CN102516933B - 一种层状硅酸盐增强的大豆胶黏剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种层状硅酸盐增强的大豆胶黏剂，由100重量份水、10～50重量份大豆衍生品、0.1～10重量份改性剂及0.1～10重量份层状硅酸盐制成，没有采用甲醛作为原料，属于环保型胶黏剂，利用改性剂和层状硅酸盐对大豆衍生品中的大豆蛋白质进行改性处理，提高了初黏性，同时也提高了大豆胶黏剂的粘接强度和耐水性，特别适合作为木材胶黏剂使用。本发明还提供了一种层状硅酸盐增强的大豆胶黏剂的制备方法，制备简单、可控性好、易于操作，易于工业化生产，生产成本低廉，具有很好的经济效益，有利于推广应用，具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及胶黏剂及其制备领域，具体涉及一种层状硅酸盐增强的大豆胶黏剂及其制备方法和应用。
背景技术
2009年我国人造板产量首次突破1亿立方米，人造板的生产制造需要使用大量的胶黏剂。市场上的木材用胶黏剂主要是“三醛胶”(脲醛胶、酚醛胶、三聚氰胺-甲醛胶)，据估计，2008年我国“三醛胶”的产量为566万吨。“三醛胶”的原料均来自于石油等化工产品，资源有限，不可再生；另外，此类胶黏剂的胶合制品在生产和使用过程中会释放第1类致癌物质游离醛，易引起人们的呼吸不适以及眼睛和喉咙的疼痛，严重危害产业工人和消费者的身体健康。美国的《复合木制品甲醛标准法案》(Formaldehyde Standards forComposite Wood Act)于2011年1月3日正式生效，对复合木制品中的甲醛含量做了严格要求。该项法案的实施必将对我国的木材胶合制品出口企业造成冲击，而木材胶合制品中的甲醛主要来自胶黏剂，因此，利用非石油基可再生资源制备环境友好型的无毒胶黏剂具有重大意义。
大豆来源丰富、价格低廉、可再生，是理想的研究对象。近年来，人们利用各种手段，有效地提高了大豆胶黏剂的粘接强度和耐水性。例如，Hettiarachchy等人以碱改性方法提高了大豆蛋白的粘接强度和耐水性(Hettiarachchy，N.S.et al.J.Am.Oil.Chem.Soc.1995，72，1461)。Sun和Bian发现以尿素改性大豆蛋白胶黏剂比碱改性有更好的效果(Sun，S.X.and Bian，K.et al.J.Am.Oil.Chem.Soc.1999，76，977)。其他现有技术中，还有其他改性剂对大豆胶黏剂进行改性，如有胰蛋白酶，盐酸胍，十二烷基硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠等。在专利号为ZL 200710072642.2、名称为“单宁酸改性豆粉胶粘剂及其制备方法”的发明专利中，公开了一种利用单宁酸改性得到的豆粉胶黏剂，由100重量份的豆粉、600重量份的水和2～14重量份的单宁酸制成；专利号为ZL 200710072643.7、名称为“硼酸改性豆粉胶粘剂及其制备方法”的发明专利中，公开了一种利用硼酸改性得到的豆粉胶黏剂，由100重量份的豆粉、600重量份的水和2～14重量份的硼酸制成；上述的两个中国专利中，其豆粉仅占豆粉胶黏剂重量的14.0％～14.2％，且豆粉胶黏剂在胶合板试样在经过30℃水浸泡2h、63℃烘干1h后的剪切强度都不超过0.66MPa。
上述的大豆胶黏剂均存在初黏性差的问题，不利于板材的冷压过程，从而导致制备的木材胶合制品其性能不能满足要求，不利于大豆胶黏剂的产业化应用。
