[发明专利]一种高强度、光致发光大豆蛋白膜及其制备方法

说明书

本发明公开一种高强度、光致发光大豆蛋白膜及其制备方法，包括如下组分：大豆分离蛋白、甘油、环氧大豆油Pickering乳液、氧化石墨烯量子点和分散介质水，相比于现有的大部分可再生复合材料，本发明的材料选用大豆蛋白为基质，具有原料来源广、可再生性强、绿色环保、价格低廉等特点，同时具有可调控的光致发光特性。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域。具体地说是一种高强度、光致发光大豆蛋白膜及其制备方法。

背景技术

以石油化工产品为原料的聚合物材料已广泛应用于生活的各个方面。面对日益枯竭的石油资源，迫切需要开发自然资源来替代化石资源生产合成材料。大豆蛋白因其成本低、工艺简单、可生物降解、来源可持续等优点，被开发成可替代石化资源的功能材料，已广泛应用于组织工程、木材胶粘剂和包装材料等。大豆蛋白中含有芳香族氨基酸，是制备环保发光材料的天然资源。然而，大豆蛋白分子间的弱相互作用导致机械强度较差，严重限制了其实际应用。研究人员已经采用多种方法来改善蛋白质基复合材料的力学性能。然而，大多数方法都以降低材料的应变为代价。目前，制备高韧性、高断裂伸长率和高强度的蛋白质基复合材料仍然是一个挑战。

蜘蛛丝作为一种典型的生物材料，具有优异的高强度和高韧性，是自然界中最坚韧的材料之一。蜘蛛丝优异的力学性能主要是由于其蛋白质的二级结构由α-螺旋、无规则卷曲和β-片状晶体组成的链段共聚物构成，α-螺旋和无规卷曲提供了良好的弹性蛋白基体，由氢键结合的三维尺寸小于10nm的β-片状晶体是蜘蛛丝实现优良强度和韧性的关键。鉴于上述特点，将自然界的创造力运用到复合材料设计中，有望通过构建类似蜘蛛丝结构的特征组合来实现高拉伸强度、高断裂应变和高韧性的蛋白质基复合材料。

尺寸小于10nm的氧化石墨烯量子点是零维纳米材料，有望成为替代天然蜘蛛丝β-片状晶体的良好填料，提高聚合物的力学性能。此外，无规则长链结构能显著抑制聚合物的迁移率，促进聚合物网络的能量耗散，从而增强和硬化聚合物材料。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种高强度、光致发光大豆蛋白膜及其制备方法，该方法工艺简单，原料易得，易于实施；所制备的大豆蛋白膜不仅具有可调控的光致发光特性，还可以作为超强韧蛋白质基复合材料使用。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种高强度、光致发光大豆蛋白膜，包括如下组分：大豆分离蛋白、甘油、环氧大豆油Pickering乳液、氧化石墨烯量子点和分散介质水。

上述一种高强度、光致发光大豆蛋白膜，环氧大豆油Pickering乳液的制备方法为：首先，超声处理制备80毫升的羧基化纳米纤维素悬浮液，所述羧基化纳米纤维素悬浮液的质量分数为0.5wt％；随后，将20克环氧大豆油加入，并调整混合溶液的pH为7；最后，进行均质化处理，制备出环氧大豆油Pickering乳液。

上述一种高强度、光致发光大豆蛋白膜，所述氧化石墨烯量子点的制备方法为：首先将2克柠檬酸放入坩埚中并加热至200℃，加热时间为5分钟，直到溶液变为橙色，然后使用质量分数为10wt％的NaOH溶液调节pH至7；最后通过10kDa分子量膜透析获得氧化石墨烯量子点。

上述一种高强度、光致发光大豆蛋白膜，大豆分离蛋白为5重量份、甘油为0.75-1.25重量份、环氧大豆油Pickering乳液为1.25-3.75重量份、氧化石墨烯量子点为0.003-0.009重量份、分散介质水为95重量份。

上述一种高强度、光致发光大豆蛋白膜，大豆分离蛋白为5重量份、甘油为1重量份、环氧大豆油Pickering乳液为2.5重量份、氧化石墨烯量子点为0.006重量份、分散介质水为95重量份。

一种高强度、光致发光大豆蛋白膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)将大豆分离蛋白、甘油、环氧大豆油Pickering乳液、氧化石墨烯量子点和水按配比混合，搅拌10min；