和復(fù)合膜成型輔料，經(jīng)共混擠出、拉伸后制得羽毛角蛋白復(fù)合膜，控制擠出溫度在170-180℃。
所述抑菌處理劑由如下重量份數(shù)的原料制成：聚氧化乙烯5-10份、茶籽粉1-2份、聚二甲基二烯丙基氯化銨0.5-1份、納米二氧化鈦0.3-0.5份、偏釩酸銨0.1-0.3份、N-乙烯基吡咯烷酮0.05-0.1份、雙三氟甲烷磺酰亞胺0.05-0.1份、水50-100份，其制備方法為：向水中加入茶籽粉，并利用功率1.5kW磨漿機反復(fù)磨漿三次，過300目篩，向所得濾液中加入聚氧化乙烯和納米二氧化鈦，升溫至回流狀態(tài)保溫混合30min，再加入聚二甲基二烯丙基氯化銨和雙三氟甲烷磺酰亞胺，繼續(xù)回流保溫混合10min，待自然冷卻至室溫后加入偏釩酸銨和N-乙烯基吡咯烷酮，混合使其完全溶解，即得抑菌防螨處理劑。
上述抑菌防螨處理劑在茶籽粉的作用下實現(xiàn)納米二氧化鈦對聚氧化乙烯的表面改性，并輔以其他助劑制得效果顯著的抑菌防螨處理劑。
所述制粉助劑是由羥乙基纖維素-聚丙烯酸鈉接枝共聚物協(xié)以聚合硫酸鋁配制成的水溶液，其制備方法為：向10-15份水中加入5-10份羥乙基纖維素-聚丙烯酸鈉接枝共聚物，升溫至回流狀態(tài)保溫混合10min，然后加入0.5-1份聚合硫酸鋁，繼續(xù)回流保溫混合5min，并自然冷卻至室溫，即得制粉助劑。
上述制粉助劑的使用，通過降低改性羽絨纖維和大豆蛋白纖維之間的表面張力來促使其形成均勻粉末，實現(xiàn)纖維由片狀轉(zhuǎn)化成粉末形式。
本發(fā)明的有益效果是：
(1)通過抑菌處理劑并在微波協(xié)助下進行羽絨纖維的預(yù)處理，顯著提高對羽絨纖維的抑菌處理效果，微波處理促進抑菌處理劑向羽絨纖維內(nèi)部的滲透；
(2)通過對羽絨纖維的改性處理，在保證其柔軟性和可生物降解性的基礎(chǔ)上使其具有優(yōu)異的力學(xué)性能；
(3)通過羽絨纖維與大豆蛋白纖維的復(fù)合，使所制復(fù)合膜兼具羽絨角蛋白和大豆蛋白的優(yōu)異特性，進一步增強其可生物降解性和力學(xué)性能；
(4)通過復(fù)合過程中N-羥甲基丙烯酰胺和雙丙酮丙烯酰胺的使用，促進羽絨角蛋白和大豆蛋白的共混相容，從而協(xié)同發(fā)揮成膜性，使所制復(fù)合膜能夠用于制成生物降解塑料或包裝材料。
具體實施方式：
為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。
實施例1
(1)羽絨纖維預(yù)處理：將35g羽絨纖維浸沒于100g抑菌處理劑，10min后撈出，再利用微波處理器微波處理5min，然后水洗兩次，并于70-75℃環(huán)境中緩慢烘干，即完成羽絨纖維的預(yù)處理；
(2)羽絨纖維改性處理：向經(jīng)預(yù)處理后的羽絨纖維中加入80g甘油、5g聚乙烯醇樹脂、3g陽離子聚丙烯酰胺和0.5g馬來酸酐接枝相容劑，充分混合后利用微波處理器微波處理5min，轉(zhuǎn)入0-5℃環(huán)境中靜置30min后繼續(xù)微波處理5min，微波處理結(jié)束后以5℃/min的降溫速度降溫至45-50℃，再加入150g水，充分混合后于-5-0℃環(huán)境中靜置2h，過300目篩，并水洗兩次，所得濾渣于70-75℃環(huán)境中緩慢烘干，即得改性羽絨纖維；
