CN106590524B - 一种用四硼酸钠作防腐剂制备耐腐蚀大豆蛋白胶粘剂的方法 - Google Patents

一种用四硼酸钠作防腐剂制备耐腐蚀大豆蛋白胶粘剂的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及木材胶粘剂技术领域，具体为一种用四硼酸钠作防腐剂制备耐腐蚀大豆蛋白胶粘剂的方法。该方法的步骤为：将四硼酸钠与水加入到反应容器中充分溶解后，再依次加入大豆蛋白粉和十二烷基苯磺酸钠改性剂，在搅拌的条件下加热进行改性反应，反应结束后经冷却得到耐腐蚀大豆蛋白胶粘剂。经本发明制备的大豆蛋白胶粘剂在常温下，储运期可达6个月以上，无毒，粘接效果好，粘接强度可达3.5Mpa，耐水强度达1.4Mpa。且制备过程工艺简单、成本低廉、环保，适合工业化生产。

Description

一种用四硼酸钠作防腐剂制备耐腐蚀大豆蛋白胶粘剂的方法
技术领域
本发明涉及木材胶粘剂技术领域，具体为一种用四硼酸钠作防腐剂制备耐腐蚀大豆蛋白胶粘剂的方法。
背景技术
在人造板的生产过程中，需要大量使用胶粘剂。目前，所用的胶粘剂通常为甲醛基胶粘剂，主要有脲醛树脂胶粘剂、酚醛树脂胶粘剂和三聚氰胺甲醛胶粘剂等。甲醛基胶粘剂在生产、使用过程中会产生大量的含甲醛废水和废气，严重污染环境。同时，以甲醛基胶粘剂为原料生产的人造板，在做成家具后，也会在相当长的一段时间内向空气中释放出游离的甲醛，人们长时间在被甲醛污染的环境中生活会引起诸多不良反应和疾病，如头晕、头痛、乏力、嗜睡、食欲减退、体重减轻、视力下降等，甚至会致癌，严重危害人们的身心健康。近年来，随着经济的发展和生活水平的提高，人们对环境污染和生命健康越来越重视，无甲醛绿色人造板将是未来人造板需求的必然发展方向。由于大豆蛋白胶粘剂具有原料来源丰富，生产和使用过程中无甲醛等有害物质释放，绿色无污染，粘接强度与甲醛基胶粘剂相当等特点，越来越引起人们的重视，并开始逐步应用到了人造板的生产中。但由于大豆蛋白属于生物质原料，未经防腐处理的蛋白质在高含水条件下容易受到细菌的腐蚀而降解、变质，储运期短，从而影响其推广使用。
中国专利《一种防腐大豆蛋白胶粘剂的制作方法》(专利号：CN102086371A)公开了一种大豆蛋白胶粘剂的防腐方法，内容是将大豆蛋白和水加入到反应器中，再加入十二烷基苯磺酸钠，恒温60℃加热，持续两小时,再加入多苯基多亚甲基多异氰酸酯和复配防腐剂，防腐剂的主要成分为1,2-苯并异噻唑啉-3-酮与均三嗪。该方法所用防腐剂涉及的有机物1,2-苯并异噻唑啉-3-酮与均三嗪，具有一定的挥发性和毒性，且价格较昂贵，生产过程工艺步骤多，操作复杂，生产成本高。
发明内容
本发明正是针对以上技术问题，提供一种用四硼酸钠作防腐剂制备耐腐蚀大豆蛋白胶粘剂的方法。该方法生产成本相对低廉、无毒、耐腐蚀，能有效提高大豆蛋白胶粘剂的防腐效果，在常温和空气氛围条件下，保质期达6个月以上，能有效解决大豆蛋白胶粘剂在生产使用过程中的储运期问题。
本发明的具体技术方案如下：
一种四硼酸钠作防腐剂制备耐腐蚀大豆蛋白胶粘剂的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)将1～4重量份的四硼酸钠和100重量份的水加入到反应容器中，搅拌使四硼酸钠完全溶于水中，形成溶液。
(2)在步骤(1)所得的溶液中再加入5～15重量份的大豆蛋白粉和2～5重量份的十二烷基苯磺酸钠，形成混合物料。
