[发明专利]一种水蒸气辅助蛋白基复合膜材料二次交联的方法

说明书

本发明涉及高分子材料交联技术领域，公开一种水蒸气辅助蛋白基复合膜材料二次交联的方法，包括以下步骤：（1）成膜液的制备；（2）将交联剂加入成膜液中，在40~60℃下搅拌20~60min，得到预交联成膜液；（3）通过浇铸法或静电纺丝法制得预交联蛋白基复合膜；（4）将预交联蛋白基复合膜置于水蒸气氛围中进行二次交联处理。本方法所得的二次交联改性蛋白基复合膜具有较高的交联度，能在不影响成膜性的情况下，有效提高蛋白基复合膜的耐水性和力学性能。

技术领域

本发明涉及高分子材料交联技术领域，尤其涉及一种水蒸气辅助蛋白基膜材料二次交联的方法。

背景技术

对于一些以蛋白质（例如角蛋白、棉籽蛋白、大豆蛋白等）或水溶性高聚物为主要原料制备的膜材料，它们的耐水性或机械性能较差。因此，需要对膜材料进行交联改性，使膜材料分子内部或分子间构建共价键，形成交联网络，从而提高膜材料耐水性和机械性能。用于蛋白基膜材料的交联方法包括物理交联法、微生物交联法和化学交联法。相对于物理交联和微生物交联，化学交联法的交联效果更明显，交联位点更可控。

常用于角蛋白材料化学交联的方法有浸渍交联、蒸汽交联和原位交联。其中，原位交联是将交联剂直接加入到原料溶液中，使它们能够发生交联反应，达到交联改性的效果。相对于浸渍交联和蒸汽交联，原位交联能有效减少化学交联剂的使用量，且交联剂分子能够充分、直接地与蛋白基材料接触，有效提高交联效率。

但是，在原料成膜溶液中加入交联剂后，随着成膜溶液交联程度的增加，其凝胶化程度亦会随之增加。这就会影响溶液的流动性，从而降低溶液的成膜性和可纺性，使其不能均匀地成膜或不能成功纺丝。目前，解决这方面问题的方法主要是控制加入交联剂后成膜溶液的交联程度，即使用交联程度较低的成膜液进行浇注成膜或静电纺丝成膜。这种方案虽然能够使成膜液顺利成膜，但由于其交联程度较低，不能够有效地提高膜材料的耐水性和机械性能。

因此，开发一种能够辅助蛋白基膜材料二次交联的技术，制备出交联程度较高，且具有较好耐水性和机械性能的蛋白基膜材料，能够提高蛋白基复合膜的实用性和进一步拓宽应用领域。

发明内容

本发明提供一种水蒸气辅助蛋白基膜材料二次交联的方法，包括以下步骤：

（1）成膜液的制备：将蛋白粉和水溶性高聚物加入至溶样瓶中，加入共溶溶剂，搅拌均匀，得到质量分数为6%~15%成膜液；

（2）将交联剂加入成膜液中，在40~60℃下搅拌20~60min，得到预交联成膜液；

（3）通过浇铸法或静电纺丝法制得预交联蛋白基复合膜；

（4）将预交联蛋白基复合膜置于水蒸气氛围中进行二次交联处理。

其中，蛋白粉和水溶性高聚物的总固体质量为1.20g~3.0g，混合质量比为9:1~5:5；交联剂加入量应为蛋白粉和水溶性高聚物总固体质量的3%~10%。

优选地，所述步骤（1）中蛋白粉包括角蛋白或胶原蛋白或棉籽蛋白或大豆蛋白或玉米醇溶蛋白中的一种或多种组合。

优选地，所述步骤（1）中共溶溶剂包括pH值为8~11的碱性水溶液或甲酸溶液或六氟异丙醇溶液的一种。

优选地，所述步骤（1）中水溶性高聚物包括聚乙烯醇或聚环氧乙烷或聚乙二醇或甲壳素或淀粉或羧甲基纤维素或明胶的一种或多种组合。

优选地，所述步骤（2）中交联剂包括京尼平或戊二醛或乙二醛或甲醛或转谷氨酰胺酶或双醛淀粉或双醛羧甲基纤维素。

优选地，所述步骤（3）如果采用浇铸法制备交联改性蛋白基复合膜，将装有预交联成膜液的聚丙烯或聚偏氟乙烯或聚乙烯模具放置在温度为25~35℃，相对湿度为40~50%的恒温恒湿箱中，恒温干燥6~12h。