苎麻纤维增强大豆塑料复合材料的研究——文献综述

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1、苎麻纤维增强大豆塑料复合材料的研究——文献综述杨莲敏N0708042221.大豆塑料概述1.1大豆及大豆蛋白塑料大豆为豆科植物大豆的成熟种子，是我国仅次于水稻、小麦和玉米的重要粮食作物，也是世界上最重要的油料和高蛋白作物，在国家粮食战略安全和国际农产品贸易中占有重要的地位[1]。大豆中含有丰富的蛋白质和脂肪，可直接食用，也可用于榨取油料及制成各种副食品，如豆腐、豆浆、豆腐皮等。蛋白质可制塑料、药品等。蛋白质是氨基酸以肤键(一C于NH)相连接形成的高分子常见的氨基酸有二十余种，大豆蛋白质中富含各种氨基酸，其中单氨基双梭基

2、的天门冬氨酸、谷氨酸和双氨基单梭基的精氨酸含量较多。蛋白质一般可分为两大类:一类是不溶于水的纤维状蛋白质；一类是能溶于水、酸、碱或盐溶液的球状蛋白质。大豆中的大豆蛋白主要由2S(占8%)、7S(占35%)、11S(占52%)、及15S(占5%)等四种球蛋白组成。球状蛋白质的分子形状是一团团球状的，它们的多肤链自身扭曲折叠成特有的球形。在折叠时，分子内某些基团之间通过氢键、二硫键或范德华引力相互作用着。分子中的疏水基团(如烃基等)分布在球形内部，而亲水基团(如一OH、一HN:、一HS、一C0H0等)分布在球形表面。因此，

3、球状蛋白质的水溶性比较大。大豆蛋白塑料是可完全生物降解材料，在土壤或海洋中可降解成二氧化碳、水和低分子含氮物。大豆蛋白质成本低，来源丰富，逐渐被广泛的使用。利用大豆蛋白制备出的塑料是一种可完全生物降解的天然产物塑料，且与其他植物蛋白塑料相比，它具有易加工，性能稳定，耐水性好等特点，而且使用后可用来增肥土壤或加工成动物饲料达到再利用[2]。在21世纪这个提倡环保节能的时代，发展大豆蛋白塑料是解决塑料废弃物对环境污染以及缓解石油资源短缺可能的有效途径。1.2大豆蛋白塑料的制备在制备大豆蛋白塑料过程中，为了改善其性能，我们对

4、它进行改性。针对加工性能的改性可以有很多种方法，如增塑、润滑和改性等，水和甘油等多羟基醇类对蛋白质、淀粉等天然高分子有很好的增塑作用，能够显著改善蛋白质的加工性能[3]。（1）水对大豆蛋白塑料的作用。水对包括大豆蛋白质在内的天然高分子材料有着广泛的、深远的影响：①大量的水（水/SPI≥4）可以成为大豆蛋白质的良好的溶剂，在这样的溶液中可以对大豆蛋白塑料进行酸调、交联等改性；②适量的水可以成为大豆蛋白粉在加工过程中的良好增塑剂，它可以极大地改善大豆蛋白塑料的加工性能，使之能够在较低的温度下顺利挤出或模压成片，相应地改变着

5、材料的力学性能；③少量的水在适当改善材料的加工性的同时，又显著地影响材料的力学性能和动态力学性能，同时又影响着材料玻璃化转变温度、内部形貌结构和蠕变性能。（2）甘油等多羟基醇对大豆蛋白塑料的增塑作用。甘油对大豆蛋白这类生物高分子有普遍的增塑作用。这方面的研究最多，甘油是相当有效的一类增塑剂，而且它对蛋白质塑料的作用，不仅体现在其对加工性能的改进上，而且对材料的力学性能、动态力学性能、热性能和吸水性能，以及断面形貌等方面有一系列的影响。甘油是最常用增塑剂，它的影响主要表现在使材料的断裂伸长率提高，拉伸强度和杨氏模量降低。

6、甘油的加入导致大豆蛋白质分子间的排列和相互作用更加紧密，因此水吸收量也会随甘油含量的增加而下降；甘油含量的增加同样会影响到材料断面的形貌，使之变得更光滑。除了甘油以外，乙二醇，山梨醇，乙烯基乙二醇等多羟基醇均可有效地提高大豆蛋白塑料的韧性，它们的增塑原理与甘油相似。尿素可以破坏大豆蛋白质分子内氢键，使其空间结构解体，分子链充分展开，同时尿素作为增塑剂，可以提高大豆蛋白质塑料的熔体流动速率[4]。汪浩[5]等研究发现水和甘油也可以共用来增塑大豆塑料。大豆蛋白塑料的耐水性是决定其使用的重要指标，针对材料的吸水性能的改性方法

7、有：（1）酸调改性。大豆蛋白质在水溶液中是两性离子，在其等电点（pH值4.5）蛋白质分子本身具有最低的自由电荷，分子自身容易相互聚集，并从水溶液中沉淀出来，其水合度也达到最低。利用这一特点，用各种酸改性蛋白质，研究制得的塑料样片在吸水性能上的变化。调节pH值的酸有盐酸、硫酸、醋酸、丙酸、磷酸和柠檬酸等。酸调工艺为：①在蛋白质的水溶液中，加入酸调节至蛋白质的等电点，然后制取蛋白粉；②用添加酸的水溶液代替水作增塑剂直接加入蛋白粉中。前者可使样片的吸水量从大于100％降到32％，后者仅使吸水量由99％下降到83％，前者明显好

8、于后者。经过酸性试剂改性，大豆蛋白质塑料的流变性、韧性和耐水性均得到很大提高，使得大豆蛋白质塑料在适应多种加工方式的同时还具备一定的使用性能[6]。（2）交联剂改性。大豆蛋白质含有许多反应基团（-NH-,-OH，-SH）易于发生交联反应，还有自身存在的二硫键的交联。交联导致更大的分子聚集，伴有分子量的增加、溶解度的降低和可塑性的下