本發(fā)明涉及生物基高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種疏水微生物蛋白質(zhì)/聚烯烴復(fù)合材料及制備方法。
背景技術(shù)：
塑料制品己被廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟的各個部門，這主要是由于其具有重量輕、機械性能良好、耐水耐化學(xué)腐蝕、外形美觀、制造安裝方便以及價格低廉等優(yōu)點；據(jù)統(tǒng)計，每年世界的塑料總產(chǎn)量近1億噸，這大約占三大合成材料總量的75％以上，與鋼鐵的體積產(chǎn)量比達(dá)到92％。然而，隨著石油、煤炭等不可再生資源被大力開采和使用，同時又缺乏有效的回收與處理系統(tǒng)、相關(guān)的專項管理法規(guī)及經(jīng)濟政策，致使“白色污染”成為世界性的環(huán)境保護和社會問題。因此，人們開始尋求可持續(xù)發(fā)展，對環(huán)境友好的材料來替代石油基材料。重新審視和重視對天然資源以及生物資源的研究與開發(fā)已經(jīng)成為世界各國的共同使命。美國能源部(DOE)預(yù)計至2020年，基于天然植物資源生產(chǎn)的基本化學(xué)結(jié)構(gòu)材料要占10％，且到2050年占比要提高到50％。
治理“白色污染”的一條有效途徑是開發(fā)可生物降解塑料，它能從根源上解決問題，因此越來越受重視?？缮锝到馑芰显谑褂脮r具有優(yōu)良性能，廢棄后又能被微生物完全分解，最終被分解成對自然界中碳素循環(huán)的一個組成部分的高分子材料。其優(yōu)點主要有：可通過堆肥，最終回歸大地；減少隨意丟棄對野生動物造成的危害；分解時體積逐漸減小，減輕垃圾填埋場的壓力；焚燒時發(fā)熱量低，對環(huán)境和人類的危害小。然而真正意義的可降解塑料如聚乳酸(PLA)、聚羥基脂肪酸酯(PHAs)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)和聚己二酸/對苯二甲酸丁二酯(PBAT)等價格較貴且性能較傳統(tǒng)聚烯烴，如聚丙烯和聚乙烯有一定差距，限制了其大規(guī)模開發(fā)和應(yīng)用。
近年來，基于天然高分子材料領(lǐng)域的研究及應(yīng)用正在蓬勃開展，用天然高分子材料填充改性高分子材料制備得到部分降解的復(fù)合材料受到世界各國的重視，該方法符合資源節(jié)約、成本經(jīng)濟、環(huán)境保護的理念。眾所周知，天然高分子種類繁多，來源廣泛，應(yīng)用廣泛，主要包括纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、殼聚糖、甲殼素、淀粉、蛋白質(zhì)以及天然橡膠等。其中，微生物蛋白質(zhì)分為植物蛋白質(zhì)、動物蛋白質(zhì)和微生物蛋白質(zhì)等。由于微生物蛋白質(zhì)材料無污染，可降解，在高溫剪切的加工條件下，具備良好的機械性能，近年來改性微生物蛋白質(zhì)成為可降解材料領(lǐng)域的研究熱點。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是提供一種制備疏水微生物蛋白質(zhì)/聚烯烴復(fù)合材的方法。疏水微生物蛋白質(zhì)與聚烯烴熔融共混后得到的新型熱塑性復(fù)合材料加工性能良好，具備較好的抗水性、抗菌、環(huán)保等特點，從而有效減少傳統(tǒng)石油基材料的使用量，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。
為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
一種疏水微生物蛋白質(zhì)/聚烯烴復(fù)合材料，所含原料及各原料的重量份數(shù)為：疏水微生物蛋白質(zhì)40～70份，聚烯烴30～60份，潤滑劑1～5份，抗氧化劑0.1～0.5份，氣味吸附劑1～3份；所述的疏水微生物蛋白質(zhì)是將原核細(xì)胞微生物蛋白、真核細(xì)胞微生物蛋白中的一種或兩種蛋白質(zhì)原料干燥，使得含水率為0.5％，加入3倍質(zhì)量的甲苯溶劑，5％質(zhì)量的四丁基溴化銨催化劑，于110℃，200轉(zhuǎn)速/分鐘攪拌下，逐步加入20％質(zhì)量的含有環(huán)氧活性基團和疏水側(cè)鏈的改性單體，回流反應(yīng)5小時，用丙酮充分洗滌，干燥后得到。
所述的聚烯烴為低密度聚乙烯、線性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、均聚聚丙烯、共聚聚丙烯中的一種或多種。
