CN101024677A

CN101024677A - 一种大豆蛋白接枝共聚乳液胶粘剂及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN101024677A
Application number: CN 200610045866
Authority: CN
Inventors: 贺宏彬
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-02-21
Filing date: 2006-02-21
Publication date: 2007-08-29

Abstract

本发明提供了一种由至少一种乙烯基单体和大豆蛋白构成的接枝共聚乳液，其特征在于该共聚物乳液中大豆蛋白的接枝率至少为10％。还提供了所述共聚乳液制备方法；以及该共聚乳液作为纸张和木材等多孔材料胶粘剂的应用。

Description

一种大豆蛋白接枝共聚乳液胶粘剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及大豆蛋白与乙烯酯、不饱和羧酸及不饱和羧酸酯等单体接枝共聚乳液胶粘剂、其制备方法及其作为纸张和木材等多孔材料粘接的应用。

背景技术

Dykstra G.M等人在US Patent 3,920,592.1975中以太豆蛋白接枝共聚物与其它粘接剂联合使用，但仅限于纸张表面涂层。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述局限，提供一种大豆蛋白接枝共聚乳液胶粘剂。

本发明的另一个目的是提供一种本发明的大豆蛋白接枝共聚乳液胶粘剂的制备方法。

本发明还有一个目的是将本发明的共聚乳液胶粘剂作为纸张和木材等多孔材料粘接的应用。

本发明提供了一种大豆蛋白接枝共聚乳液胶粘剂，其特征在于共聚乳液中大豆蛋白的接枝率至少为10％。

优选的共聚乳液是由大豆蛋白与乙烯酯、不饱和羧酸酯、不饱和酰胺化合物及不饱和羧酸等单体共聚制备的，更优选的共聚单体是醋酸乙烯酯、支链高级脂肪酸乙烯酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸失水甘油酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、乙烯，最优选的是醋酸乙烯酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、N-羟甲基丙烯酰胺。

共聚乳液中大豆蛋白的接枝率可以很容易地用常规方法定量测定。例如，将改性大豆分离蛋白与醋酸乙烯酯共聚物用无水乙醇充分沉淀并离心分离，得到的沉淀物再在索氏萃取器中用丙酮抽提24h，，以除去均聚物、未反应的单体，真空干燥至恒重，得到大豆分离蛋白接枝产物质量，通过下式计算接枝产物的接枝率：

GP = \frac{m_{1} - m_{0}}{m_{0}}

其中：GP为接枝率(％)，m₀、m₁分别为接枝前后大豆分离蛋白的质量。

本发明还提供了一种制备本发明的共聚乳液的方法。该方法包括至少一种乙烯基单体与大豆蛋白在能生成自由基的引发剂存在下反应，其特征在于：大豆蛋白和改性剂在一定温度和惰性气体保护下，于水溶液中反应得到改性大豆蛋白，将占乳液总量5～60％的改性大豆蛋白和单体、保护胶体混合在一起，在引发剂作用下接枝共聚反应得到大豆蛋白共聚乳液。

用于本发明的方法中的大豆蛋白是以大豆为原料加工分离得到的产品，可以在市场上购得，或者可以通过已知类似方法制备。优选的大豆蛋白是大豆分离蛋白和大豆蛋白粉。

能生成自由基的引发剂的例子，包括过硫酸盐、过氧化苯甲酰、二叔丁基过氧化物、过氧化乙酰、硝酸铈铵、乙酰过氧化苯甲酰和α，α’-偶氮异丁腈及其氧化还原体系。

能生成自由基的引发剂用量是0.2％～1.0％(以单体量计)，优选0.6％～0.8％。

本发明的方法中，应用半连续乳液聚合工艺，单体采用饥饿态滴加工艺控制加料速度，并半连续地补加乳化剂和引发剂溶液，反应时间控制在7～8h左右完成。

预定大豆蛋白与乳液质量比在0.05～0.6∶1范围内，优选0.08～0.3∶1，更优选0.12～0.25∶1。

用上述方法得到的本发明共聚物的接枝率不低于10％。共聚物的接枝结构可以采用红外光谱进行表征，例如，大豆分离蛋白的红外光谱图中1200cm^-1和1000cm^-1附近无特征吸收峰，而不使用保护胶体和增塑剂的大豆分离蛋白与醋酸乙烯酯的共聚物的红外光谱图中，1200cm^-1和1000cm^-1附近较强的伸缩振动吸收峰说明了接枝反应的发生。上述方法得到的本发明共聚物乳液的pH在5～7之间，蒸发剩余物在22％～50％范围内，粘度≥0.8Pa.s。

