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对蛋白质生物塑料性能的研究

2018.12.25

     自从我国的经济取得了一定的发展,人们对产品蛋白质含量有了进一步的要求,一些科学家已经在不断的研究如何提高动植物体内的蛋白质方法,并且使用一些相关的仪器像全自动定氮仪来准确的了解蛋白质的含量。我们主要还是需要对蛋白质的性能特点进行了解的,主要包括拉伸度以及数量等,也就是我们常说的蛋白质活性以及天然合成率。同时指出了未来提高蛋白质生物塑料力学性能的研究重点和发展方向。人类对石油的大量开采带来了一系列资源和环境问题,如石油资源的逐渐枯竭、包装塑料对环境的污染。

     20 世纪 80 年代后全球范围内寻找可再生资源,开发可生物降解产品被提到空前的高度。现在以农业副产品蛋白质为原料生产的生物塑料被称为“第二代生物塑料”产品。蛋白质生物塑料的性能在很大程度上取决于所采用蛋白质的空间结构。蛋白质失活后会增加其侧链上的反应性基团,因此将有更多的功能性基团通过氢键、疏水作用、共价/离子键等作用和外界相互反应。蛋白质失活后结构上的变化为蛋白质生物塑料的高性能化研究提供了可靠依据。

     本节介绍了通过改变环境 pH 值、添加尿素、无机盐及交联剂等不同方法引起蛋白质失活,进而对蛋白质塑料力学性能的影响。这是因为尿素在低浓度时作为增塑剂,降低水分子在蛋白质网络中的扩散作用,进而引起疏水性的溶剂化作用。而在高浓度时尿素可作为交联剂,形成更多的交联和缠结,提高蛋白塑料的力学性能。之后他们对甘油和尿素的增塑效果对比分析后发现,尿素是一种低溶剂力的增塑剂,而甘油作为增塑剂时具有较高的溶剂力。

     无机盐离子能够改变蛋白质中氨基酸侧链的静电状态,甚至可将蛋白质从高度有序结构转换为无轨卷曲构象,无机盐引起蛋白质失活有利于分子间交联形成紧缩构象,从而增加蛋白质塑料的机械强度。但是无机盐浓度过高时,将会扩大蛋白质分子链之间作用的有效空间,降低蛋白质塑料的机械强度。但是天然纤维用作蛋白质塑料的增强性材料也有其显著不足。天然纤维特定的化学成分对纤维的性能产生很大影响,如天然纤维组分中的纤维素、木质素和蜡质物含量显著影响纤维的强度、硬度、润湿性和粘附性能等,进一步影响纤维和聚合物基体之间的界面结合能。然而碱处理可清洁和修饰纤维表面,降低纤维表面张力,促进纤维和聚合物基体之间的界面粘接力,使纤维在基体中更均匀地分散。


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