功能型酪素基复合材料的研究进展

摘要

酪素作为一种天然产物蛋白质,既可以溶于酸也可以溶于碱.酪素溶解在氨水中所形成的膜不易溶于水,酪素和硼砂形成的溶液耐贮存且具有抗腐败的作用,因此,在实际操作中通常采用硼砂和氨水来溶解酪素.然而,单纯溶解酪素已不能满足现代工业的需求,为更好地应用于现代工业领域,需要对酪素进行一定程度的功能化改性.一般情况下,相比于未改性的酪素,改性酪素具有以下优点:(1)耐水性能更高;(2)成膜柔韧性更高;(3)耐微生物稳定性更高;(4)具有自清洁性、抗紫外性能和药物缓释等特殊性能.初期,多数研究者们通过引入聚合物单体来对酪素进行改性,以期提高酪素的耐水性或成膜性能.但随着科技的发展,人们对功能化产品的需求日益增大.为了赋予酪素特殊的功能,近几年有相关研究者采用无机纳米粒子对酪素进行改性,并采用不同的方法在酪素体系中引入不同的纳米粒子对其进行改性,使纳米粒子赋予酪素基体特殊的功能.截至目前,向酪素中引入纳米氧化锌(ZnO)、纳米二氧化钛(TiO2)和纳米四氧化三铁(Fe3 O4)等纳米粒子来改性酪素的研究已取得了初步成功,这些纳米粒子的引入可赋予酪素体系抗菌、自清洁和缓释等特殊性能.其中,采用单原位聚合法将纳米ZnO引入己内酰胺改性酪素的体系中,制得酪素基纳米ZnO复合乳液并将其应用于皮革涂饰,可赋予体系一定的抗菌性能;采用双原位聚合法将纳米TiO2引入聚丙烯酸酯改性酪素体系中,制得酪素基纳米TiO2复合乳液并将其应用于皮革涂饰,可赋予体系自清洁性能;通过设计微胶囊结构,将纳米Fe3 O4包覆在酪素胶束中,在外加磁场的作用下,应用到可控药物释放领域可赋予体系缓释功能.此外,还可在酪素体系中引入氧化石墨烯(GO)或蒙脱土(MMT)等纳米材料,赋予体系不同的特殊功能,使其应用更加广泛.本文归纳了功能化改性酪素和酪素基复合材料的研究进展,分别就聚合物和无机纳米粒子对酪素的改性方法进行介绍,分析了自1993年以来改性酪素产品在各个行业的应用,同时对酪素今后的发展趋势进行了展望,为研发更多适用于不同领域的高性能功能型酪素产品提供指导.