CN101531884A - 协同效应改性大豆蛋白胶粘剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种协同效应改性大豆蛋白胶粘剂，其特征在于采用两种或两种以上联合鞣剂，利用协同效应改性大豆蛋白，提高了大豆蛋白胶粘剂的胶接强度和耐水性；还提供了所述协同效应改性大豆蛋白胶粘剂的制备方法。

Description

协同效应改性大豆蛋白胶粘剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种利用联合鞣剂协同效应改性大豆蛋白胶粘剂及其制备方法。

背景技术

木材胶粘剂包括天然高分子胶和合成高分子胶两大类，合成高分子胶中应用最广泛的是甲醛系胶粘剂，包括脲醛树脂胶，酚醛树脂胶和三聚氰胺-甲醛树脂胶。其中脲醛树脂胶用量最大，占甲醛系胶粘剂用量的80％左右，占木材胶粘剂总消耗量的60％多。这类胶粘剂以其分子量小，湿润性好，胶合强度高等优势而得到迅速发展并占领木材胶粘剂市场。除甲醛系胶粘剂外，使用较多的还包括其他水基胶粘剂，如聚醋酸乙烯酯乳液，丙烯酸乳液，聚氨酯等，其中醋酸乙烯酯乳液及丙烯酸乳液的用量在逐年递增。

但甲醛系胶粘剂具有致命的缺陷，由于其主要原料之一为甲醛，用其胶接木材和加工产品，在生产过程与使用过程中不可避免地会释放出游离甲醛等有害气体，从而危害产品生产者和产品消费者的身体健康。另外，合成高分子胶是由来源于一些不可再生资源如石油和天然气的单体所合成，由于石油资源的进一步减少和化石燃料价格的不稳定，这些合成高分子胶的价格和可用性存在许多不确定因素。近年来，石油价格持续上扬，造成合成高分子胶的成本居高不下，如何在保证产品质量的前提下降低成本，已成为了一个急需解决的问题；其次，合成高分子胶是由石油单体聚合而成的高分子所组成，大部分单体的聚合物具有生物不可降解性，因此，这些胶粘剂会对环境产生一定的污染。由于天然胶粘剂原料来源广泛，成本低，使用方便，无毒环保，如今随着石油能源紧张和胶粘剂理论研究的深入，更重要的是人们环保意识的增强，天然胶粘剂又重新受到重视，以期充分发挥其天然环保和可再生的优势。

天然高分子胶的原料中，大豆蛋白是一种来源丰富，可再生，可降解以及低成本的资源。因此，采用大豆蛋白作为原料生产木材胶粘剂将成为了一种必然的发展趋势。但现有大豆蛋白胶粘剂普遍胶接强度低，耐水性差，阻碍了大豆蛋白胶粘剂在木材工业中的推广和应用。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述局限，提供一种胶接强度高、耐水性好的大豆蛋白胶粘剂。

本发明的另一个目的是提供一种本发明的大豆蛋白胶粘剂的制备方法。

本发明提供了一种利用协同效应改性大豆蛋白胶粘剂，其特征在于采用两种或两种以上联合鞣剂，利用协同效应改性大豆蛋白，提高大豆蛋白胶粘剂的耐水性和胶接强度。其中大豆蛋白与鞣剂的质量比为100：1～30，优化比例为100：5～20。

用于本发明的鞣剂选自无机鞣剂、植物鞣剂、合成有机鞣剂及其混合物，其中无机鞣剂选自铬鞣剂、铝鞣剂、铁鞣剂、锆鞣剂、钛鞣剂、铜鞣剂、钴鞣剂、镍鞣剂及其复合物或混合物；植物鞣剂选自荆树皮栲胶、橡碗栲胶、落叶松栲胶、栗木栲胶、坚木栲胶、槟榔栲胶、柯子栲胶、塔拉栲胶、杨梅栲胶、厚皮香栲胶、柚柑栲胶、木麻黄栲胶、槲树栲胶及其混合物或改性产物；合成有机鞣剂选自芳香族合成鞣剂、氨基树脂鞣剂、乙烯基共聚树脂鞣剂及其混合物。

用于本发明的大豆蛋白选自大豆分离蛋白、大豆浓缩蛋白、大豆蛋白粉、低温变性脱脂豆粕，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，细度120目以上。

本发明还提供了一种制备本发明协同效应改性大豆蛋白胶粘剂的方法。该方法包括将大豆蛋白溶于水中，在解聚剂作用下充分展开蛋白质分子，调节pH值及温度，依次加入隐匿剂处理后的联合鞣剂，反应完全后加入助剂搅拌均匀得到成品。