本发明的大豆蛋白接枝共聚乳液胶粘剂适用作纸张和木材等多孔材料的粘接，用于木材粘接时，为调整胶液的流变性能和增加粘结强度，可适当加入填料和交联剂。

视最终使用目的而定，大豆蛋白接枝共聚乳液胶粘剂可含有稳定剂、抗冻剂、消泡剂、防霉剂、阻燃剂等添加剂。

具体实施方式

从以下说明实施例将进一步理解本发明。

实施例1

三颈烧瓶中，加入去离子水175g，PVA22.5g，搅拌升温至95℃使其完全溶解，降温至80℃，加入适量盐酸调节pH值为1～2，开始滴加甲醛，20min将9g甲醛加完，保温反应45min；再加入1g尿素进行缩醛反应，冷却后用碳酸氢钠溶液调节pH值为7。

大豆分离蛋白15.0g加入到120ml8mol/L尿素溶液中，于60℃和氮气保护下搅拌120min，用40％NaOH溶液调至pH＝8.5，加入亚硫酸钠0.33g继续反应60min得到改性大豆蛋白溶液。

将缩醛化PVA和改性大豆蛋白混合溶液升温至60℃，加入SDS和OP-10组成的复合乳化剂，升温至70℃，开始滴加VAc和MMA混合单体以及引发剂APS水溶液，于75℃恒温滴加3h，补加乳化剂和引发剂，然后于80℃保温0.5h，升温至90°再反应1h。然后降温至60℃，加入碳酸氢钠调节pH值为6～7，加入DBP10ml搅拌0.5h后降温至50℃出料。

实施例2

缩醛化PVA制备同实施例1。

大豆分离蛋白20.0g加入到120ml8mol/L尿素溶液中，于60℃和氮气保护下搅拌120min，用40％NaOH溶液调至pH＝8.5，加入巯基乙醇使其浓度达到0.1mol/L，继续反应60min得到改性大豆蛋白溶液。

将缩醛化PVA和改性大豆蛋白混合溶液升温至60℃，加入SDS和OP-10组成的复合乳化剂，升温至70℃，开始滴加VAc和AA混合单体以及引发剂APS水溶液，于75℃恒温滴加3h，补加乳化剂和引发剂，然后于80℃保温0.5h，升温至90°再反应1h。然后降温至60℃，加入碳酸氢钠调节pH值为6～7，加入DBP10ml搅拌0.5h后降温至50℃出料。

实施例3

实施例1的共聚乳液加入2gAlCl₃，0.5ml辛醇和20g轻质碳酸钙，搅拌均匀。

实施例4

实施例3的共聚乳液按100∶10～15的质量比加入乳化MDI搅拌均匀。

本发明可用其他不违背本发明的精神或主要特征的具体形式来概括。因此，无论从哪一点来看，本发明的上述实施方案都只能以为是对本发明的说明而不能限制本发明，权利要求书指出了本发明的范围，因此，在与本发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何改变，都应以为是包括在权利要求书的范围内。

Claims

1、一种由至少一种乙烯基单体和大豆蛋白构成的接枝共聚乳液，其特征在于共聚乳液中大豆蛋白的接枝率至少为10％。

2、根据权利要求1的共聚乳液，其中至少一种乙烯基单体选自醋酸乙烯酯、支链高级脂肪酸乙烯酯及其混合物。

3、根据权利要求2的共聚乳液，其中至少一种共聚单体选自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸失水甘油酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、乙烯及其混合物。

4、一种权利要求1的共聚乳液的制备方法，该方法包括至少一种乙烯基单体与大豆蛋白在能生成自由基的引发剂存在下反应，其特征在于：大豆蛋白和改性剂在一定温度和惰性气体保护下，于水溶液中反应得到改性大豆蛋白，将占乳液总量5～60％的改性大豆蛋白和单体、保护胶体混合在一起，在引发剂作用下接枝共聚反应得到大豆蛋白共聚乳液。

5、权利要求1～3中任何一项限定的共聚乳液作为纸张、木材等多孔材料胶粘剂的应用。