层状硅酸盐已经在其它高分子如尼龙中获得应用(E.P.GIANNELIS，Advanced Materials，8(11)，29-35，1996)，这种高分子纳米复合材料具有高强度、高阻隔性和高阻燃性。Lei等人在脲醛胶中添加占树脂重量8％的钠基蒙脱土(Na+-MMT)，可使其耐水性提高60％左右(Lei Hong，et al，Journal ofApplied Polymer Science，2008，Vol.109，2442-2451)，他们认为，层状硅酸盐纳米颗粒本身具有一定的水排斥性能，除此之外，钠基蒙脱土的各剥离层在脲醛树脂基体中相互连接形成连续的簇状结构，这种连接结构极大地提高了脲醛胶的耐水性。除脲醛胶外，层状硅酸盐在其他种类胶黏剂中也有应用，但主要是用来作为填料。综观国内外对大豆胶黏剂的研究，尚无人利用层状硅酸盐来提高大豆胶黏剂的耐水性和粘接强度。
发明内容
本发明提供了一种层状硅酸盐增强的大豆胶黏剂，不但解决了现有大豆胶黏剂初黏性差的问题，而且能够提高大豆胶黏剂的粘接强度和耐水性。
一种层状硅酸盐增强的大豆胶黏剂，由以下重量份的原料制成：
水 100份；
大豆衍生品 10～50份；
改性剂 0.1～10份；
层状硅酸盐 0.1～10份。
为了取得更好的发明效果，对本发明进行进一步的优选：
所述的层状硅酸盐增强的大豆胶黏剂由以下重量份的原料制成：
水 100份；
大豆衍生品 15～40份；
改性剂 0.1～5份；
层状硅酸盐 0.1～1份。
所述的大豆衍生品为大豆分离蛋白、大豆浓缩蛋白、脱脂大豆蛋白粉中的一种或两种以上，可采用市售产品。进一步优选，所述的大豆衍生品为含蛋白质重量百分含量90％以上的大豆分离蛋白。
大豆衍生品含有大量的大豆蛋白质，大豆蛋白质在大豆胶黏剂中主要起粘接作用，蛋白质的基本组成是氨基酸，分子结构中含有氨基和羧基等基团，因而对木材有良好的粘接能力，在所述的大豆衍生品中，蛋白质含量越高则粘接强度和耐水性越好。原始状态的蛋白质中，由于范德华力、氢键以及疏水键等非共价键的作用而产生分子间紧密结合，大量的极性和非极性基团被包埋在球团聚集体中，无法起到相应的粘接作用。本发明的改性剂和层状硅酸盐对大豆衍生品中的大豆蛋白质进行改性处理，能使大豆蛋白质充分展开，暴露更多的极性和非极性基团，从而增加大豆蛋白质与粘接表面的作用力，利于在粘接界面形成大分子长链交织的胶层。
所述的改性剂为碱性氢氧化物、尿素、尿素衍生物、硼酸盐、硫酸盐、亚硫酸盐、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的一种或两种以上，可采用市售产品。其中，所述的碱性氢氧化物包括氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化铵等，所述的尿素衍生物包括缩二脲、羟基脲、羟甲基尿素等。进一步优选，所述的改性剂为氢氧化钠、尿素、硼酸钠、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的一种或两种以上。更优选的改性剂为尿素。氢氧化钠在使大豆蛋白质展开的同时会使大豆蛋白质的长链分子发生一定的降解，降解程度越大对大豆胶黏剂的粘接效果和耐水性的不利影响也就越大，而尿素在使大豆蛋白质展开的时候不会使其发生降解，因而更有利于大豆胶黏剂保持良好的粘接性能和耐水性。
所述的层状硅酸盐为无机蒙脱土、有机蒙脱土、有机膨润土中的一种或两种以上，可采用市售产品。其中，所述的无机蒙脱土包括钠基蒙脱土、钙基蒙脱土、镁基蒙脱土、钠-钙基蒙脱土。有机蒙脱土是由无机蒙脱土经过不同链长的季铵盐改性得到的，结构特征与无机蒙脱土类似，为层状结构。有机膨润土与有机蒙脱土的成分基本一样，区别在于有机蒙脱土更纯净。进一步优选，所述的层状硅酸盐为有机蒙脱土。
