技术领域
一种可降解羽毛蛋白/羧甲基纤维素钠复合膜的制备方法，属于聚合物加工技术和天然高分子材料领域。
背景技术
近年来，随着石油资源的逐渐枯竭，以及合成高分子材料的非生物降解性对环境的污染的加重，以可再生、可降解的天然高分子聚合物，如淀粉、纤维素、蛋白质等作为化工原料，制备环境友好的生物降解塑料或可食性包装膜材料，已成为高分子材料科学的热点之一。我国废弃的蛋白质资源非常丰富，羽毛蛋白便是其中之一。羽毛是禽类表皮细胞衍生角质化的产物，其蛋白质质量分数高达90%，它是一种来源丰富、廉价和可再生的天然角蛋白资源，对这些废弃蛋白质的开发利用不仅能极大地减少环境污染，同时也能产生极大的经济效益和社会效益。
单一羽毛蛋白制备的膜材料具有脆性大、机械强度不够等缺点，阻碍了其在各方面的应用，常用交联剂交联或与甲壳素、海藻酸钠、聚乙烯醇、纤维素等聚合物共混进行改性。羧甲基纤维素钠是一种水溶性较好的聚阴离子化合物，具有保水性、成膜性、分散稳定性的优点，广泛应用在食品、医药和成膜材料等领域 。基于羽毛蛋白和羧甲基纤维素钠自身的特点，以羽毛蛋白和羧甲基纤维素钠为成膜物质制备出的复合膜材料具有良好的力学性能和生物降解性能，是一种新型的可以替代合成高分子材料的绿色环保材料，可以应用于农业、化工、食品和环境等行业。
发明内容
本发明的目的在于提供一种羽毛蛋白/羧甲基纤维素钠共混复合膜的制备方法，以羽毛蛋白和羧甲基纤维素钠为原料，添加甘油作为增塑剂，由浇铸法制备羽毛蛋白/羧甲基纤维素钠复合膜，制备工艺简单，制备的复合膜具有良好的力学性能和生物降解性能。
本发明的技术方案主要通过以下操作步骤实现：
（1）羽毛蛋白溶液的制备：收集市场上废弃的羽毛，经洗净、烘干，用粉碎机粉碎成羽毛粉；将羽毛粉在25～70oC温度下在尿素溶液中浸泡12～48h，向上述溶液中加入适量的Na2S·9H2O和十二烷基硫酸钠（SDS），在40～60oC恒温水浴锅中搅拌30min，将反应液经用100～300目纱布过滤，滤液用截留分子量为8000～14000渗析袋在去离子水中渗析3天左右，即得水解羽毛蛋白液。
（2）羽毛蛋白/羧甲基纤维素钠复合膜的制备：采用浇铸法制备，根据羽毛蛋白液中蛋白的含量和羧甲基纤维素钠溶液中羧甲基纤维素钠的含量，计算出所需的羽毛蛋白液和羧甲基纤维素钠溶液的体积，并添加一定比例的增塑剂，在50～80oC条件下混合搅拌均匀并脱泡，用碱液调节上述成膜液的pH为8～10，接着超声处理30～60min，将成膜液倒入模具，在30～80oC下干燥5～12h，制得羽毛蛋白/羧甲基纤维素钠复合膜。
步骤（1）中所述的尿素溶液的浓度为3～7mol/L，Na2S·9H2O的用量为羽毛粉的20～40 wt%，十二烷基硫酸钠的用量为羽毛粉的0.5～1 wt%。
步骤（2）中所述的膜基质中羽毛蛋白和羧甲基纤维素钠的质量比为90:10～60:40，增塑剂的含量为膜基质的10～50%
本发明的有益结果是：高效提取羽毛蛋白，制备工艺简单，制备出一种具有具有良好的力学性能和生物降解性能的羽毛蛋白/羧甲基纤维素钠复合膜，不仅可以降低废弃羽毛对环境的污染，同时是一种新型的可以替代合成高分子材料的绿色环保材料，可以应用于农业、化工、食品和环境等行业。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明进一步说明，但本发明的所要求的保护范围并不限于此。
实施例1
（1）羽毛蛋白溶液的制备：收集市场上废弃的羽毛，经洗净、烘干，用粉碎机粉碎成羽毛粉；称取50g羽毛粉，加入4mol/L的尿素溶液，40oC浸泡12小时。向上述溶液中加入10g的Na2S·9H2O和0.5g的十二烷基硫酸钠（SDS），在40oC恒温水浴锅中搅拌30min，将反应液经用300目纱布过滤，滤液用截留分子量为8000～14000渗析袋在去离子水中渗析3天左右，即得水解羽毛蛋白液。
（2）羽毛蛋白/羧甲基纤维素钠复合膜的制备：称取羽毛蛋白液28g（2wt%），称取羧甲基纤维素钠溶液2.4g（2.5wt%），称取甘油0.06g（占膜基质10%），将以上几种溶液在T=50℃条件下混合搅拌均匀并脱泡，用0.1mol/LNaOH溶液调节上述共混液的pH值为8，接着超声处理30min，将成膜液倒入模具，在T=50℃鼓风干燥箱中干燥8h，得编号为C-10-10的复合膜。(羽毛蛋白/羧甲基纤维素钠薄膜样品的编号为C-m-n，其中m为羧甲基纤维素钠质量占羽毛蛋白和羧甲基纤维素钠总重的百分数，n为增塑剂占膜基质的分数。)
实施例2
（1）羽毛蛋白溶液的制备：收集市场上废弃的羽毛，经洗净、烘干，用粉碎机粉碎成羽毛粉；称取50g羽毛粉，加入5mol/L的尿素溶液，50℃浸泡24小时。向上述溶液中加入15的Na2S·9H2O和1g的十二烷基硫酸钠（SDS），在50℃恒温水浴锅中搅拌30min，将反应液经用300目纱布过滤，滤液用截留分子量为8000～14000渗析袋在去离子水中渗析3天左右，即得水解羽毛蛋白液。
（2）羽毛蛋白/羧甲基纤维素钠复合膜的制备：称取羽毛蛋白液25g（2wt%），称取羧甲基纤维素钠溶液4.8g（2.5wt%），称取乙二醇0.12g（占膜基质20%），将以上几种溶液在T=60℃条件下混合搅拌均匀并脱泡，用0.1mol/L KOH溶液调节上述共混液的pH值为9，接着超声处理60min，将成膜液倒入模具，在T=60℃鼓风干燥箱中干燥5h，得编号为C-20-20的复合膜。
实施例3
（1）羽毛蛋白溶液的制备：收集市场上废弃的羽毛，经洗净、烘干，用粉碎机粉碎成羽毛粉；称取50g羽毛粉，加入7mol/L的尿素溶液，60℃浸泡48小时。向上述溶液中加入20g的Na2S·9H2O和0.5g的十二烷基硫酸钠（SDS），在60℃恒温水浴锅中搅拌30min，将反应液经用300目纱布过滤，滤液用截留分子量为8000～14000渗析袋在去离子水中渗析3天左右，即得水解羽毛蛋白液。
（2）羽毛蛋白/羧甲基纤维素钠复合膜的制备：称取羽毛蛋白液21g（2wt%），称取羧甲基纤维素钠溶液7.2g（2.5wt%），称取甘油0.18g（占膜基质20%），将以上几种溶液在T=70℃条件下混合搅拌均匀并脱泡，用0.1mol/LNaOH溶液调节上述共混液的pH值为10接着超声处理30min，将成膜液倒入模具，在T=70℃鼓风干燥箱中干燥8h，得编号为C-30-30的复合膜。