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2020-1-19  星期日
 
 
阳离子大豆蛋白的制备及其在造纸中的应用

类别:国内新闻 发表于:2019-3-5 13:58:49 共被阅读过 107

 

大豆蛋白是将提取过豆油的大豆粕经低温脱溶后得到的副产物,是由近20种氨基酸组成的高聚物,其蛋白质含量在90%以上。大豆分离蛋白是一种循环可再生资源,来源丰富,具有可生物降解性和生物相容性。因此,开发以大豆分离蛋白为基质的新型高分子材料受到极大的关注。

本工作主要研究大豆蛋白的阳离子化改性制备方法,并将其用作纸张增强剂,以提高纸张强度。

实验原料及仪器

实验原料及试剂:大豆蛋白;3--2-羟丙基三甲基氯化铵(CHP-TAC),质量分数69%

实验仪器::全自动定氮仪,ANT-300型;消化炉,KDN-08C型;傅里叶变换红外光谱仪,TENSOR27型;电脑抗张试验机,TTM-500A型;纸张撕裂度仪,ZSE-1000型;电脑测控耐破度仪,DC-KZ300型;纸张耐折度测定仪,KCC101型。

实验原理

由于大豆蛋白自身易形成分子内氢键,发生卷曲和折叠,不易溶于水。因此,将大豆分离蛋白进行阳离子化改性,既保留了大豆分离蛋白的优点,又极大地改善了其水溶性。

改性后的大豆蛋白通常带有正电荷,分子上众多的基团可与纤维表面上的基团形成化学键、氢键,明显提高纸张干湿强度。

大豆蛋白阳离子化

500ml三口烧瓶内加入适量的大豆蛋白,均匀分散在一定浓度的乙醇溶液中,后加入一定浓度的氢氧化钠溶液,水浴加热,搅拌,缓慢升温至40℃,待大豆蛋白全部溶解。在此温度下碱化2h。将阳离子醚化剂3--2-羟丙基三甲基氯化铵置于相同物质的量的氢氧化钠水溶液中,活化10min,加入到碱化后的大豆蛋白中,迅速升温,搅拌,反应一段时间后出料。所得产品溶于水,但不溶于乙醇。将产品用一定量乙醇搅拌洗涤40min,抽滤,重复此步骤三遍后,放入60℃烘箱烘干、研磨,得到粉状阳离子大豆蛋白。

阳离子大豆蛋白对纸张增强性能的影响

1)不同取代度的阳离子大豆蛋白对纸张增强性能的影响

纸张的各项物理强度性能与阳离子大豆蛋白取代度变化一致,均随着取代度的增大呈现上升趋势。这主要是因为取代度增大,有利于提高纤维之间的结合力和细小纤维的留着,从而使得手抄片的物理强度增大。

2)不同阳离子大豆蛋白用量对纸张增强性能的影响

将取代度0.352的阳离子大豆蛋白用作增强剂,按照0.1%-0.5%的用量(相对于绝干纤维的质量,下同)添加于纸浆中,所得手抄片物理强度分析。当用量为0.3%(相对于绝干纤维的质量)时,增强效果较佳。

结论

NaOH与大豆蛋白质量比为1.O,CHP-TACNaOH物质的量比为0.2,40℃碱化2h,75℃醚化2h且以30%的乙醇溶液为溶剂时,制得的阳离子大豆蛋白取代度为0.352,反应效率为55%,此时的取代度及反应效率较高,为大豆蛋白阳离子化的最佳实验条件。将在此条件下合成的阳离子大豆蛋白用作增强剂,研究其对纸张抗张指数、耐折度、撕裂指数及耐破指数等性能的影响,当其用量为0.3%(相对于绝干纤维的质量)时,增强效果较佳,为其最佳用量。

《青岛科技大学学报(自然科学版)201612月第37卷第6

作者:陈夫山刘庆云

   

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