本发明所使用的层状硅酸盐可以均匀地分散在水溶液中，其无机正离子如钠离子可以被大豆蛋白质结构中的有机铵正离子交换，从而形成蛋白/层状硅酸盐纳米复合结构。所述的层状硅酸盐与大豆衍生品的重量比为0.1～1.5∶100，层状硅酸盐高度剥离，剥离后的片层与大豆蛋白质之间有强烈的氢键作用以及电荷作用，这些相互作用提高了大豆胶黏剂的初黏性。在提高初黏性的同时，层状硅酸盐提高了大豆胶黏剂的粘接强度和耐水性。
本发明还提供了一种层状硅酸盐增强的大豆胶黏剂的制备方法，其制备简单、可控性好、易于操作。
所述的层状硅酸盐增强的大豆胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
将改性剂与水配制成改性剂溶液，再向改性剂溶液中加入层状硅酸盐，搅拌10min～30min，得到混合液；向混合液中加入大豆衍生品，搅拌0.5h～2h，得到层状硅酸盐增强的大豆胶黏剂。
所述的层状硅酸盐增强的大豆胶黏剂的制备方法还包括：将制备的层状硅酸盐增强的大豆胶黏剂冷冻干燥或喷雾干燥做成粉末胶黏剂。制成粉末胶黏剂的主要目的是便于运输，在使用时按照所需固含量将粉末胶黏剂与水搅拌10min～30min，混合均匀即可。
所述的制备方法制备的层状硅酸盐增强的大豆胶黏剂作为木材胶黏剂的应用。本发明还提供了一种层状硅酸盐增强的大豆胶黏剂的使用方法，将所述的层状硅酸盐增强的大豆胶黏剂通过刷涂、喷涂或滚涂的方法涂抹在要粘合的木质纤维材料上，经过冷压和热压即可得到木质人造板，所述的木质人造板包括胶合板、刨花板、中密度纤维板、木工板等，同时层状硅酸盐增强的大豆胶黏剂还可用于制备复合木地板。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明层状硅酸盐增强的大豆胶黏剂，利用改性剂和层状硅酸盐对大豆衍生品中的大豆蛋白质进行改性处理，改性剂和层状硅酸盐的协同作用能使大豆蛋白质充分展开，暴露更多的极性和非极性基团，从而增加蛋白与粘接表面的作用力，利于在粘接界面形成大分子长链交织的胶层，提高了初黏性，同时也提高了大豆胶黏剂的粘接强度和耐水性。
本发明采用的主要原料是大豆衍生品，属于可再生能源，并且使用改性剂和层状硅酸盐进行改性，未采用甲醛，不存在甲醛释放的问题，属于环保型胶黏剂。
本发明层状硅酸盐增强的大豆胶黏剂的制备方法，其制备简单、可控性好、易于操作，易于工业化生产，生产成本低廉，具有很好的经济效益，有利于推广应用，具有广阔的应用前景。
本发明层状硅酸盐增强的大豆胶黏剂作为木材胶黏剂使用时，由于具有较好的初黏性使得木材胶合制品在冷压过后不开胶，并且木材胶合制品具有较好的力学强度和耐水性，从而有利于本发明层状硅酸盐增强的大豆胶黏剂的推广使用。
附图说明
图1为实施例12中的钠基蒙脱土以及钠基蒙脱土与大豆分离蛋白不同重量比下的X射线衍射图谱；
图2为实施例12中的钠基蒙脱土与大豆分离蛋白重量比为1.5∶100下的电镜扫描照片。
具体实施方式
为了更好地说明本发明的技术方案，特列举以下实施例，需要强调的是本发明的范围不仅仅局限在这些实施例中，这些实施例仅仅用于进一步描述本发明。
按照国家标准GB/T 17657-1999规定，三层杨木板的强度测试如下：三层杨木板经过涂胶、冷压和热压过程而得到，其中，涂胶量为400g/m2(双面)，涂胶后立即在1.2MPa下冷压30分钟，然后热压，热压条件：温度为140℃，压力为1MPa，热压速度为80秒/毫米；热压后的三层杨木板在室温下陈放24小时，然后锯成A型试样，在万用拉伸机上测试即得干强度。湿强度是将A型试样在63℃下浸泡3小时，然后在室温冷却十分钟马上在万用拉伸机测试获得。本发明实施例和对比例中的干强度和湿强度都是在上述条件下测得。