(3)对步骤(2)所形成的混合物料在搅拌的条件下加热进行胶化改性反应。
(4)步骤(3)结束后，冷却反应产物至5～40℃，收集所得的改性产物即得到耐腐蚀的大豆蛋白胶粘剂。
本发明制备耐腐蚀大豆蛋白胶粘剂的方法中采用四硼酸钠或其水合物作为防腐剂，四硼酸钠属于碱金属无机盐，不易挥发，在水中的溶解性好，具有良好的防腐作用，无毒。在大豆蛋白粉加入反应器前先溶解于水，使其能够在胶粘剂中分散更均匀，防腐效果更优。
作为本发明制备耐腐蚀大豆蛋白胶粘剂方法的优选，步骤(1)中四硼酸钠的加入的重量份为2～3。
作为本发明制备耐腐蚀大豆蛋白胶粘剂方法的优选，步骤(2)中大豆蛋白粉加入的重量份为7～12，更优的加入重量份为9～11。
作为本发明制备耐腐蚀大豆蛋白胶粘剂方法的优选，步骤(2)中加入的大豆蛋白粉中的蛋白质含量≥70％，更优的蛋白质含量≥90％。
作为本发明制备耐腐蚀大豆蛋白胶粘剂方法的优选，步骤(2)中加入的十二烷基苯磺酸钠重量份为3～4。
作为本发明制备耐腐蚀大豆蛋白胶粘剂方法的优选，步骤(3)分两步进行：第一步胶化改性反应的时间为1.5～2.5小时，温度为50～60℃，更优的反应时间为2小时，温度为55℃；第二步胶化改性反应的时间为1.5～2.5小时，温度为55～60℃，更优的反应时间为2小时，温度为58℃。
本发明的积极效果体现在：
(一)、制备的大豆蛋白胶粘剂具有优良的耐水性能，粘接干、湿强度好。
(二)、防腐效果得到有效提高、储运期更长，达6个月以上，可有效满足工业生产对粘胶剂储运期的要求。
(三)、所选防腐剂四硼酸钠来源丰富，价格低廉，在增强大豆蛋白胶粘剂耐腐蚀效果的同时，有效控制了胶粘剂生产成本的增加。
(四)、生产工艺流程简单，制备成本低廉，更具有工业化生产价值；
(五)、无有毒有害物质产生和释放，制备的胶粘剂在使用过程中环保、卫生，可应用于木材胶合板、刨花板、纤维板等领域，从根源上彻底解决了人造板在生产和使用过程中的环境污染问题。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细描述，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于下述实施例。
本发明所述的耐腐蚀大豆蛋白胶粘剂的制备方法，是将四硼酸钠和水加入到反应容器中，搅拌使四硼酸钠完全溶于水中，形成溶液。在溶液中再加入大豆蛋白粉和十二烷基苯磺酸钠，形成混合物料。对混合物料在搅拌的条件下加热进行改性反应。反应结束后，冷却反应产物至5～40℃，收集所得的改性产物即得到耐腐蚀的大豆蛋白胶粘剂。
实施例1
将2.5Kg的四硼酸钠和100Kg的水加入到反应容器中，搅拌使其四硼酸钠完全溶于水中，再加入11Kg的大豆蛋白和4Kg的十二烷基苯磺酸钠，搅拌并加热进行改性反应4小时，前2小时搅拌速度为50rpm，温度为55℃，后2小时搅拌速度为65rpm，温度为58℃，反应结束后，冷却产物至25℃，制备出防腐大豆蛋白胶粘剂。测试所得大豆蛋白胶粘剂的性能指标见表1。
实施例2：
将30Kg的四硼酸钠和1000Kg的水加入到反应容器中，搅拌使其四硼酸钠完全溶于水中，再加入100Kg的大豆蛋白和35Kg的十二烷基苯磺酸钠，搅拌并加热进行改性反应4.5小时，前2.5小时搅拌速度为40rpm，温度为58℃，后2小时搅拌速度为60rpm，温度为60℃，反应结束后，冷却产物至25℃，制备出防腐大豆蛋白胶粘剂。测试所得大豆蛋白胶粘剂的性能指标见表1。
