[发明专利]一种具有高伸长率的大豆蛋白复合水凝胶及其制备方法

说明书

一种具有高伸长率的大豆蛋白复合水凝胶及其制备方法，将大豆蛋白水溶液加热至60‑95℃得大豆蛋白分散液，然后调节大豆蛋白分散液的pH至2~10，加入盐离子和聚合物，所述盐离子和大豆蛋白的质量比为不高于1:3，大豆蛋白与聚合物的质量比为（1:19）~（19:1），在加热或紫外光照作用下反应8‑24小时，得大豆蛋白复合水凝胶。本发明采用大豆蛋白为原料，制备的水凝胶与传统石油基水凝胶相比，具有可生物降解、环境友好、良好的生物相容性等特性；制备的水凝胶具有优异的拉伸性能，单轴伸长率最高可达3500%。在柔性可穿戴材料、组织工程、生物医药等领域具有潜在的应用前景。

技术领域

本发明属于生物基水凝胶领域，具体涉及一种具有高伸长率的大豆蛋白复合水凝胶及其制备方法。

背景技术

水凝胶是一种通过物理或化学作用交联形成的三维网状结构，在水中不溶解但具有高溶胀性能的聚合物。由于其独特的物理和化学性能，水凝胶材料广泛应用于日用品、环境工程、食品工程、电子器件及生物医学等领域。水凝胶种类繁多，按来源分为天然水凝胶与合成水凝胶。目前，大部分水凝胶主要由石油基原料制备而成，存在制备工艺复杂、难降解、生物相容性差、不可再生等缺陷。因此，利用可再生的农林生物质资源为原料制备环境有好的生物基水凝胶已成为当前的研究热点之一。现阶段，人们已采用纤维素、木质素、淀粉、壳聚糖等生物质资源制备了一系列生物基水凝胶，但存在制备工艺复杂、机械性能差、易断裂等缺点，从而限制了其应用范围。

大豆蛋白作为最丰富的农林生物质资源，具有可再生、储量丰富、可生物降解、环境友好等特性。因分子链上含有氨基、羧基、羟基、巯基等功能性基团，能够与许多物质发生化学反应，改性后的大豆蛋白具有溶解性、吸水和保水性、凝胶性、乳化性及发泡性等功能特性。因此，利用大豆蛋白的凝胶特性，研究开发一种制备工艺简单、性能优异的大豆蛋白水凝胶，对于推动生物基水凝胶的发展、拓展其应用范围具有重要意义。

本发明提出了一种三维网状结构的大豆蛋白复合水凝胶的制法，它是以大豆蛋白分散液为前聚体，在加热或紫外光照作用下，大豆蛋白胶体微粒在盐离子的诱导下在水性聚酰胺、聚乙烯醇、水性聚氨酯等任一聚合物的分子链周围发生共聚交联，最终形成三维网状的凝胶结构。制备的大豆蛋白复合水凝胶，具有优异的拉伸性能，在柔性可穿戴材料、组织工程、生物医药等领域具有潜在的应用前景。

发明内容

解决的技术问题：针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种具有高伸长率的大豆蛋白复合水凝胶及其制备方法，制备工艺简单，为三维网络交联结构，具有优异的拉伸性能，单轴伸长率最高可达3500%，在柔性可穿戴材料、组织工程、生物医药等领域具有潜在的应用前景。

技术方案：一种具有高伸长率的大豆蛋白复合水凝胶的制备方法，步骤为：将大豆蛋白水溶液加热至60-95℃得大豆蛋白分散液，然后调节大豆蛋白分散液的pH至2~10，加入盐离子和聚合物，所述盐离子和大豆蛋白的质量比不高于1:3，大豆蛋白与聚合物的质量比为（1:19）~（19:1），在加热或紫外光照作用下反应8-24小时，得大豆蛋白复合水凝胶。

优选的，上述大豆蛋白水溶液的浓度为1wt.%~50wt.%。

上述调节大豆蛋白分散液pH的试剂是磷酸、盐酸、草酸、柠檬酸、硼酸、或氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢钠中的至少一种。

上述聚合物为水性聚酰胺、聚乙烯醇或水性聚氨酯。

优选的，上述水性聚酰胺为阴离子型聚丙烯酰胺、阳离子型聚丙烯酰胺、聚酰胺多胺环氧氯丙烷或两性聚丙烯酰胺。

优选的，上述水性聚氨酯为阴离子型聚氨酯、阳离子型聚氨酯或非离子型聚氨酯。

上述盐离子为氯化钠、氯化钾、氯化钙、氯化钡、氯化锶、氯化铝或硝酸铁。

上述凝胶加热的温度为凝胶温度为40~80℃。

上述制备方法制得的大豆蛋白复合水凝胶。