实施例1
在一500mL三口瓶中加入100g水和0.35g氢氧化钠，配制成氢氧化钠溶液，再向氢氧化钠溶液中加入0.3g钠基蒙脱土(购于浙江丰虹粘土化工有限公司，阳离子交换容量为0.9mmol/g)，搅拌10分钟，分散均匀，得到混合液；然后向混合液中加入15克大豆分离蛋白(购于广州海莎生物科技有限公司，蛋白质重量百分含量为90％)，搅拌30分钟直至大豆分离蛋白完全分散在水中，得到层状硅酸盐增强的大豆胶黏剂。
将制备的层状硅酸盐增强的大豆胶黏剂用于三层杨木板的粘接，并进行干强度和湿强度的测试，分别测得干强度为2.32MPa和湿强度为0.86MPa。
实施例2
在一500mL三口瓶中加入100g水和3g尿素，配制成尿素溶液，再向尿素溶液中加入0.15g钠基蒙脱土(购于浙江丰虹粘土化工有限公司，阳离子交换容量为0.9mmol/g)，搅拌10分钟，分散均匀，得到混合液；然后向混合液中加入15克大豆分离蛋白(购于广州海莎生物科技有限公司，蛋白质重量百分含量为90％)，搅拌30分钟直至大豆分离蛋白完全分散在水中，得到层状硅酸盐增强的大豆胶黏剂。
将制备的层状硅酸盐增强的大豆胶黏剂用于三层杨木板的粘接，并进行干强度和湿强度的测试，分别测得干强度为2.46MPa和湿强度为0.95MPa。
实施例3
在一500mL三口瓶中加入100g水和3g尿素，配制成尿素溶液，再向尿素溶液中加入0.15g有机蒙脱土(购于浙江丰虹粘土化工有限公司，产品牌号DK5)，搅拌10分钟，分散均匀，得到混合液；然后向混合液中加入15克大豆分离蛋白(购于广州海莎生物科技有限公司，蛋白质重量百分含量为90％)，搅拌30分钟直至大豆分离蛋白完全分散在水中，得到层状硅酸盐增强的大豆胶黏剂。
将制备的层状硅酸盐增强的大豆胶黏剂用于三层杨木板的粘接，并进行干强度和湿强度的测试，分别测得干强度为2.53MPa和湿强度为1.05MPa。
实施例4
在一500mL三口瓶中加入100g水和5g亚硫酸钠，配制成亚硫酸钠溶液，再向亚硫酸钠溶液中加入0.2g有机膨润土(购于浙江丰虹粘土化工有限公司，产品牌号JF-38)，搅拌10分钟，分散均匀，得到混合液；然后向混合液中加入15克大豆分离蛋白(购于广州海莎生物科技有限公司，蛋白质重量百分含量为90％)，搅拌30分钟直至大豆分离蛋白完全分散在水中，得到层状硅酸盐增强的大豆胶黏剂。
将制备的层状硅酸盐增强的大豆胶黏剂用于三层杨木板的粘接，并进行干强度和湿强度的测试，分别测得干强度为2.11MPa和湿强度为0.75MPa。
实施例5
在一500mL三口瓶中加入100g水和0.1g十二烷基苯磺酸钠，配制成十二烷基苯磺酸钠溶液，再向十二烷基苯磺酸钠溶液中加入0.1g有机膨润土(购于浙江丰虹粘土化工有限公司，产品牌号JF-38)，搅拌10分钟，分散均匀，得到混合液；然后向混合液中加入10克大豆浓缩蛋白(购于上海锐麟生物科技有限公司，蛋白质重量百分含量为70％)，搅拌30分钟直至大豆浓缩蛋白完全分散在水中，得到层状硅酸盐增强的大豆胶黏剂。
将制备的层状硅酸盐增强的大豆胶黏剂用于三层杨木板的粘接，并进行干强度和湿强度的测试，分别测得干强度为1.75MPa和湿强度为0.52MPa。
实施例6
在一500mL三口瓶中加入100g水和2g亚硫酸氢钠，配制成亚硫酸氢钠溶液，再向亚硫酸氢钠溶液中加入1g有机蒙脱土(购于浙江丰虹粘土化工有限公司，产品牌号DK2)，搅拌30分钟，分散均匀，得到混合液；然后向混合液中加入15克大豆浓缩蛋白(购于上海锐麟生物科技有限公司，蛋白质重量百分含量为70％)，搅拌30分钟直至大豆浓缩蛋白完全分散在水中，得到层状硅酸盐增强的大豆胶黏剂。
