CN103666342A - 丙烯酰胺改性大豆蛋白复合胶粘剂的制备方法 - Google Patents

Abstract

丙烯酰胺改性大豆蛋白复合胶粘剂的制备方法，在100～200份的水中加入10～30份的大豆蛋白，在60℃～90℃下保温30分钟，调pH值至10～11，获得碱性大豆蛋白乳液；然后加入10～30份的N-羟甲基丙烯酰胺，在60℃～90℃下保温60分钟，调pH值至10～11，获得酰胺类大豆蛋白混合预乳液；再加入2～6份的马来酸酐或乙酸酐，温度60℃～90℃，保温30分钟，调pH值至10～11，获得脱水产物；再缓慢滴加6～18份的引发剂，温度60℃～90℃，保温15分钟，调pH值至7～8，自然降温至30℃左右出料，获得丙烯酰胺改性大豆蛋白复合胶粘剂。用本发明制备的胶粘剂耐水性能好、粘接强度高、使用寿命长。

Description

丙烯酰胺改性大豆蛋白复合胶粘剂的制备方法

技术领域

本发明涉及一种丙烯酰胺改性大豆蛋白复合胶粘剂的制备方法。

背景技术

蛋白胶粘剂的粘接强度取决于蛋白质在水中的分散能力以及蛋白质中极性和非极性基团与木材的交联能力。

未改性的蛋白质由于范德华力、氢键和疏水键的作用，使得大多数的极性和非极性基团是非活性的，导致大豆蛋白胶的耐水性差，因此胶粘性也差，只有通过化学改性，达到破坏和解开蛋白内部键或解开蛋白分子的极性基团的目的。

通过水解或调整pH值在10以上，可以增强蛋白质的分散和伸展程度；用氢氧化钠展开蛋白质分子使其暴露极性和非极性基团，这些基团可以和木材分子进行交联从而提高粘接强度和耐水性，但是缺点是会降低其使用寿命。

发明内容

本发明的目的是提供一种丙烯酰胺改性大豆蛋白复合胶粘剂的制备方法，用该方法制备的丙烯酰胺改性大豆蛋白复合胶粘剂其耐水性能好、粘接强度高、使用寿命长。

本发明的技术方案是：丙烯酰胺改性大豆蛋白复合胶粘剂的制备方法，包括以下步骤，以下用量为重量份：

第一步：在100～200份的水中加入10～30份的大豆蛋白，搅拌、升温至60℃～90℃，保温30分钟，并用碱性溶液调pH值至10～11，获得碱性大豆蛋白乳液；

第二步：在步骤一获得的碱性大豆蛋白乳液中加入10～30份的N-羟甲基丙烯酰胺，搅拌、升温至60℃～90℃，保温60分钟，并用碱性溶液调pH值至10～11，获得酰胺类大豆蛋白混合预乳液；

第三步：在步骤二获得的酰胺类大豆蛋白混合预乳液中加入2～6份的马来酸酐或乙酸酐，搅拌、升温至60℃～90℃，保温30分钟，并用碱性溶液调pH值至10～11，获得脱水产物；

第四步：在步骤三获得的脱水产物中缓慢滴加6～18份的引发剂，搅拌、升温至60℃～90℃，保温15分钟，并用碱性溶液调pH值至7～8，自然降温至30℃左右出料，获得丙烯酰胺改性大豆蛋白复合胶粘剂；

所述的大豆蛋白为食品级大豆蛋白，为市售商品；所述的碱性溶液选择氢氧化钠或氢氧化钾或氢氧化钡其中的一种；所述的引发剂选择过硫酸铵或过硫酸钾或偶氮二异丁腈或过氧化苯甲酰其中的一种。

本发明的优点是：在碱性条件下将球形结构的大豆蛋白降解成链，暴露出疏水基团和活性基团，产生活性点，一定条件下丙烯酰胺、马来酸酐与大豆蛋白表面的游离羟基或氨基发生脱水反应，从而把不饱和双键引入大豆蛋白分子结构中，然后在引发剂存在下引发丙烯酰胺单体聚合，从而制备出的丙烯酰胺改性大豆蛋白复合胶粘剂与传统方法制备的改性大豆蛋白胶相比，具有耐水性好、粘接强度高、使用寿命长。

