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。

1 实验原料及仪器

实验原料及试剂：大豆蛋白；3-氯-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。

2 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。

3 大豆蛋白阳离子化

向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-氯-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。

4 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。

5 结论

当NaOH与大豆蛋白质量比为1.O,CHP-TAC与NaOH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****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****用量。

《青岛科技大学学报(自然科学版)》2016年12月第37卷第6期

作者：陈夫山刘庆云