CN103265930B

CN103265930B - 改性植物蛋白胶黏剂的制备方法

Info

Publication number: CN103265930B
Application number: CN201310218740.8A
Authority: CN
Inventors: 伍淑华
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-06-04
Filing date: 2013-06-04
Publication date: 2016-01-20
Anticipated expiration: 2033-06-04
Also published as: CN103265930A

Abstract

本发明公开了一种改性植物蛋白胶黏剂的制备方法，以豆粉为主要原料，以甲醛为稳定及，纳米二氧化钛为改性剂，苯酚和甲醛为交联剂，将植物蛋白经过改性、稳定及交联处理后，使其分子量不断增大，解决了传统植物蛋白胶黏剂胶接强度低、耐水性能差的缺点，此外改性植物蛋白胶黏剂的甲醛释放量低，符合E0级（≤0.5mg/L）胶合板要求。同时制备所需的原料来源广泛，便宜易得，且合成工艺简单，易于工业化生产。

Description

改性植物蛋白胶黏剂的制备方法

技术领域

本发明涉及一种环保型的胶黏剂的制备方法，特别涉及一种以豆粉为主要原料的改性植物蛋白胶黏剂的制备方法。

背景技术

近年来，随着人们生活水平的提高，消费者环保意识的日益增强，人们对木制品使用过程中的甲醛及挥发性有机化合物（VOC）污染问题的关注度不断升温；国家也相继组织制定和修订了GB18580-2001《室内装饰装修材料人造板及其制品中甲醛释放限量》、GB/T18583-2001《室内装饰材料胶黏剂中有害物质限量》、GB/T18883-2002《室内空气质量标准》等一系列强制性国家标准，规定了室内空气质量的相关指标以保障人民群众健康；国际上一些发达国家也制定相关标准或认证如美国的CARB认证等规定了更为“苛刻”的环保指数，这些标准或认证从目前复苏的国际经济形势角度看更有建立贸易技术壁垒的色彩，同时面对环境污染、石油资源的不可再生性和石油化工产品价格的不断上涨的困境，利用价格低廉的可再生资源，开发环保型胶黏剂，再次成为木材工业产业升级面临的紧迫任务。

木材加工用植物蛋白胶粘剂是由植物蛋白加入一定成胶剂和助胶剂调制而成，其最早出现在1923年，用于制造花旗松胶合板。它的特点是价格便宜，原料来源丰富，加工制作等方面方便简单，但限于其胶接强度低、适用期短、固含量低、耐生物腐蚀性差、特别是耐水性差等问题使其仅限于应用在室内用木材制品中，随着石油工业的不断发展，性能优良、价格低廉的脲醛、酚醛等类型合成树脂的出现，传统植物蛋白胶粘剂在木材胶合制品生产中逐渐被淘汰，退出了木材胶粘剂的主导市场。近年来，蛋白质的改性技术的发展为改善传统植物蛋白胶粘剂的性能、拓展植物蛋白胶粘剂的应用领域创造了必要条件，石油化工产品价格随着原油期货涨升带来的不断攀升也为植物蛋白胶黏剂重新进入木材胶黏剂市场提供了市场条件，同时要求绿色、环保的木材胶粘剂领域也促使改性植物蛋白类胶粘剂重新成为研发热点。

由于传统植物蛋白胶粘剂的胶接性能方面的缺陷，使其在木材工业的应用大大受到限制。人们研究发现通过对植物蛋白进行改性，可以赋予植物蛋白胶粘剂具有合成树脂的性能，并直接用做无醛木材胶粘剂。植物蛋白质作为一种可再生的天然聚合物，来源丰富，蛋白质分子具有多种功能基团，这些功能基团可以与其他改性剂进行反应为交联改良提供了可能，目前，一小部分研究从蛋白质改性技术如物理、化学和酶改性技术，制备植物蛋白胶粘剂，通过对植物蛋白质进行选择性的改性提高植物蛋白质的理化性能，从而使植物蛋白胶粘剂获得良好的胶接和耐水性能；大部分研究从水解或者改性植物蛋白质与其他胶粘剂的交联进行制备植物蛋白木材胶粘剂。这两种方法都可以开发各种性能优良的植物蛋白木材胶粘剂。

发明内容

本发明的目的是克服现有植物蛋白胶黏剂存在的缺陷，提供一种胶接强度高、耐水性能好的植物蛋白胶黏剂的制备方法。

为了实现以上发明目的，本发明采用以下技术方案：一种改性植物蛋白胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）按以下质量份数准备原料：豆粉100份；苯酚20～25份；甲醛10～20份；纳米二氧化钛10～20份；氢氧化钠15～20份；去离子水180～210份；

（2）将豆粉和去离子水混合均匀，调节pH在11～12，升温至50℃，搅拌30min至混合均匀；

（3）将豆粉溶液加入氢氧化钠混合均匀，升温至70℃反应1h，继续加热至90℃，加入甲醛，反应1h，继续加入纳米二氧化钛、苯酚，降温至70℃，反应2h，冷却至30℃，即得改性植物蛋白胶黏剂。