具体实施方式

实施例1

1、称取原料:

2、制备碱性大豆蛋白乳液：

将100克的水和10克的大豆蛋白放入三口烧瓶中，搅拌、升温至60℃，保温搅拌30分钟，并取适量的氢氧化钠将PH值调至10，获得碱性大豆蛋白乳液；

3、制备酰胺类大豆蛋白混合预乳液:

在碱性大豆蛋白乳液中加入10克丙烯酰胺，搅拌、升温至60℃，保温搅拌60分钟，并取适量的氢氧化钠将PH值调至10，获得酰胺类大豆蛋白混合预乳液；

4、制备脱水产物:

在酰胺类大豆蛋白混合预乳液中加入2克马来酸酐（MA），搅拌、升温至60℃，保温搅拌30分钟，并取适量的氢氧化钠将PH值调至10，获得脱水产物；

5、制备丙烯酰胺改性大豆蛋白复合胶粘剂:

在脱水产物中缓慢滴加6克过硫酸铵(APS)，搅拌、升温至60℃，保温搅拌15分钟，并取适量的氢氧化钠将PH值调至7，自然降温至30℃，获得丙烯酰胺改性大豆蛋白复合胶粘剂。

实施例2

1、称取原料:

2、制备碱性大豆蛋白乳液：

将200克的水与30克的大豆蛋白放入三口烧瓶中，搅拌、升温至90℃，保温搅拌30分钟，并取适量的氢氧化钾将PH值调至11，获得碱性大豆蛋白乳液；

3、制备酰胺类大豆蛋白混合预乳液:

在碱性大豆蛋白乳液中加入30克N-羟甲基丙烯酰胺，搅拌、升温至90℃，保温搅拌60分钟，并取适量的氢氧化钾将PH值调至11，获得酰胺类大豆蛋白混合预乳液；

4、制备脱水产物:

在酰胺类大豆蛋白混合预乳液中加入6克乙酸酐，搅拌、升温至90℃，保温搅拌30分钟，并取适量的氢氧化钾将PH值调至11，获得脱水产物；

5、制备丙烯酰胺改性大豆蛋白复合胶粘剂:

在脱水产物中缓慢滴加18克过硫酸钾，搅拌、升温至90℃，保温搅拌15分钟，取适量的氢氧化钾将PH值调至8，自然降温至30℃，获得丙烯酰胺改性大豆蛋白复合胶粘剂。

实施例3

1、称取原料:

2、制备碱性大豆蛋白乳液：

将100克的水和20克的大豆蛋白放入三口烧瓶中，搅拌、升温至75℃，保温搅拌30分钟，并取适量的氢氧化钡将PH值调至10，获得碱性大豆蛋白乳液；

3、制备酰胺类大豆蛋白混合预乳液:

在碱性大豆蛋白乳液中加入10克N-羟甲基丙烯酰胺，搅拌、升温至75℃，保温搅拌60分钟，并取适量的氢氧化钡将PH值调至10，获得酰胺类大豆蛋白混合预乳液；

4、制备脱水产物:

在酰胺类大豆蛋白混合预乳液中加入2克马来酸酐（MA），搅拌、升温至75℃，保温搅拌30分钟，并取适量的氢氧化钡将PH值调至10，获得脱水产物；

5、制备丙烯酰胺改性大豆蛋白复合胶粘剂:

在脱水产物中缓慢滴加8克过硫酸铵，搅拌、升温至75℃，保温搅拌15分钟，并取适量的氢氧化钡将PH值调至7，自然降温至30℃，获得丙烯酰胺改性大豆蛋白复合胶粘剂。

实施例4（对应发明人实施例2）

1、称取原料:

2、制备碱性大豆蛋白乳液：

将100克的水和10克的大豆蛋白放入三口烧瓶中，搅拌、升温至80℃，保温搅拌30分钟，并取适量的氢氧化钾将PH值调至11，获得碱性大豆蛋白乳液；

3、制备酰胺类大豆蛋白混合预乳液:

在碱性大豆蛋白乳液中加入8克N-羟甲基丙烯酰胺，搅拌、升温至80℃，保温搅拌60分钟，并取适量的氢氧化钾将PH值调至11，获得酰胺类大豆蛋白混合预乳液；

4、制备脱水产物:

在酰胺类大豆蛋白混合预乳液中加入3克马来酸酐，搅拌、升温至80℃，保温搅拌30分钟，并取适量的氢氧化钾将PH值调至11，获得脱水产物；

5、制备丙烯酰胺改性大豆蛋白复合胶粘剂:

在脱水产物中缓慢滴加6克过硫酸钾，搅拌、升温至80℃，保温搅拌15分钟，并取适量的氢氧化钾将PH值调至8，自然降温至30℃，获得丙烯酰胺改性大豆蛋白复合胶粘剂。

实施例5

1、称取原料:

2、制备碱性大豆蛋白乳液：

将200克的水和20克的大豆蛋白放入三口烧瓶中，搅拌、升温至70℃，保温搅拌30分钟，并取适量的氢氧化钠将PH值调至11，获得碱性大豆蛋白乳液；

3、制备酰胺类大豆蛋白混合预乳液:

在碱性大豆蛋白乳液中加入8克N-羟甲基丙烯酰胺，搅拌、升温至70℃，保温搅拌60分钟，并取适量的氢氧化钠将PH值调至11，获得酰胺类大豆蛋白混合预乳液；

4、制备脱水产物:

在酰胺类大豆蛋白混合预乳液中加入2克乙酸酐，搅拌、升温至70℃，保温搅拌30分钟，并取适量的氢氧化钠将PH值调至11，获得脱水产物；

5、制备丙烯酰胺改性大豆蛋白复合胶粘剂:

在脱水产物中缓慢滴加6克偶氮二异丁腈，搅拌、升温至70℃，保温搅拌15分钟，并取适量的氢氧化钠将PH值调至7，自然降温至30℃，获得丙烯酰胺改性大豆蛋白复合胶粘剂。

实施例6

1、称取原料:

2、制备碱性大豆蛋白乳液：

将100克的水和10克的大豆蛋白放入三口烧瓶中，搅拌、升温至70℃，保温搅拌30分钟，并取适量的氢氧化钾将PH值调至11，获得碱性大豆蛋白乳液；

3、制备酰胺类大豆蛋白混合预乳液:

在碱性大豆蛋白乳液中加入9克N-羟甲基丙烯酰胺，搅拌、升温至70℃，保温搅拌60分钟，并取适量的氢氧化钾将PH值调至11，获得酰胺类大豆蛋白混合预乳液；

4、制备脱水产物:

在酰胺类大豆蛋白混合预乳液中加入4克乙酸酐，搅拌、升温至70℃，保温搅拌30分钟，并取适量的氢氧化钾将PH值调至11，获得脱水产物；

5、制备丙烯酰胺改性大豆蛋白复合胶粘剂:

在脱水产物中缓慢滴加8克过氧化苯甲酰，搅拌、升温至70℃，保温搅拌15分钟，并取适量的氢氧化钾将PH值调至8，自然降温至30℃，获得丙烯酰胺改性大豆蛋白复合胶粘剂。

实施例7

1、称取原料

2、制备碱性大豆蛋白乳液：

将200克的水和30克的大豆蛋白放入三口烧瓶中，搅拌、升温至80℃，保温搅拌30分钟，并取适量的氢氧化钡将PH值调至11，获得碱性大豆蛋白乳液；

3、制备酰胺类大豆蛋白混合预乳液:

在碱性大豆蛋白乳液中加入10克N-羟甲基丙烯酰胺，搅拌、升温至80℃，保温搅拌60分钟，并取适量的氢氧化钡将PH值调至11，获得酰胺类大豆蛋白混合预乳液；

4、制备脱水产物:

在酰胺类大豆蛋白混合预乳液中加入2克马来酸酐（MA），搅拌、升温至80℃，保温搅拌30分钟，并取适量的氢氧化钡将PH值调至11，获得脱水产物；

5、制备丙烯酰胺改性大豆蛋白复合胶粘剂:

在脱水产物中缓慢滴加10克过硫酸铵，搅拌、升温至80℃，保温搅拌15分钟，并取适量的氢氧化钡将PH值调至7，自然降温至30℃，获得丙烯酰胺改性大豆蛋白复合胶粘剂。

胶合强度的测定：

1、胶合板制作

调胶，取本发明的丙烯酰胺改性大豆蛋白复合胶粘剂；确定涂胶量，用毛刷均匀的涂芯板的两面；将涂胶后的板坯在室温下陈化一段时间；确定冷压工艺条件，进行冷压操作；卸压取板；制成的胶合板。

2、实验材料

①试件的制作：按国家GB/T9846-2004标准制作胶合板试件E-1、E-2、E-3、E4、E5、E6、E7。

②按国家GB/T9846-2004标准规定进行胶合强度测试，将试件进行浸泡处理。国家Ⅱ类胶合板处理条件：将试件浸泡在63±3℃热水中3h，取出后在室温下冷10min，再进行胶合强度测试。

③调整好木材万能实验机，进行胶合强度检测。

3、要求：

①试件的装置应其纵轴与试验机的活动夹头的轴线一致，并保持上下夹持位置的正常。

②夹持部位与试件锯口的距离在5mm范围内。

③对试件的加荷速度均匀，最大破坏荷重的读数应精确到5N。

4、结果与讨论

试件的胶合强度计算与分析：

$S=\frac{P}{A\×B}$

其中：P-最大破坏荷重（N）；

A-试件剪断的实际宽度（mm）；

B-试件剪断面的实际长度（mm）；

S-试件的胶合强度（N/mm2）。

检测结果见表2-7。

表1胶合强度的检测结果

在压板过程中用1.0MPa进行冷压。从表2-7可以看出，胶合强度均大于国标规定的0.7MPa，对应的胶合板制品合格。

耐水胶粘强度性：

按国家GB/T9846-2004标准规定，用发明的制备的丙烯酰胺改性大豆蛋白复合胶粘剂和传统方法制备的胶粘剂进行压板耐水胶粘强度实验，结果如下：

在63±3℃热水中浸泡3h后，用本发明丙烯酰胺改性大豆蛋白复合胶粘剂压制的胶合板湿强度均≥0.8MPa，而传统方法的胶粘剂压制的胶合板耐水胶粘强度均在0.3-0.4MPa，并且有些板发生了开裂，无法测定其耐水胶粘强度。

防腐寿命实验：

按照GB/T13942.1-2009木材天然耐腐性试验方法，用本发明的丙烯酰胺改性大豆蛋白复合胶粘剂，失重率为15%，常规胶粘剂的失重率为30%，失重率明显降低证明耐腐性能提高，证明其具有良好的使用寿命。

Claims (1)

1.丙烯酰胺改性大豆蛋白复合胶粘剂的制备方法，包括以下步骤，以下用量为重量份：

第一步：在100～200份的水中加入10～30份的大豆蛋白，搅拌、升温至60℃～90℃，保温30分钟，并用碱性溶液调pH值至10～11，获得碱性大豆蛋白乳液；

第二步：在步骤一获得的碱性大豆蛋白乳液中加入10～30份的N-羟甲基丙烯酰胺，搅拌、升温至60℃～90℃，保温60分钟，并用碱性溶液调pH值至10～11，获得酰胺类大豆蛋白混合预乳液；

第三步：在步骤二获得的酰胺类大豆蛋白混合预乳液中加入2～6份的马来酸酐或乙酸酐，搅拌、升温至60℃～90℃，保温30分钟，并用碱性溶液调pH值至10～11，获得脱水产物；

第四步：在步骤三获得的脱水产物中缓慢滴加6～18份的引发剂，搅拌、升温至60℃～90℃，保温15分钟，并用碱性溶液调pH值至7～8，自然降温至30℃左右出料，获得丙烯酰胺改性大豆蛋白复合胶粘剂；

所述的大豆蛋白为食品级大豆蛋白，为市售商品；所述的碱性溶液选择氢氧化钠或氢氧化钾或氢氧化钡其中的一种；所述的引发剂选择过硫酸铵或过硫酸钾或偶氮二异丁腈或过氧化苯甲酰其中的一种。