将制备的层状硅酸盐增强的大豆胶黏剂用于三层杨木板的粘接，并进行干强度和湿强度的测试，分别测得干强度为1.88MPa和湿强度为0.58MPa。
实施例7
在一500mL三口瓶中加入100g水和1g硼酸钠，配制成硼酸钠溶液，再向硼酸钠溶液中加入0.15g有机蒙脱土(购于浙江丰虹粘土化工有限公司，产品牌号DK4)，搅拌30分钟，分散均匀，得到混合液；然后向混合液中加入20克大豆浓缩蛋白(购于上海锐麟生物科技有限公司，蛋白质重量百分含量为70％)，搅拌30分钟直至大豆浓缩蛋白完全分散在水中，得到层状硅酸盐增强的大豆胶黏剂。
将制备的层状硅酸盐增强的大豆胶黏剂用于三层杨木板的粘接，并进行干强度和湿强度的测试，分别测得干强度为1.97MPa和湿强度为0.68MPa。
实施例8
将实施例7中制备的层状硅酸盐增强的大豆胶黏剂在冷冻干燥机中干燥，然后研磨成100目粉状，即得粉末胶黏剂。在一500mL三口瓶中加入70g水，然后加入10g粉末胶黏剂，搅拌30min，将制备的大豆胶黏剂用于三层杨木板的粘接，并进行干强度和湿强度的测试，分别测得干强度为1.91MPa和湿强度为0.59MPa。
实施例9
在一500mL三口瓶中加入100g水和0.35g氢氧化钠，配制成氢氧化钠溶液，再向氢氧化钠溶液中加入0.3g钠基蒙脱土(购于浙江丰虹粘土化工有限公司，阳离子交换容量为0.9mmol/g)，搅拌10分钟，分散均匀，得到混合液；然后向混合液中加入30克脱脂大豆蛋白粉(购于广州海莎生物科技有限公司，蛋白质重量百分含量为50％)，搅拌30分钟直至脱脂大豆蛋白粉完全分散在水中，得到层状硅酸盐增强的大豆胶黏剂。
将制备的层状硅酸盐增强的大豆胶黏剂用于三层杨木板的粘接，并进行干强度和湿强度的测试，分别测得干强度为1.65MPa和湿强度为0.51MPa。
实施例10
在一500mL三口瓶中加入100g水和0.4g氢氧化钠，配制成氢氧化钠溶液，再向氢氧化钠溶液中加入0.3g有机蒙脱土(购于浙江丰虹粘土化工有限公司，产品牌号DK1)，搅拌10分钟，分散均匀，得到混合液；然后向混合液中加入30克脱脂大豆蛋白粉(购于广州海莎生物科技有限公司，蛋白质重量百分含量为50％)，搅拌30分钟直至脱脂大豆蛋白粉完全分散在水中，得到层状硅酸盐增强的大豆胶黏剂。
将制备的层状硅酸盐增强的大豆胶黏剂用于三层杨木板的粘接，并进行干强度和湿强度的测试，分别测得干强度为1.74MPa和湿强度为0.54MPa。
实施例11
在一500mL三口瓶中加入100g水和1g十二烷基硫酸钠，配制成十二烷基硫酸钠溶液，再向十二烷基硫酸钠溶液中加入0.3g有机膨润土(购于浙江丰虹粘土化工有限公司，产品牌号JF-38)，搅拌30分钟，分散均匀，得到混合液；然后向混合液中加入40克脱脂大豆蛋白粉(购于广州海莎生物科技有限公司，蛋白质重量百分含量为50％)，搅拌2h直至脱脂大豆蛋白粉完全分散在水中，得到层状硅酸盐增强的大豆胶黏剂。
将制备的层状硅酸盐增强的大豆胶黏剂用于三层杨木板的粘接，并进行干强度和湿强度的测试，分别测得干强度为1.66MPa和湿强度为0.53MPa。
对比例1
在一500mL三口瓶中加入100g水，然后加入15g大豆分离蛋白(购于广州海莎生物科技有限公司，蛋白质重量百分含量为90％)，搅拌30分钟直至大豆分离蛋白完全分散在水中，得到大豆胶黏剂。
将制备的大豆胶黏剂用于三层杨木板的粘接，并进行干强度和湿强度的测试，分别测得干强度为1.99MPa和湿强度为0.70MPa。
对比例2
在一500mL三口瓶中加入100g水，然后加入20g大豆浓缩蛋白(购于上海锐麟生物科技有限公司，蛋白质重量百分含量为70％)，搅拌30分钟直至大豆浓缩蛋白完全分散在水中，得到大豆胶黏剂。