实施例3：
将28Kg的四硼酸钠和1000Kg的水加入到反应容器中，搅拌使其四硼酸钠完全溶于水中，再加入110Kg的大豆蛋白和38Kg的十二烷基苯磺酸钠，搅拌并加热进行改性反应4小时，前2小时搅拌速度为32rpm，温度为55℃，后2小时搅拌速度为65rpm，温度为60℃，反应结束后，冷却产物至30℃，制备出防腐大豆蛋白胶粘剂。测试所得大豆蛋白胶粘剂的性能指标见表1。
实施例4：
将45Kg的四硼酸钠和1500Kg的水加入到反应容器中，搅拌使其四硼酸钠完全溶于水中，再加入150Kg的大豆蛋白和60Kg的十二烷基苯磺酸钠，搅拌并加热进行改性反应4小时，前2小时搅拌速度为30rpm，温度为55℃，后2小时搅拌速度为45rpm，温度为60℃，反应结束后，冷却产物至35℃，制备出防腐大豆蛋白胶粘剂。测试所得大豆蛋白胶粘剂的性能指标见表1。
实施例5：
将1g的四硼酸钠和100g的水加入到反应容器中，其中水为溶剂，搅拌使其四硼酸钠完全溶于水中，再加入13g的大豆蛋白和2g的十二烷基苯磺酸钠，搅拌并加热进行改性反应3小时，前1.5小时搅拌速度为50rpm，温度为52℃，后1.5小时搅拌速度为150rpm，温度为55℃，反应结束后，冷却产物至室温，制备出防腐大豆蛋白胶粘剂。测试所得大豆蛋白胶粘剂的性能指标见表1。
对比例1：
将0.5Kg的四硼酸钠和100Kg的水加入到反应容器中，搅拌使其四硼酸钠完全溶于水中，再加入8Kg的大豆蛋白和3.5Kg的十二烷基苯磺酸钠，搅拌并加热进行改性反应4小时，前2小时搅拌速度为60rpm，温度为55℃，后2小时搅拌速度为90rpm，温度为60℃，反应结束后，冷却产物至20℃，制备出防腐大豆蛋白胶粘剂。该对比例中，四硼酸钠的加入量为0.5kg,未达配比要求,所以最终产品的耐腐蚀性偏低，60天出现腐臭，无法再用。测试所得大豆蛋白胶粘剂的性能指标见表1。
对比例2：
将1.75Kg的四硼酸钠和100Kg的水加入到反应容器中，搅拌使其四硼酸钠完全溶于水中，再加入10Kg的大豆蛋白和4Kg的十二烷基苯磺酸钠，搅拌并加热至58℃，进行改性反应，搅拌速度为70rpm，持续2小时后，停止加热，冷却反应产物至25℃，制备出耐腐蚀大豆蛋白胶粘剂。该对比例中，没有进行二步反应，所以最终产品的胶化效果较差，静止15天以后有分层现象。测试所得大豆蛋白胶粘剂的性能指标见表1。
对比例3：
将30Kg的四硼酸钠和1000Kg的水加入到反应容器中，搅拌使其四硼酸钠完全溶于水中，再加入180Kg的大豆蛋白和35Kg的十二烷基苯磺酸钠，搅拌并加热进行改性反应4.5小时，前2.5小时搅拌速度为32rpm，温度为58，后2小时搅拌速度为65rpm，温度为60℃，反应结束后，冷却产物至20℃，制备出防腐大豆蛋白胶粘剂。该对比例中，大豆蛋白加入量偏高，最终产品呈高粘稠状，浑浊，胶化效果较差，静止7天以后有分层现象。测试所得大豆蛋白胶粘剂的性能指标见表1。
对比例4：
将30Kg的四硼酸钠和1000Kg的水加入到反应容器中，搅拌使其四硼酸钠完全溶于水中，再加入180Kg的大豆蛋白和35Kg的十二烷基苯磺酸钠，搅拌并加热进行改性反应4.5小时，前2.5小时搅拌速度为32rpm，温度为48，后2小时搅拌速度为65rpm，温度为53℃，反应结束后，冷却产物至25℃，制备出防腐大豆蛋白胶粘剂。该对比例中，胶化改性温度低，最终产品呈浑浊状，分层，胶化效果较差，无法使用。测试所得大豆蛋白胶粘剂的性能指标见表1。
