對蛋白質(zhì)生物塑料性能的研究
自從我國的經(jīng)濟(jì)取得了一定的發(fā)展，人們對產(chǎn)品蛋白質(zhì)含量有了進(jìn)一步的要求，一些科學(xué)家已經(jīng)在不斷的研究如何提高動植物體內(nèi)的蛋白質(zhì)方法，并且使用一些相關(guān)的儀器像全自動定氮儀來準(zhǔn)確的了解蛋白質(zhì)的含量。我們主要還是需要對蛋白質(zhì)的性能特點進(jìn)行了解的，主要包括拉伸度以及數(shù)量等，也就是我們常說的蛋白質(zhì)活性以及天然合成率。同時指出了未來提高蛋白質(zhì)生物塑料力學(xué)性能的研究重點和發(fā)展方向。人類對石油的大量開采帶來了一系列資源和環(huán)境問題，如石油資源的逐漸枯竭、包裝塑料對環(huán)境的污染。
20 世紀(jì) 80 年代后全球范圍內(nèi)尋找可再生資源，開發(fā)可生物降解產(chǎn)品被提到空前的高度。現(xiàn)在以農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品蛋白質(zhì)為原料生產(chǎn)的生物塑料被稱為“第二代生物塑料”產(chǎn)品。蛋白質(zhì)生物塑料的性能在很大程度上取決于所采用蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)失活后會增加其側(cè)鏈上的反應(yīng)性基團(tuán)，因此將有更多的功能性基團(tuán)通過氫鍵、疏水作用、共價/離子鍵等作用和外界相互反應(yīng)。蛋白質(zhì)失活后結(jié)構(gòu)上的變化為蛋白質(zhì)生物塑料的高性能化研究提供了可靠依據(jù)。
本節(jié)介紹了通過改變環(huán)境 pH 值、添加尿素、無機(jī)鹽及交聯(lián)劑等不同方法引起蛋白質(zhì)失活，進(jìn)而對蛋白質(zhì)塑料力學(xué)性能的影響。這是因為尿素在低濃度時作為增塑劑，降低水分子在蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)中的擴(kuò)散作用，進(jìn)而引起疏水性的溶劑化作用。而在高濃度時尿素可作為交聯(lián)劑，形成更多的交聯(lián)和纏結(jié)，提高蛋白塑料的力學(xué)性能。之后他們對甘油和尿素的增塑效果對比分析后發(fā)現(xiàn)，尿素是一種低溶劑力的增塑劑，而甘油作為增塑劑時具有較高的溶劑力。
無機(jī)鹽離子能夠改變蛋白質(zhì)中氨基酸側(cè)鏈的靜電狀態(tài)，甚至可將蛋白質(zhì)從高度有序結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為無軌卷曲構(gòu)象，無機(jī)鹽引起蛋白質(zhì)失活有利于分子間交聯(lián)形成緊縮構(gòu)象，從而增加蛋白質(zhì)塑料的機(jī)械強(qiáng)度。但是無機(jī)鹽濃度過高時，將會擴(kuò)大蛋白質(zhì)分子鏈之間作用的有效空間，降低蛋白質(zhì)塑料的機(jī)械強(qiáng)度。但是天然纖維用作蛋白質(zhì)塑料的增強(qiáng)性材料也有其顯著不足。天然纖維特定的化學(xué)成分對纖維的性能產(chǎn)生很大影響，如天然纖維組分中的纖維素、木質(zhì)素和蠟質(zhì)物含量顯著影響纖維的強(qiáng)度、硬度、潤濕性和粘附性能等，進(jìn)一步影響纖維和聚合物基體之間的界面結(jié)合能。然而堿處理可清潔和修飾纖維表面，降低纖維表面張力，促進(jìn)纖維和聚合物基體之間的界面粘接力，使纖維在基體中更均勻地分散。
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