将制备的大豆胶黏剂用于三层杨木板的粘接，并进行干强度和湿强度的测试，分别测得干强度为1.66MPa和湿强度为0.48MPa。
对比例3
在一500mL三口瓶中加入100g水，然后加入30g脱脂大豆蛋白粉(购于广州海莎生物科技有限公司，蛋白质含量50％)，搅拌30分钟直至脱脂大豆蛋白粉完全分散在水中，得到大豆胶黏剂。
将制备的大豆胶黏剂用于三层杨木板的粘接，并进行干强度和湿强度的测试，分别测得干强度为1.25MPa和湿强度为0.45MPa。
实施例1～4制备的层状硅酸盐增强的大豆胶黏剂和对比例1制备的大豆胶黏剂的干强度(MPa)和湿强度(MPa)数据如表1所示。
表1
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 对比例1 | |
| 干状强度(MPa) | 2.32 | 2.46 | 2.53 | 2.11 | 1.99 |
| 湿状强度(MPa) | 0.86 | 0.95 | 1.05 | 0.75 | 0.70 |
实施例5～8制备的层状硅酸盐增强的大豆胶黏剂和对比例2制备的大豆胶黏剂的干强度(MPa)和湿强度(MPa)数据如表2所示。
表2
| 实施例5 | 实施例6 | 实施例7 | 实施例8 | 对比例2 | |
| 干状强度(MPa) | 1.75 | 1.88 | 1.97 | 1.91 | 1.66 |
| 湿状强度(MPa) | 0.52 | 0.58 | 0.68 | 0.59 | 0.48 |
实施例9～11制备的层状硅酸盐增强的大豆胶黏剂和对比例3制备的大豆胶黏剂的干强度(MPa)和湿强度(MPa)数据如表3所示。
表3
| 实施例9 | 实施例10 | 实施例11 | 对比例3 | |
| 干状强度(MPa) | 1.65 | 1.74 | 1.66 | 1.25 |
| 湿状强度(MPa) | 0.51 | 0.54 | 0.53 | 0.45 |
由表1、2、3的测试数据可见，本发明层状硅酸盐增强的大豆胶黏剂不仅初黏性好，冷压不开胶，而且粘接强度和耐水性也得到了有效的提高。
实施例12
将钠基蒙脱土(购于浙江丰虹粘土化工有限公司，阳离子交换容量为0.9mmol/g)研磨成粉(100目)，进行X射线衍射扫描，得到X射线衍射(XRD)图谱，如图1a中-Na-MMT所示。
在一500mL三口瓶中加入100g水和3g尿素，配制成尿素溶液，再向尿素溶液中加入0.225g钠基蒙脱土(购于浙江丰虹粘土化工有限公司，阳离子交换容量为0.9mmol/g)，搅拌10分钟，分散均匀，得到混合液；然后向混合液中加入15克大豆分离蛋白(购于广州海莎生物科技有限公司，蛋白质重量百分含量为90％)，即钠基蒙脱土与大豆分离蛋白重量比为1.5∶100，搅拌30分钟直至大豆分离蛋白完全分散在水中，得到层状硅酸盐增强的大豆胶黏剂。该层状硅酸盐增强的大豆胶黏剂经过冷冻干燥后，研磨成粉(100目)，进行X射线衍射扫描，得到X射线衍射(XRD)图谱，如图1a中-SPI+1.5％Na-MMT所示。该层状硅酸盐增强的大豆胶黏剂在140℃烘箱中固化后得到胶黏剂样品，将胶黏剂样品在超薄切片机上切片，再进行透射电子显微镜(TEM)扫描，得到电镜扫描图片，如图2所示，其中，I为剥离的钠基蒙脱土(Na+-MMT)片层，II为未完全展开的大豆蛋白质聚集体。
