专利名称：一种用作纸张增强剂的谷朊蛋白改性方法
技术领域：
本发明涉及造纸技术的纸张增强剂，特别涉及一种从谷阮蛋白合成纸张增强剂的制备方法，具体涉及用作纸张增强剂的谷朊蛋白改性方法。
背景技术：
谷朊蛋白(面筋)是谷类淀粉加工的副产物，含有清蛋白、球蛋白、麦醇溶蛋白和麦谷蛋白四种蛋白质，一种生物可降解、可再生的天然高分子。目前国内外对其开发利用较少，在我国谷朊蛋白的研究还处于初级阶段，主要在食品领域利用，例如加入面粉中制成强筋面条，面卷等；而具有较高附加值的工业利用未见研究报道。由于谷朊蛋白独特的粘弹性、延伸性、薄膜成型性、热凝固性等，不仅可在食品领域应用，还可为作为一些昂贵材料的代用品。随着小麦、玉米产量日益提高，这种副产物的量大大提高，开发这种可再生谷朊蛋白制备可生物降解材料或化学品，对植物资源高值化以及绿色环保具有极其重要的意义。
谷朊蛋白的一阶分子结构是多肽，并且具有50％以上的谷氨酰胺酸，容易团聚，并且水溶性和分散性较差，不易直接作为纤维结合剂，用作纸张增强剂。也未发现任何将谷朊蛋白用作纸张增强剂的报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用作纸张增强剂的谷朊蛋白改性方法，根据谷朊蛋白所含的化学基团，针对性改造，减少蛋白自身团聚，增加阳离子型基团，合成与植物纤维结合的化学助剂，可以增强纸张的干强和湿强。
本发明原理将蛋白分子分散，并接上合适的化学基团，以利于纤维之间的粘合，制成具有生物相容性的纤维增强剂。
本发明目的通过下述技术方案实现。
一种用作纸张增强剂的谷朊蛋白改性方法，包括如下步骤和工艺条件
(1)羟甲基化反应在装有控温器，搅拌器及加料器的三口烧瓶中加入谷朊蛋白粉，调节成1％～10％重量百分比浓度的悬浊液，用酸液调节反应体系pH为2～6，控制反应温度在20～100℃水浴中，缓慢滴加用量为谷朊蛋白粉重量5～15％的甲醛，反应1～8小时，收集中间产物；(2)阳离子化反应在20～100℃水浴下，往中间产物中缓慢滴加用量为谷阮蛋白重量1～10％的环氧氯丙烷，反应1～4小时，反应过程中，不溶水的环氧氯丙烷逐渐消失，乳黄色蛋白保留液变得更透彻。反应结束后谷朊蛋白液变为乳白色。
制得谷改性朊蛋白可以与水以任意比例互溶；pH值为4.5～5.5；固含量为3～5％；室温存放6个月未出现混浊、凝胶现象。
为进一步实现本发明的目的，所述步骤(1)的酸液优选甲酸。所述步骤的pH优选为3。所述步骤(1)反应温度优选为70℃。所述步骤(1)甲醛用量优选为谷朊蛋白粉重量的8％。所述步骤(1)反应时间优选为6小时。所述步骤(2)中反应温度优选为60℃。所述步骤(2)中反应时间优选为2小时。
本发明具有如下优点与有益效果(1)、生物相容性该产品是从可再生资源植物蛋白为原料合成，具有生物相容性；不会带来二次污染。
(2)、农副产物高值化该产品的开发将为农产品加工副产物高值化利用提供新途径，合成纸张纤维增强剂。
(3)、性能参数好纸张中干抗张指数提高了35％以上，湿强度保留率为20％以上。
具体实施例方式
为更好理解本发明，下面结合实施例对本发明做进一步地详细说明，但是本发明要求保护的范围并不局限于实施例表示的范围。
纸张抄造及纸张强度性质的测定将浆料调至0.5％，按绝干浆重量1％加入改性产品，搅拌均匀5min后，按照TAPPI标准抄造定量为60g/m2的纸样。在105℃下熟化30min后，在恒温恒湿室平衡水分24h，裁切成15mm宽的纸条进行抗张强度、耐破强度测试。湿强保留率的检测25℃室温下把纸条放入去离子水中浸泡1h后，用滤纸迅速吸干纸样表面水分，进行湿抗张强度测试。
湿强保留率＝(湿抗张强度/干抗张强度)×100％实施例1(1)在装有控温器，搅拌器及加料器的三口烧瓶中加入谷朊蛋白粉，调节悬浊液的浓度为5％，用甲酸液调节反应体系pH为3，控制温度在70℃水浴中，缓慢滴加甲醛8％/谷朊蛋白粉，反应2小时，收集中间产物。
(2)在60℃水浴下，往中间产物中缓慢滴加环氧氯丙烷5％，反应2h。反应过程中，不溶水的环氧氯丙烷逐渐消失，乳黄色蛋白保留液变得更透彻。反应结束后谷朊蛋白液变为乳白色。可以与水以任意比例互溶；pH值4.5；固含量5％；稳定性室温存放6个月未出现混浊、凝胶现象。