视最终使用目的而定，改性大豆蛋白胶粘剂助剂可含有填料、增稠剂、增塑剂、稳定剂、抗冻剂、消泡剂、防腐(霉)剂、阻燃剂等。

用于展开大豆蛋白分子的解聚剂的例子，包括盐酸、氢氧化钠、氢氧化钙、硼砂、磷酸氢二钠、氢氧化铵、硅酸钠、脲、盐酸胍、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、琥珀酸酐、乙酸酐、多聚磷酸钠、亚硫酸钠、二硫苏糖醇、巯基乙酸、巯基乙醇、亚硫酸氢钠、二甲基甲酰胺、三氯乙酸、蛋白酶。

用于鞣剂隐匿剂的例子，包括甲酸、乙酸、草酸、乳酸、柠檬酸、酒石酸、邻苯二甲酸酐、氨基乙酸、对苯二甲酸、三乙醇胺、柠檬酸铵、硼酸、硼砂、丙二酸、硫酸、硫酸钠、亚硫酸钠、氯化钠、二氯甲烷、二溴甲烷、丙酮、环己酮、二苯基二氯甲烷、原甲酸三乙酯、碳酸二甲酯、三甲基氯硅烷。

与现有技术相比，本发明的创新之处在于：

1、在大豆蛋白胶粘剂生产过程中，借鉴了制革工业领域中皮革鞣制化学工艺与原理，拓展了鞣剂的应用范围，实现了大豆蛋白胶粘剂改性技术的突破。

2、采用两种或两种以上联合鞣剂，利用协同效应改性大豆蛋白，用以改善和提高大豆蛋白胶粘剂的耐水性和胶接强度，效果显著。

3、鞣剂采用隐匿剂掩蔽后使用，避免了蛋白质遇到鞣质即会沉淀的缺点，使改性后的大豆蛋白胶粘剂可以长时间贮存和运输，方便使用。

具体实施方式

从以下说明实施例将进一步理解木发明。

实施例1

大豆蛋白粉按100:800比例(质量)溶于3mol/L尿素溶液中，升温至60℃搅拌1h，降温至30℃，用40％NaOH溶液调至pH＝8.5，加入以硼砂掩蔽的落叶松栲胶溶液继续反应30min，升温至35℃，加入三乙醇胺掩蔽的铝鞣剂，使大豆蛋白与鞣剂总量比例达到100:15，保温反应1h得到改性大豆蛋白胶粘剂。

实施例2

低温变性脱脂豆粕粉碎过200目筛，按100;600比例(质量)溶于0.1％亚硫酸钠溶液中，45℃下搅拌1h，用甲酸溶液调至pH＝6.5，加入以原甲酸三乙酯掩蔽的荆树皮栲胶溶液继续反应30min，降温至25℃，加入苯二甲酸钠掩蔽的铬鞣剂，使大豆蛋白与鞣剂总量比例达到100:10，保温反应1h得到改性大豆蛋白胶粘剂。

实施例3

100份实施例1的改性大豆蛋白胶粘剂加入0.5份聚丙烯酰胺，0.5份乌洛托品，0.02份磷酸三丁酯，5份轻质碳酸钙，搅拌均匀。用于粘合三层椴木胶合板，1.2MPa压力、130℃下10min固化，胶合板干态胶合强度>1.6MPa，湿态(30℃水中浸泡3h)胶合强度>1.1MPa。

本发明可用其它不违背本发明的精神或主要特征的具体形式来概括，本发明的上述实施方案只能认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 (6)

1、一种改性大豆蛋白胶粘剂，其特征在于以鞣剂改性大豆蛋白制成。

2、根据权利要求1的胶粘剂，其特征在于采用两种或两种以上联合鞣剂，利用协同效应改性大豆蛋白，大豆蛋白与鞣剂的质量比为100：1～30，优化比例为100：5～20。

3、根据权利要求2的胶粘剂，其中至少一种鞣剂选自无机鞣剂、植物鞣剂、合成有机鞣剂及其混合物。

4、根据权利要求3的胶粘剂，无机鞣剂选自铬鞣剂、铝鞣剂、铁鞣剂、锆鞣剂、钛鞣剂、铜鞣剂、钴鞣剂、镍鞣剂及其复合物或混合物；植物鞣剂选自荆树皮栲胶、橡碗栲胶、落叶松栲胶、栗木栲胶、坚木栲胶、槟榔栲胶、柯子栲胶、塔拉栲胶、杨梅栲胶、厚皮香栲胶、柚柑栲胶、木麻黄栲胶、槲树栲胶及其混合物或改性产物；合成有机鞣剂选自芳香族合成鞣剂、氨基树脂鞣剂、乙烯基共聚树脂鞣剂及其混合物。

5、根据权利要求1的大豆蛋白，选自大豆分离蛋白、大豆浓缩蛋白、大豆蛋白粉、低温变性脱脂豆粕，细度120目以上。

6、一种权利要求1的鞣剂改性大豆蛋白胶粘剂的制备方法，该方法特征如下：将大豆蛋白溶于水中，在解聚剂作用下充分展开蛋白质分子，调节pH值及温度，依次加入隐匿剂处理后的联合鞣剂，反应完全后加入助剂搅拌均匀得到成品。