(3)復(fù)合膜成型主料制備：將改性羽絨纖維和10g大豆蛋白纖維充分混合，并均勻噴入15g制粉助劑，所得混合物送入冷凍干燥機中，干燥所得固體經(jīng)超微粉碎機制成微粉，再經(jīng)納米球磨機研磨成納米粉末，向所得納米粉末中加入2g N-羥甲基丙烯酰胺和2g雙丙酮丙烯酰胺，并以5℃/min的升溫速度升溫至120-125℃保溫混合15min，即得復(fù)合膜成型主料；
(4)復(fù)合膜成型輔料制備：向2g海泡石纖維中加入2g氫化松香季戊四醇酯、1g水解聚馬來酸酐、1g氫化棕櫚油、1g六羥甲基三聚氰胺六甲醚和0.5g硫化豬油，并以5℃/min的升溫速度升溫至120-125℃保溫混合15min，轉(zhuǎn)入5-10℃環(huán)境中靜置1h后再次以5℃/min的升溫速度升溫至120-125℃保溫混合15min，即得復(fù)合膜成型輔料；
(5)復(fù)合膜成型：向雙螺桿擠出機中加入復(fù)合膜成型主料和復(fù)合膜成型輔料，經(jīng)共混擠出、拉伸后制得羽毛角蛋白復(fù)合膜，控制擠出溫度在170-180℃。
抑菌處理劑的制備：向60g水中加入1g茶籽粉，并利用功率1.5kW磨漿機反復(fù)磨漿三次，過300目篩，向所得濾液中加入8g聚氧化乙烯和0.5g納米二氧化鈦，升溫至回流狀態(tài)保溫混合30min，再加入0.5g聚二甲基二烯丙基氯化銨和0.05g雙三氟甲烷磺酰亞胺，繼續(xù)回流保溫混合10min，待自然冷卻至室溫后加入0.15g偏釩酸銨和0.05g N-乙烯基吡咯烷酮，混合使其完全溶解，即得抑菌防螨處理劑。
制粉助劑的制備：向15g水中加入5g羥乙基纖維素-聚丙烯酸鈉接枝共聚物，升溫至回流狀態(tài)保溫混合10min，然后加入0.5g聚合硫酸鋁，繼續(xù)回流保溫混合5min，并自然冷卻至室溫，即得制粉助劑。
實施例2
(1)羽絨纖維預(yù)處理：將40g羽絨纖維浸沒于100g抑菌處理劑，10min后撈出，再利用微波處理器微波處理5min，然后水洗兩次，并于70-75℃環(huán)境中緩慢烘干，即完成羽絨纖維的預(yù)處理；
(2)羽絨纖維改性處理：向經(jīng)預(yù)處理后的羽絨纖維中加入80g甘油、5g聚乙烯醇樹脂、5g陽離子聚丙烯酰胺和0.5g馬來酸酐接枝相容劑，充分混合后利用微波處理器微波處理5min，轉(zhuǎn)入0-5℃環(huán)境中靜置30min后繼續(xù)微波處理5min，微波處理結(jié)束后以5℃/min的降溫速度降溫至45-50℃，再加入150g水，充分混合后于-5-0℃環(huán)境中靜置2h，過300目篩，并水洗兩次，所得濾渣于70-75℃環(huán)境中緩慢烘干，即得改性羽絨纖維；
(3)復(fù)合膜成型主料制備：將改性羽絨纖維和15g大豆蛋白纖維充分混合，并均勻噴入15g制粉助劑，所得混合物送入冷凍干燥機中，干燥所得固體經(jīng)超微粉碎機制成微粉，再經(jīng)納米球磨機研磨成納米粉末，向所得納米粉末中加入3g N-羥甲基丙烯酰胺和1g雙丙酮丙烯酰胺，并以5℃/min的升溫速度升溫至120-125℃保溫混合15min，即得復(fù)合膜成型主料；