所述的潤滑劑為硬脂酸、硬脂酸鋅、聚乙烯蠟、乙撐雙硬脂酸酰胺中的一種或多種。
所述的抗氧化劑為Irganox 1010、Irganox 168、Irganox 1076中的一種或多種。
所述的氣味吸附劑為硅藻土、活性炭、分子篩中的一種或多種。
制備方法如下：
1)將疏水微生物蛋白質(zhì)40～70份，潤滑劑1～5份，抗氧化劑0.1～0.5份，氣味吸附劑1～3份，置于高速攪拌機中充分?jǐn)嚢?0～30分鐘；
2)將聚烯烴30～60份，加入到上述混合物中，置于高速攪拌機中充分?jǐn)嚢?0～30分鐘；
3)將上述混合均勻的混合物置于40～80℃下干燥6～12小時；
4)通過同向雙螺桿擠出機擠出造粒，制得所述疏水微生物蛋白質(zhì)/聚烯烴復(fù)合材料；熔融共混溫度為100～190℃，螺桿轉(zhuǎn)速為100～600轉(zhuǎn)/分鐘。
本發(fā)明有益的技術(shù)效果在于：1)本發(fā)明的天然大分子微生物蛋白質(zhì)來源豐富，應(yīng)用于復(fù)合材料中可生物降解；2)本發(fā)明可以減少石油基材料的使用，有利于保護生態(tài)環(huán)境；3)本發(fā)明的疏水微生物蛋白質(zhì)與聚烯烴復(fù)合材料具有較好的相容性；4)本發(fā)明的疏水微生物蛋白質(zhì)/聚烯烴復(fù)合材料具有優(yōu)異的抑菌效果，不需要額外添加化學(xué)抗菌劑。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進行具體說明。
實施例1
一種疏水微生物蛋白質(zhì)/聚烯烴復(fù)合材料，制備方法如下：
取疏水酵母蛋白質(zhì)(蛋白質(zhì)含量46.4％)500g，硬脂酸50g，硅藻土30g，Irganox1010 5g置于高速攪拌機中充分?jǐn)嚢?0分鐘，再加入線性低密度聚乙烯500g，充分?jǐn)嚢?0分鐘，混合物通過同向雙螺桿擠出機(螺桿直徑26mm，L/D＝46)擠出造粒，制得所述疏水微生物蛋白質(zhì)/線性低密度聚乙烯復(fù)合材料；熔融共混溫度為100℃，120℃，150℃，180℃，180℃，180℃，180℃，170℃，螺桿轉(zhuǎn)速為300轉(zhuǎn)/分鐘。將上述得到的疏水微生物蛋白質(zhì)/線性低密度聚乙烯復(fù)合材料，放入到10MPa、180℃的平板硫化機內(nèi)熱壓3分鐘，冷卻室溫取出片材，制成標(biāo)準(zhǔn)啞鈴樣條。測得材料的拉伸強度為27.3MPa，斷裂伸長率為230％。
實施例2
一種疏水微生物蛋白質(zhì)/聚烯烴復(fù)合材料，制備方法如下：
取疏水藍(lán)細(xì)菌蛋白質(zhì)(蛋白質(zhì)含量38.7％)400g，硬脂酸23g，聚乙烯蠟27g，活性炭30g，Irganox 1010 5g置于高速攪拌機中充分?jǐn)嚢?0分鐘，再加入線性低密度聚乙烯600g，充分?jǐn)嚢?0分鐘，混合物通過同向雙螺桿擠出機(螺桿直徑26mm，L/D＝46)擠出造粒，制得所述疏水微生物蛋白質(zhì)/線性低密度聚乙烯復(fù)合材料；熔融共混溫度為100℃，120℃，150℃，180℃，180℃，180℃，180℃，170℃，螺桿轉(zhuǎn)速為300轉(zhuǎn)/分鐘。將上述得到的疏水微生物蛋白質(zhì)/線性低密度聚乙烯復(fù)合材料，放入到10MPa、180℃的平板硫化機內(nèi)熱壓3分鐘，冷卻室溫取出片材，制成標(biāo)準(zhǔn)啞鈴樣條。測得材料的拉伸強度為32.7MPa，斷裂伸長率為310％。
實施例3
一種疏水微生物蛋白質(zhì)/聚烯烴復(fù)合材料，制備方法如下：
取疏水藍(lán)細(xì)菌蛋白質(zhì)(蛋白質(zhì)含量38.7％)600g，硬脂酸30g，聚乙烯蠟20g，活性炭30g，Irganox 1010 5g置于高速攪拌機中充分?jǐn)嚢?0分鐘，再加入共聚聚丙烯400g，充分?jǐn)嚢?0分鐘，混合物通過同向雙螺桿擠出機(螺桿直徑26mm，L/D＝46)擠出造粒，制得所述疏水微生物蛋白質(zhì)/共聚聚丙烯復(fù)合材料；熔融共混溫度為100℃，140℃，160℃，190℃，190℃，190℃，190℃，180℃，螺桿轉(zhuǎn)速為400轉(zhuǎn)/分鐘。將上述得到的疏水微生物蛋白質(zhì)/共聚聚丙烯復(fù)合材料，放入到10MPa、190℃的平板硫化機內(nèi)熱壓3分鐘，冷卻室溫取出片材，制成標(biāo)準(zhǔn)啞鈴樣條。測得材料的拉伸強度為17.1MPa，斷裂伸長率為53％。