在一500mL三口瓶中加入100g水和3g尿素，配制成尿素溶液，再向尿素溶液中加入1.05g钠基蒙脱土(购于浙江丰虹粘土化工有限公司，阳离子交换容量为0.9mmol/g)，搅拌10分钟，分散均匀，得到混合液；然后向混合液中加入15克大豆分离蛋白(购于广州海莎生物科技有限公司，蛋白质重量百分含量为90％)，即钠基蒙脱土与大豆分离蛋白重量比为7∶100，搅拌30分钟直至大豆分离蛋白完全分散在水中，得到层状硅酸盐增强的大豆胶黏剂。该层状硅酸盐增强的大豆胶黏剂经过冷冻干燥后，研磨成粉(100目)，进行X射线衍射扫描，得到X射线衍射(XRD)图谱，如图1b中-SPI+7％Na-MMT所示。
如图1所示，-Na-MMT对应的曲线在5.9°处有强的衍射峰，对应着钠基蒙脱土的(001)晶面。-SPI+1.5％Na-MMT和-SPI+7％Na-MMT对应的曲线在5.9°处没有该衍射峰，说明在胶黏剂体系中钠基蒙脱土高度剥离，致使(001)晶面消失。为了进一步验证这种剥离结构，图2给出了钠基蒙脱土与大豆分离蛋白(SPI)的重量比为1.5∶100时的电镜扫描照片，如图2所示，其钠离子可以被大豆蛋白质结构中的有机铵正离子交换，从而形成蛋白/钠基蒙脱土纳米复合结构，钠基蒙脱土高度剥离，剥离后的片层与大豆蛋白质之间有强烈的氢键作用以及电荷作用，钠基蒙脱土在胶黏剂体系中起到物理交联点的作用，从而提高胶黏剂的粘接强度和耐水性。经过试验，当钠基蒙脱土与大豆分离蛋白(SPI)的重量比为0.1～8∶100时，特别是0.1～1.5∶100时，蒙脱土高度剥离，剥离后的片层与大豆蛋白质之间有强烈的氢键作用以及电荷作用。
Claims (8)
1.一种层状硅酸盐增强的大豆胶黏剂的制备方法，其特征在于，所述的层状硅酸盐增强的大豆胶黏剂由以下重量份的原料制成：
水 100份；
大豆衍生品 10～50份；
改性剂 0.1～10份；
层状硅酸盐 0.1～10份；
所述的层状硅酸盐与大豆衍生品的重量比为0.1～1.5:100；
所述的制备方法，包括以下步骤：
将改性剂与水配制成改性剂溶液，再向改性剂溶液中加入层状硅酸盐，搅拌10min～30min，得到混合液；向混合液中加入大豆衍生品，搅拌0.5h～2h，得到层状硅酸盐增强的大豆胶黏剂。
2.根据权利要求1所述的层状硅酸盐增强的大豆胶黏剂的制备方法，其特征在于，所述的层状硅酸盐增强的大豆胶黏剂由以下重量份的原料制成：
水 100份；
大豆衍生品 15～40份；
改性剂 0.1～5份；
层状硅酸盐 0.1～1份。
3.根据权利要求1或2所述的层状硅酸盐增强的大豆胶黏剂的制备方法，其特征在于，所述的大豆衍生品为大豆分离蛋白、大豆浓缩蛋白、脱脂大豆蛋白粉中的一种或两种以上；
或者，所述的改性剂为碱性氢氧化物、尿素、尿素衍生物、硼酸盐、硫酸盐、亚硫酸盐、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的一种或两种以上；
或者，所述的层状硅酸盐为无机蒙脱土、有机蒙脱土、有机膨润土中的一种或两种以上。
4.根据权利要求3所述的层状硅酸盐增强的大豆胶黏剂的制备方法，其特征在于，所述的大豆衍生品为含蛋白质重量百分含量90%以上的大豆分离蛋白。
5.根据权利要求3所述的层状硅酸盐增强的大豆胶黏剂的制备方法，其特征在于，所述的改性剂为氢氧化钠、尿素、硼酸钠、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的一种或两种以上。
6.根据权利要求5所述的层状硅酸盐增强的大豆胶黏剂的制备方法，其特征在于，所述的改性剂为尿素。
7.根据权利要求1所述的层状硅酸盐增强的大豆胶黏剂的制备方法，其特征在于，还包括：将制备的层状硅酸盐增强的大豆胶黏剂冷冻干燥或喷雾干燥做成粉末胶黏剂。
8.根据权利要求1～7任一项所述的制备方法制备的层状硅酸盐增强的大豆胶黏剂作为木材胶黏剂的应用。
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