(4)復(fù)合膜成型輔料制備：向2g海泡石纖維中加入2g氫化松香季戊四醇酯、2g水解聚馬來酸酐、1g氫化棕櫚油、1g六羥甲基三聚氰胺六甲醚和0.5g硫化豬油，并以5℃/min的升溫速度升溫至120-125℃保溫混合15min，轉(zhuǎn)入5-10℃環(huán)境中靜置1h后再次以5℃/min的升溫速度升溫至120-125℃保溫混合15min，即得復(fù)合膜成型輔料；
(5)復(fù)合膜成型：向雙螺桿擠出機中加入復(fù)合膜成型主料和復(fù)合膜成型輔料，經(jīng)共混擠出、拉伸后制得羽毛角蛋白復(fù)合膜，控制擠出溫度在170-180℃。
抑菌處理劑的制備：向80g水中加入2g茶籽粉，并利用功率1.5kW磨漿機反復(fù)磨漿三次，過300目篩，向所得濾液中加入10g聚氧化乙烯和0.5g納米二氧化鈦，升溫至回流狀態(tài)保溫混合30min，再加入0.5g聚二甲基二烯丙基氯化銨和0.1g雙三氟甲烷磺酰亞胺，繼續(xù)回流保溫混合10min，待自然冷卻至室溫后加入0.3g偏釩酸銨和0.05g N-乙烯基吡咯烷酮，混合使其完全溶解，即得抑菌防螨處理劑。
制粉助劑的制備：向15g水中加入5g羥乙基纖維素-聚丙烯酸鈉接枝共聚物，升溫至回流狀態(tài)保溫混合10min，然后加入0.5g聚合硫酸鋁，繼續(xù)回流保溫混合5min，并自然冷卻至室溫，即得制粉助劑。
對照例1
(1)羽絨纖維改性處理：向40g羽絨纖維中加入80g甘油、5g聚乙烯醇樹脂、5g陽離子聚丙烯酰胺和0.5g馬來酸酐接枝相容劑，充分混合后利用微波處理器微波處理5min，轉(zhuǎn)入0-5℃環(huán)境中靜置30min后繼續(xù)微波處理5min，微波處理結(jié)束后以5℃/min的降溫速度降溫至45-50℃，再加入150g水，充分混合后于-5-0℃環(huán)境中靜置2h，過300目篩，并水洗兩次，所得濾渣于70-75℃環(huán)境中緩慢烘干，即得改性羽絨纖維；
(2)復(fù)合膜成型主料制備：將改性羽絨纖維和15g大豆蛋白纖維充分混合，并均勻噴入15g制粉助劑，所得混合物送入冷凍干燥機中，干燥所得固體經(jīng)超微粉碎機制成微粉，再經(jīng)納米球磨機研磨成納米粉末，向所得納米粉末中加入3g N-羥甲基丙烯酰胺和1g雙丙酮丙烯酰胺，并以5℃/min的升溫速度升溫至120-125℃保溫混合15min，即得復(fù)合膜成型主料；
(3)復(fù)合膜成型輔料制備：向2g海泡石纖維中加入2g氫化松香季戊四醇酯、2g水解聚馬來酸酐、1g氫化棕櫚油、1g六羥甲基三聚氰胺六甲醚和0.5g硫化豬油，并以5℃/min的升溫速度升溫至120-125℃保溫混合15min，轉(zhuǎn)入5-10℃環(huán)境中靜置1h后再次以5℃/min的升溫速度升溫至120-125℃保溫混合15min，即得復(fù)合膜成型輔料；
(4)復(fù)合膜成型：向雙螺桿擠出機中加入復(fù)合膜成型主料和復(fù)合膜成型輔料，經(jīng)共混擠出、拉伸后制得羽毛角蛋白復(fù)合膜，控制擠出溫度在170-180℃。
