论文部分内容阅读
本文利用大豆分离蛋白（SPI）和淀粉制备可生物降解材料，系统地研究了相关工艺及其参数。制备SPI/淀粉可生物降解材料的最佳热压条件为：热压温度为120℃，热压压力15MPa，热压时间为15min。在淀粉含量为15%的条件下，采用五因素二次正交旋转组合试验设计对SPI/淀粉可生物降解材料的改性条件进行优化，得出最佳工艺条件为丁二酸酐添加量30%，超声波功率240W，反应时间30分钟，甘油添加量20.27%，水添加量6%，在此条件下制得材料的断裂伸长率为301.82%，拉伸强度为6.84MPa，吸水率为46.74%。降解试验结果显示：SPI/淀粉可生物降解材料在49天内，水性土壤液环境中试样失重率为62.14%，在自然土埋环境中试样失重率为67.72%。运用傅立叶变换红外光谱（FTIR）、氨基酸分析仪、X-射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、TG-DTA/DSC综合热分析仪、HAAKE转矩流变仪等分析手段对SPI在形成材料前后的结构、组成和特性进行了研究。FTIR分析结果表明:在SPI/淀粉可生物降解材料中，SPI与淀粉分子之间发生了反应，出现了新的N-H键。SPI/淀粉可生物降解材料的二级结构中，α-螺旋含量多于SPI，β-折叠和β-转角含量少于SPI，无序结构含量多于SPI，SPI/淀粉复合物分子的空间结构发生了变化。氨基酸分析结果表明：与SPI相比，SPI/淀粉材料的氨基酸总含量降低，各个氨基酸的含量都有所降低，其中的精氨酸和赖氨酸含量减少较多。X-射线衍射分析结果表明：原料SPI的结晶度为52.34%，SPI材料的结晶度为56.51%，SPI/淀粉可生物降解材料的结晶度为54.38%，SPI/淀粉可生物降解材料的结晶度小于SPI材料。SEM分析结果表明：在SPI/淀粉可生物降解材料中，SPI与淀粉分子共价结合后，复合物分子体积增大扩散开来，减少了分子的聚集。热力学性能测试分析表明：原料SPI、SPI材料和SPI/淀粉可生物降解材料的玻璃转化温度分别为56.52℃、43.22℃和40.12℃。SPI/淀粉可生物降解材料的热失重过程主要分为三个过程：100℃左右是材料中水分的挥发，100℃～242.68℃是甘油的挥发，242.68℃之后是SPI/淀粉复合物分子的降解。当温度达到440.50℃时，SPI/淀粉可生物降解材料的残余质量百分数为34.04%。HAAKE转矩流变仪研究表明：在SPI/淀粉可生物降解材料中，SPI与淀粉分子之间发生复合反应形成新的相互作用力，引起材料的流变学性能的变化，SPI/淀粉体系的扭矩变化趋势呈现出双峰的趋势，体系的扭矩增大。