论文摘要
废弃塑料对环境造成的“白色污染”日益严重，已经危及人类健康、生存和可持续发展。生物可降解材料的研究、开发和产业化，成为21世纪的重要课题之一。由于来源丰富，小麦蛋白质作为可再生资源制备生物可降解的环境友好材料，成为新兴的备受关注课题。本文以小麦谷朊粉（贮藏蛋白）为主要原料，制备谷朊粉／甘油、谷朊粉／淀粉／甘油、谷朊粉／富谷蛋白组分／甘油、谷朊粉／纤维素／甘油等蛋白质复合物，深入研究了增塑剂含量、模压温度、酸碱性、填料等对增塑小麦蛋白质或小麦蛋白质塑料（复合材料）的流变行为与力学性能的影响，并考察了碱性谷蛋白水性醇溶液的流变行为。采用高温模压法制备了甘油增塑小麦蛋白质塑料。发现，增塑剂甘油显著影响蛋白质塑料的力学性能。随增塑剂含量增高断裂强度与杨氏模量降低，断裂伸长率增大。蛋白质塑料的吸水性主要取决于甘油含量，随增塑剂含量增高吸水平衡时间与平衡吸水率提高。研究了酸、碱对小麦蛋白质塑料的流变行为与单／双轴力学性能的影响。结果表明，常温下，酸、碱均促进蛋白质交联反应，使储能模量（G’）与损耗模量（G″）增大。与碱性试样相比较，酸性试样初期交联速率较高，tanδ随酸含量增大而降低，随碱含量增大而升高；特征松弛时间（τc）随酸含量增大而向短时区域移动，随碱含量增大而向长时区域移动，表明加入酸使体系弹性增大为主，加入碱使体系黏性增大为主。此外，还发现酸可略微提高80℃模压体系的杨氏模量（EU）与断裂强度(σbr)，而碱可显著提高80℃模压体系EU与σbr。加入酸可降低110℃模压体系的交联密度，使EU与σbr略有降低，而含量低于1wt％的碱可显著提高使EU与σbr;碱含量过大时，蛋白质降解导致EU与σbr减小。模压温度从80℃升到110℃，谷朊粉塑料EU、σbr与εbr均所有提高。采用热压法和冷压法制备了谷朊粉／淀粉／甘油塑料。结果表明，G’与G″均随淀粉含量增高而增大。复合体系在升温过程中出现橡胶平台，但淀粉仅起填料作用不发生凝胶化。淀粉的加入却使大应变下拉伸应力显著降低。另一方面，含水量显著影响复合材料的力学性能。过量水分在淀粉粒子与蛋白质网络间起着润滑作用，降低分子间作用力，致使其强度下降。从谷朊粉分离得到富谷蛋白组分。研究了谷朊粉／富谷蛋白组／甘油共混体系的流变行为和力学性能。结果表明，随富谷蛋白组分含量增大，混体系G’、G″与EB增大，tanδ降低，在低频区域逐渐出现“第二平台”，特征松弛时间（τc）缩短，且交联速率和交联密度均显著增大。含醇溶蛋白时，试样先后出现应变软化与应变硬化行为，而不含醇溶蛋白的试样未出现应变软化行为，在应变硬化行为过程中发生破裂。随富谷蛋白组分含量增加，高温模压试样EU增大，σbr与εbr降低，表明醇溶蛋白对小麦蛋白质塑料大变形能力有着决定性作用。采用热压法制备了谷朊粉／甲基纤维素／甘油复合材料料，研究了其流变行为与力学性能。结果表明，随纤维素含量增高，G’、G″、EU与σbr增大，tanδ与εbr降低，玻璃化温度（Tg）升高，而随甲基纤维素含量增高，模压交联材料的G’与G″在低频区逐渐呈现“第二平台”，且tanδ出现峰值，表明纤维素-蛋白质相互作用使纤维素起到物理交联的作用。用碱性乙醇溶液制备了谷蛋白溶液，其流变行为结果表明，48mgml-1碱性谷蛋白溶液常温下呈现弱非牛顿流体行为，其零切黏度为η0=0．0237Pa·s，无限剪切黏度η∞=0．0125Pa·s，剪切变稀指数n=0．931。随浓度降低，溶液牛顿流体特性增强。热处理温度显著影响谷蛋白溶液的稳态流变特性。热处理温度从30℃升高至90℃时，溶液黏度降低，剪切变稀现象减弱。加入Na+后，溶液黏度降低，剪切变稀现象减弱。Ca2+显著影响谷蛋白溶液的稳态与动态流变特性。Ca2+浓度为0．2M时，溶液黏度、屈服应力与低频区域的平台模量最大。
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标签：小麦蛋白质论文; 流变行为论文; 双轴拉伸力学性能论文; 单轴拉伸力学性能论文;