(3)纸张中干抗张指数提高了35％，湿强度保留率为22％。
实施例2(1)在装有控温器，搅拌器及加料器的三口烧瓶中加入谷朊蛋白粉，调节悬浊液的浓度为1％，用甲酸液调节反应体系pH为2，控制温度在20℃水浴中，缓慢滴加甲醛5％/谷朊蛋白粉，反应2小时，收集中间产物。
(2)在20℃水浴下，往中间产物中缓慢滴加环氧氯丙烷1％，反应2h。反应过程中，不溶水的环氧氯丙烷逐渐消失，乳黄色蛋白保留液变得更透彻。反应结束后谷朊蛋白液变为乳白色。
(3)纸张中干抗张指数提高了30％，湿强度保留率为20％。
实施例3(1)在装有控温器，搅拌器及加料器的三口烧瓶中加入谷朊蛋白粉，调节悬浊液的浓度为10％，用甲酸液调节反应体系pH为6，控制温度在100℃水浴中，缓慢滴加甲醛15％/谷朊蛋白粉，反应1小时，收集中间产物。
(2)在100℃水浴下，往中间产物中缓慢滴加环氧氯丙烷10％，反应1h。反应过程中，不溶水的环氧氯丙烷逐渐消失，乳黄色蛋白保留液变得更透彻。反应结束后谷朊蛋白液变为乳白色。
(3)纸张中干抗张指数提高了33％，湿强度保留率为20％。
实施例4(1)在装有控温器，搅拌器及加料器的三口烧瓶中加入谷朊蛋白粉，调节悬浊液的浓度为1％，用甲酸液调节反应体系pH为2，控制温度在20℃水浴中，缓慢滴加甲醛5％/谷朊蛋白粉，反应8小时，收集中间产物。
(2)在20℃水浴下，往中间产物中缓慢滴加环氧氯丙烷1％，反应4h。反应过程中，不溶水的环氧氯丙烷逐渐消失，乳黄色蛋白保留液变得更透彻。反应结束后谷朊蛋白液变为乳白色。
(3)纸张中干抗张指数提高了32％，湿强度保留率为22％。
权利要求
1.一种用作纸张增强剂的谷朊蛋白改性方法，其特征在于包括如下步骤和工艺条件(1)羟甲基化反应在装有控温器，搅拌器及加料器的三口烧瓶中加入谷朊蛋白粉，调节成1％～10％重量百分比浓度的悬浊液，用酸液调节反应体系pH为2～6，控制反应温度在20～100℃水浴中，缓慢滴加用量为谷朊蛋白粉重量5～15％的甲醛，反应1～8小时，收集中间产物；(2)阳离子化反应在20～100℃水浴下，往中间产物中缓慢滴加用量为谷阮蛋白重量1～10％的环氧氯丙烷，反应1～4小时，制得乳白色谷朊蛋白液变。
2.根据权利要求1所述的用作纸张增强剂的谷朊蛋白改性方法，其特征在于所述步骤(1)的酸液为甲酸。
3.根据权利要求1所述的用作纸张增强剂的谷朊蛋白改性方法，其特征在于所述步骤(1)的pH为3。
4.根据权利要求1所述的用作纸张增强剂的谷朊蛋白改性方法，其特征在于所述步骤(1)反应温度为70℃。
5.根据权利要求1所述的用作纸张增强剂的谷朊蛋白改性方法，其特征在于所述步骤(1)甲醛用量为谷朊蛋白粉重量的8％。
6.根据权利要求1所述的用作纸张增强剂的谷朊蛋白改性方法，其特征在于所述步骤(1)反应时间为6小时。
7.根据权利要求1所述的用作纸张增强剂的谷朊蛋白改性方法，其特征在于所述步骤(2)中反应温度为温度60℃。
8.根据权利要求1所述的用作纸张增强剂的谷朊蛋白改性方法，其特征在于所述步骤(2)中反应时间为2小时。
全文摘要
本发明公开了一种用作纸张增强剂的谷朊蛋白改性方法。该方法包括如下步骤(1)羟甲基化反应将谷朊蛋白粉调节成悬浊液，用酸液调节反应体系pH为2～6，控制反应温度在20～100℃水浴中，缓慢滴加用量为谷朊蛋白粉重量5～15％的甲醛，反应1～8小时，收集中间产物。(2)阳离子化反应在20～100℃水浴下，往中间产物中缓慢滴加用量为谷阮蛋白重量1～10％的环氧氯丙烷，反应1～4小时，制得乳白色谷朊蛋白液变。本发明以可再生资源植物蛋白为原料合成，具有生物相容性；不会带来二次污染，为农产品加工副产物高值化利用提供新途径，合成的纸张纤维增强剂，纸张中干抗张指数提高了35％以上，湿强度保留率为20％以上。
文档编号D21H21/18GK1963018SQ200610123760
公开日2007年5月16日 申请日期2006年11月27日 优先权日2006年11月27日
发明者付时雨 申请人:华南理工大学