制粉助劑的制備：向15g水中加入5g羥乙基纖維素-聚丙烯酸鈉接枝共聚物，升溫至回流狀態(tài)保溫混合10min，然后加入0.5g聚合硫酸鋁，繼續(xù)回流保溫混合5min，并自然冷卻至室溫，即得制粉助劑。
對照例2
(1)復(fù)合膜成型主料制備：將40g羽絨纖維和15g大豆蛋白纖維充分混合，并均勻噴入15g制粉助劑，所得混合物送入冷凍干燥機中，干燥所得固體經(jīng)超微粉碎機制成微粉，再經(jīng)納米球磨機研磨成納米粉末，向所得納米粉末中加入3g N-羥甲基丙烯酰胺和1g雙丙酮丙烯酰胺，并以5℃/min的升溫速度升溫至120-125℃保溫混合15min，即得復(fù)合膜成型主料；
(2)復(fù)合膜成型輔料制備：向2g海泡石纖維中加入2g氫化松香季戊四醇酯、2g水解聚馬來酸酐、1g氫化棕櫚油、1g六羥甲基三聚氰胺六甲醚和0.5g硫化豬油，并以5℃/min的升溫速度升溫至120-125℃保溫混合15min，轉(zhuǎn)入5-10℃環(huán)境中靜置1h后再次以5℃/min的升溫速度升溫至120-125℃保溫混合15min，即得復(fù)合膜成型輔料；
(3)復(fù)合膜成型：向雙螺桿擠出機中加入復(fù)合膜成型主料和復(fù)合膜成型輔料，經(jīng)共混擠出、拉伸后制得羽毛角蛋白復(fù)合膜，控制擠出溫度在170-180℃。
制粉助劑的制備：向15g水中加入5g羥乙基纖維素-聚丙烯酸鈉接枝共聚物，升溫至回流狀態(tài)保溫混合10min，然后加入0.5g聚合硫酸鋁，繼續(xù)回流保溫混合5min，并自然冷卻至室溫，即得制粉助劑。
對照例3
(1)復(fù)合膜成型主料制備：將40g羽絨纖維和15g大豆蛋白纖維充分混合，并均勻噴入15g制粉助劑，所得混合物送入冷凍干燥機中，干燥所得固體經(jīng)超微粉碎機制成微粉，再經(jīng)納米球磨機研磨成納米粉末，即得復(fù)合膜成型主料；
(2)復(fù)合膜成型輔料制備：向2g海泡石纖維中加入2g氫化松香季戊四醇酯、2g水解聚馬來酸酐、1g氫化棕櫚油、1g六羥甲基三聚氰胺六甲醚和0.5g硫化豬油，并以5℃/min的升溫速度升溫至120-125℃保溫混合15min，轉(zhuǎn)入5-10℃環(huán)境中靜置1h后再次以5℃/min的升溫速度升溫至120-125℃保溫混合15min，即得復(fù)合膜成型輔料；
(3)復(fù)合膜成型：向雙螺桿擠出機中加入復(fù)合膜成型主料和復(fù)合膜成型輔料，經(jīng)共混擠出、拉伸后制得羽毛角蛋白復(fù)合膜，控制擠出溫度在170-180℃。
制粉助劑的制備：向15g水中加入5g羥乙基纖維素-聚丙烯酸鈉接枝共聚物，升溫至回流狀態(tài)保溫混合10min，然后加入0.5g聚合硫酸鋁，繼續(xù)回流保溫混合5min，并自然冷卻至室溫，即得制粉助劑。
實施例3
以同批羽絨纖維和大豆蛋白纖維為原料，分別按照實施例1、實施例2、對照例1、對照例2和對照例3所述方法制備羽毛角蛋白復(fù)合膜，并對其中抑菌處理劑的使用效果和所制復(fù)合膜的使用性能進行測定，結(jié)果如表1和表2所示。
表1實施例所用抑菌處理劑的使用效果
表2實施例和對照例所制復(fù)合膜的使用性能
以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。