所述所述纳米二氧化钛粒径为20～50nm。

纳米材料由于尺寸远远小于普通材料，因此表现出很多普通材料所不具备的纳米效应，纳米材料由于尺寸小，比表面积大、表面能高，具有独特的表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应等特性。

本发明的主要优点和有益效果是：以豆粉为主要原料，以甲醛为稳定及，纳米二氧化钛为改性剂，苯酚和甲醛为交联剂，将植物蛋白经过改性、稳定及交联处理后，使其分子量不断增大，解决了传统植物蛋白胶黏剂胶接强度低、耐水性能差的缺点，此外改性植物蛋白胶黏剂的甲醛释放量低，符合E0级（≤0.5mg/L）胶合板要求。同时制备所需的原料来源广泛，便宜易得，且合成工艺简单，易于工业化生产。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步的说明。

实施例一：

按以下质量份数准备原料：豆粉100份；苯酚20份；甲醛20份；纳米二氧化钛15份；氢氧化钠18份；去离子水180份；

将豆粉和去离子水混合均匀，调节pH在11～12，升温至50℃，搅拌30min至混合均匀；

将豆粉溶液加入氢氧化钠混合均匀，升温至70℃反应1h，继续加热至90℃，加入甲醛，反应1h，继续加入纳米二氧化钛、苯酚，降温至70℃，反应2h，冷却至30℃，即得改性植物蛋白胶黏剂。

实施例二：

按以下质量份数准备原料：豆粉100份；苯酚25份；甲醛18份；纳米二氧化钛10份；氢氧化钠15份；去离子水200份；

实施例三：

按以下质量份数准备原料：豆粉100份；苯酚22份；甲醛10份；纳米二氧化钛12份；氢氧化钠20份；去离子水190份；

实施例四：

按以下质量份数准备原料：豆粉100份；苯酚24份；甲醛15份；纳米二氧化钛20份；氢氧化钠16份；去离子水210份；

性能测试：

（1）游离甲醛的含量：游离甲醛的含量的测定按照国标GB/T14074-2006《木材胶黏剂及其树脂检验方法》中酚醛树脂中游离甲醛含量测定方法进行测定；

（2）耐水性：具体指标为抽提剩余物含量。首先将改性植物蛋白胶黏剂在120℃恒温干燥箱中烘干至绝干，放入干燥器冷却至室温。然后研磨过筛、称取样品质量为5g±0.1g，精确到0.001g。对样品进行24h索氏水抽提，最后在120℃恒温干燥箱烘干至恒重，放入干燥器中冷却30min，取出后立即称量，精确到0.001g。抽提剩余物含量的计算方式如下：C=M₁/M₀×100%；其中C—抽提剩余物含量，%；M₁—抽提前胶黏剂的质量，单位为克（g）；M₀—抽提后胶黏剂的质量，单位为克（g）；

（3）胶合强度：将单板按涂胶量220g/m²采用双面涂胶法进行涂胶。采用纵横交错方式组坯，闭口陈放2h，然后按照热压温度165℃、热压压力1.4MPa、热压时间1.4min/mm的条件制备三层胶合板，热压后放置24h，然后进行锯解检测。以上试验平行制备2张板，每张板各取8个试件，结果选取其平均值。胶合强度按照国标GB/T9846.1～9846.8-2004《胶合板》和GB/T17657-1999《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》中Ⅰ和Ⅱ类胶合板的要求制作检测试件。

测试结果：改性植物蛋白胶黏剂游离甲醛的含量在0.2～0.4%。经测定改性植物蛋白胶黏剂经24h索氏水抽提后其抽提剩余物含量为67.20%，而碱改性植物蛋白和商业酚醛树脂的抽提剩余物含量分别为0%和70.90%，因而其抽提剩余物含量几乎可以与酚醛树脂相媲美，进一步表明碱改性后植物蛋白质分子与甲醛和苯酚反应后形成有效的交联结合。胶黏剂固化后的不溶水成分显著提高，因而其耐水性有了明显的改善。改性植物蛋白胶黏剂合板胶合强度为1.36MPa，较为改性又改大程度的提高。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims

1.一种改性植物蛋白胶黏剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

按以下质量份数准备原料：豆粉100份；苯酚20～25份；甲醛10～20份；纳米二氧化钛10～20份；氢氧化钠15～20份；去离子水180～210份；

将豆粉溶液加入氢氧化钠混合均匀，升温至70℃反应1h，继续加热至90℃，加入甲醛，反应1h，继续加入纳米二氧化钛、苯酚，降温至70℃，反应2h，冷却至30℃，即得改性植物蛋白胶黏剂；

所述纳米二氧化钛粒径为20～50nm。

2.根据权利要求1所述的改性植物蛋白胶黏剂的制备方法，其特征在于：所述豆粉为黄豆、黑豆、绿豆、红豆或芸豆加工而成。