本發(fā)明屬于發(fā)泡材料，具體涉及一種阻燃型生物質(zhì)大豆蛋白單寧泡沫塑料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、泡沫塑料在建筑裝飾領(lǐng)域應(yīng)用及其廣泛，以聚苯乙烯(eps)泡沫、聚氨酯(pu)泡沫、酚醛泡沫(pf)等等，但上述材料主要原材料均來源于化石基原材料，或存在易燃缺陷。因此，基于材料可持續(xù)發(fā)展的研發(fā)背景，開發(fā)以廉價農(nóng)林生物質(zhì)廢棄資源為基礎(chǔ)的生物質(zhì)泡沫塑料具有重要意義。

2、已有文獻(xiàn)(properties?of?gluten?foams?containing?different?additives[j].industrial?crops?and?products,2020,152,112511)利用麥麩蛋白通過熱發(fā)泡方式制備了一種多孔性泡沫塑料，該報(bào)道利用了碳酸鈣在熱作用下分解成的二氧化碳為發(fā)泡劑；專利(zl?201610375163.7)以小麥醇溶蛋白和殼聚糖為原料，通過京尼平為交聯(lián)制備了一種以生物交聯(lián)劑交聯(lián)蛋白制備多孔材料，主要應(yīng)用于生物催化、化工、醫(yī)學(xué)、食品等領(lǐng)域；專利(zl?201710954400.x)以皂角苷植物蛋白和茶皂素植物蛋白為基礎(chǔ)，復(fù)合系列添加劑，在熱作用下發(fā)生聚合交聯(lián)而制備的一種蛋白泡沫發(fā)泡劑，作為混凝土的添加劑制備泡沫混凝土建筑材料；公開號(cn?113512230a)以小麥面筋蛋白為基礎(chǔ)，通過添加戊二醛或者乙二醛等交聯(lián)劑，采用冷凍干燥的方式制備了一種小麥面筋生物質(zhì)泡沫材料。但可以發(fā)現(xiàn)，未見以大豆蛋白為原材料、生物質(zhì)環(huán)保型交聯(lián)劑為基礎(chǔ)的生物質(zhì)泡沫塑料的相關(guān)報(bào)道，且上述以植物蛋白為基礎(chǔ)的泡沫材料均需要在體系中引入非環(huán)保型交聯(lián)劑，用以保證泡沫材料的成型。

3、另外，直接利用樹皮液化產(chǎn)物進(jìn)行發(fā)泡(zl?201810795287.x)、通過快速機(jī)械攪打方式實(shí)現(xiàn)單寧樹脂發(fā)泡(zl?202010184786.2)、通過蒸汽驅(qū)動實(shí)現(xiàn)單寧樹脂發(fā)泡(zl202211084183.0)等，均報(bào)道了以生物質(zhì)單寧為基礎(chǔ)的泡沫材料類型，但均以單寧-糠醇為基礎(chǔ)體系，在酸催化作用下發(fā)生聚合交聯(lián)，由此給泡沫材料帶來的負(fù)面影響是酸性過強(qiáng)且極易析出，容易造成環(huán)境污染等問題。

4、基于上述泡沫材料研制中所表現(xiàn)出的缺陷：以植物蛋白為基礎(chǔ)的泡沫材料需要引入不環(huán)保甚至有毒交聯(lián)劑，以生物質(zhì)單寧為基礎(chǔ)的泡沫塑料均是在強(qiáng)酸性條件下制備，存在酸析出污染環(huán)境風(fēng)險，且其后續(xù)應(yīng)用領(lǐng)域受到極大阻礙。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供了一種阻燃型生物質(zhì)大豆蛋白單寧泡沫塑料及其制備方法和應(yīng)用。在堿性環(huán)境條件下制備出一種環(huán)保、低廉，且具有優(yōu)異力學(xué)性能和產(chǎn)業(yè)化前景的生物質(zhì)泡沫塑料。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