表1实施例所制备的大豆蛋白胶粘剂性能测试指标
注：(1)外观变化指大豆蛋白胶粘剂室温储存180天后的变化情况；
(2)粘接强度①与耐水粘接强度①指室大豆蛋白胶粘剂制备好后粘接榉木板的强度。粘接强度②与耐水粘接强度②指大豆蛋白胶粘剂室温储180天后粘接榉木板的强度。测试方法参照GB/T 17657-2013《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》执行。
以上实施案例仅用于说明本专利的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施案例对本专利进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施案例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本专利各实施案例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种用四硼酸钠作防腐剂制备耐腐蚀大豆蛋白胶粘剂的方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）将1～5重量份的四硼酸钠和100重量份的水加入到反应容器中，搅拌使四硼酸钠完全溶于水中，形成溶液；
（2）将步骤（1）所得的溶液中加入5～15重量份的大豆蛋白粉和2～5重量份的十二烷基苯磺酸钠，形成混合物料；
（3）对步骤（2）所形成的混合物料在搅拌的条件下加热进行胶化改性反应；胶化改性反应分两步进行：第一步胶化改性反应的时间为1.5～2.5小时，温度为50～60℃；第二步胶化改性反应的时间为1.5～2.5小时，温度为55～60℃；
（4）步骤（3）结束后，冷却反应产物至5～40℃，收集所得的改性产物即得到耐腐蚀的大豆蛋白胶粘剂。
2.根据权利要求1所述的用四硼酸钠作防腐剂制备耐腐蚀大豆蛋白胶粘剂的方法，其特征在于：所述步骤（1）中四硼酸钠的加入的重量份为2～3。
3.根据权利要求1所述的用四硼酸钠作防腐剂制备耐腐蚀大豆蛋白胶粘剂的方法，其特征在于：所述步骤（2）中大豆蛋白粉加入的重量份为7～12。
4.根据权利要求1所述的用四硼酸钠作防腐剂制备耐腐蚀大豆蛋白胶粘剂的方法，其特征在于：所述步骤（2）中大豆蛋白粉加入的重量份为9～11。
5.根据权利要求1所述的用四硼酸钠作防腐剂制备耐腐蚀大豆蛋白胶粘剂的方法，其特征在于：所述步骤（2）中加入的大豆蛋白粉中蛋白质含量≥70%。
6.根据权利要求1所述的用四硼酸钠作防腐剂制备耐腐蚀大豆蛋白胶粘剂的方法，其特征在于：所述步骤（2）中加入的大豆蛋白粉中蛋白质含量≥90%。
7.根据权利要求1所述的用四硼酸钠作防腐剂制备耐腐蚀大豆蛋白胶粘剂的方法，其特征在于：所述步骤（2）中加入的十二烷基苯磺酸钠重量份为3～4。
8.根据权利要求1所述的用四硼酸钠作防腐剂制备耐腐蚀大豆蛋白胶粘剂的方法，其特征在于：所述步骤（3）分两步进行：第一步胶化改性反应的时间为2小时，温度为55℃；第二步胶化改性反应的时间为2小时，温度为58℃。
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