3、本發(fā)明的第一目的是提供一種阻燃型生物質(zhì)大豆蛋白單寧泡沫塑料的制備方法，包括以下步驟：

4、s1、配置10％-30％氫氧化鈉和10％-30％植酸鈉溶液，備用；

5、s2、將大豆蛋白、單寧源及蒸餾水混合均勻，得第一混合溶液；所述單寧源為楊梅栲膠、橡椀栲膠或含羞草單寧中的任一種；

6、s3、將所述第一混合溶液將入步驟s1所述的氫氧化鈉溶液、植酸鈉溶液，機(jī)械攪拌混合均勻，得第二混合溶液；

7、s4、將tween-80加入到所述第二混合溶液中，高速攪打使其發(fā)泡，得液體泡沫；

8、s5、將步驟s4得到的液體泡沫倒入模具中并冷凍干燥，干燥24-48h，即得到生物質(zhì)大豆蛋白單寧泡沫塑料。

9、進(jìn)一步的，所述大豆蛋白為脫脂蛋白或分離蛋白，所述大豆蛋白中的蛋白質(zhì)量含量不低于45％。

10、進(jìn)一步的，所述單寧源中的單寧含量不低于66％。

11、進(jìn)一步的，所述大豆蛋白與單寧源的質(zhì)量比1：(0.07～0.47)。

12、進(jìn)一步的，所述大豆蛋白與植酸鈉的質(zhì)量比為1：(0.07～1.5)。

13、進(jìn)一步的，所述tween-80，加入量為大豆蛋白質(zhì)量的2-12％。

14、進(jìn)一步的，步驟s3中，所述機(jī)械攪拌的轉(zhuǎn)速為900-1400r/min。

15、本發(fā)明的第二目的是提供采用上述的制備方法制備得到的生物質(zhì)大豆蛋白單寧泡沫塑料。

16、本發(fā)明的第三目的是提供一種阻燃產(chǎn)品，包含上述的生物質(zhì)大豆蛋白單寧泡沫塑料。

17、與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是：

18、(1)本發(fā)明提出了一種阻燃型生物質(zhì)大豆蛋白單寧泡沫塑料及其制備方法，該泡沫塑料是大豆蛋白為基礎(chǔ)，以生物質(zhì)單寧、植酸鈉為大豆蛋白交聯(lián)劑，通過親核加成反應(yīng)形成共價交聯(lián)，并以離子鍵和氫鍵結(jié)合輔助形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。與現(xiàn)有其他類型植物蛋白泡沫塑料或材料相比，本發(fā)明方案中原材料生物質(zhì)材料添加比例高；與現(xiàn)有單寧糠醇為基礎(chǔ)的泡沫材料相比，該發(fā)明產(chǎn)品制備過程無需使用酸催化劑，進(jìn)而不存在酸析出造成環(huán)境污染問題，且其堿性屬性為其應(yīng)用領(lǐng)域(水污染治理等)拓展提供了基本條件；該發(fā)明產(chǎn)品中所添加的植酸鈉在體系中起到雙重作用，一是其特有的基團(tuán)與大豆蛋白活性基團(tuán)之間形成穩(wěn)定交聯(lián)，二是其所含磷元素為泡沫材料提供了極為優(yōu)異的阻燃特性，無需添加額外的阻燃劑；與現(xiàn)有應(yīng)用于建筑材料領(lǐng)域的植物蛋白相關(guān)泡沫產(chǎn)品相比，該發(fā)明產(chǎn)品具有生物質(zhì)原材料比例高、制備簡便、輕質(zhì)且阻燃的優(yōu)勢，且可直接作為建筑墻體填充材料使用。結(jié)合該發(fā)明產(chǎn)品優(yōu)勢可以得出其在建筑裝飾領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊；

19、(2)本發(fā)明提供的生物質(zhì)大豆蛋白單寧泡沫塑料技術(shù)方案所采用的主要原材料均來源于農(nóng)林業(yè)加工剩余產(chǎn)物，相比其他類型的植物蛋白，大豆蛋白具有更豐富的來源、價格更低。相比而言，本發(fā)明提出的以生物質(zhì)單寧、植酸鈉為大豆蛋白交聯(lián)劑，通過親核加成反應(yīng)形成共價交聯(lián)，并以離子鍵和氫鍵結(jié)合輔助形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，且本發(fā)明方案中原材料生物質(zhì)占有比例高。另外，植酸鈉成分的添加為泡沫材料帶來了額外的阻燃性能，拓展了其應(yīng)用領(lǐng)域。

技術(shù)特征：

1.一種阻燃型生物質(zhì)大豆蛋白單寧泡沫塑料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述大豆蛋白為脫脂蛋白或分離蛋白，所述大豆蛋白中的蛋白質(zhì)量含量不低于45％。

3.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述單寧源中的單寧含量不低于66％。

4.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述大豆蛋白與單寧源的質(zhì)量比1：(0.07～0.47)。

5.如權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述大豆蛋白與植酸鈉的質(zhì)量比為1：(0.07～1.5)。

6.如權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述大豆蛋白與氫氧化鈉的質(zhì)量比為1：(0.07～1)。

7.如權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述tween-80，加入量為大豆蛋白質(zhì)量的2～12％。

8.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟s3中，所述機(jī)械攪拌的轉(zhuǎn)速為900-1400r/min。

9.一種采用如權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的制備方法制備得到的生物質(zhì)大豆蛋白單寧泡沫塑料。

10.一種阻燃產(chǎn)品，其特征在于，包含如權(quán)利要求9所述的生物質(zhì)大豆蛋白單寧泡沫塑料。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及發(fā)泡材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種阻燃型生物質(zhì)大豆蛋白單寧泡沫塑料及其制備方法和應(yīng)用，具體是將農(nóng)林加工剩余物大豆餅粕蛋白、單寧和水混合均勻，隨后加入氫氧化鈉和植酸鈉溶液，繼續(xù)低速混合均勻，然后將一定量Tween?80加入混合體系中，室溫?cái)嚧蚴蛊浒l(fā)泡，隨后經(jīng)冷凍干燥即可獲得生物質(zhì)大豆蛋白基泡沫塑料。采用本方法發(fā)明得到的多孔泡沫塑料，具有原材料成本低、來源廣的優(yōu)勢，且屬于一種阻燃型泡沫塑料，在建筑裝飾領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。

技術(shù)研發(fā)人員：陳新義,吳海柱,周曉劍,賀磊,黃慧,楊正勇,閆實(shí),杜官本
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西南林業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2