CN106811172A - 一种耐水性大豆基环保胶粘剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种耐水性大豆基环保胶粘剂的制备方法，包括如下步骤：（1）向反应容器中加入脱脂豆粉、复合酶和去离子水，加酸调节PH至4‑5，于20‑40℃下酶解0.5‑1小时后，加热至80‑90℃灭活10‑20分钟后，得混合液A；（2）将步骤（1）所得混合液A、偶联剂、防霉剂、流平剂加入反应容器中，于30‑40℃搅拌20‑40分钟制得所需胶粘剂；步骤（1）中所述复合酶为纤维素酶、α‑淀粉酶和蛋白酶。本发明通过酶解改性和偶联剂协同作用，提高大豆基胶粘剂的耐水性和胶合性，扩大其使用范围，满足绿色环保的社会需求。

Description

一种耐水性大豆基环保胶粘剂的制备方法
技术领域
本发明属于胶粘剂技术领域，具体涉及一种耐水性大豆基环保胶粘剂的制备方法。
背景技术
我国木材资源短缺，人口众多，木材需求量大，这导致目前我国木材供需紧张。尤其随着国民经济发展，以及人民生活水平的不断提高，加剧了我国木材供需矛盾。基于此，我国木材行业开始向环保，高效利用木材的人造板方向转型。据不完全统计，2012年我国人造板产量2.85亿立方米，估计使用胶黏剂2220余万吨。三醛类胶黏剂因其成本低，胶合性能好，目前在人造板胶黏剂市场上仍占据主导地位。但三醛类胶黏剂毒性大，多数原料依赖石油化工产品。随着人类环保意识的增强和对石油资源日益减少的担忧，基于可再生资源，环境友好型胶黏剂成为研究热点。其中，大豆基胶黏剂具有原料生长周期短，环保性能等特点而成为研究的重点。
未经改性的天然大豆基胶黏剂具有成本低、原料来源丰富易得、加工制作方便简单以及易于施胶操作等优点，但其性能较差，尤其是耐水性和耐腐性不好，阻碍了大豆基胶黏剂的推广应用。
发明内容
本发明提供了一种耐水性大豆基环保胶粘剂的制备方法，旨在解决未改性大豆基胶粘剂耐水性差、耐候性差的问题。
本发明解决技术问题所采用的技术方案为：
一种耐水性大豆基环保胶粘剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)向反应容器中加入脱脂豆粉、复合酶和去离子水，加酸调节PH至4-5，于20-40℃下酶解0.5-1小时后，加热至80-90℃灭活10-20分钟后，得混合液A；
(2)将步骤(1)所得混合液A、偶联剂、防霉剂、流平剂加入反应容器中，于30-40℃搅拌20-40分钟制得所需胶粘剂；
步骤(1)中所述复合酶为纤维素酶、α-淀粉酶和蛋白酶。
脱脂豆粉是复杂的混合物，由近50％的大豆蛋白，40％的碳水化合物和其它微量成分组成。脱脂豆粉中的碳水化合物含有丰富的羟基亲水基团，使其具有较好的亲水性，从而使得所制胶粘剂的耐水性和胶合性下降。采用纤维素酶将脱脂豆粉中的粗纤维和细胞壁结构酶解成寡糖或单糖的蛋白质，α-淀粉酶将其中的淀粉类物质酶解成低聚糖和单糖，其中的低聚糖可继续经纤维素酶酶解，最大可能性降低脱脂豆粉中的亲水化合物含量，减少羟基数量，增强其疏水性。脱脂豆粉中的大豆蛋白把大部分疏水基团跟活性基团包埋在内，亲水基团暴露在外。因此加入少量的蛋白酶部分降解蛋白质，增加其分子内或分子间的基团，将其活性基团暴露在外。再采用偶联剂使暴露在外的蛋白质活性基团相互反应，形成交联网络结构，从而进一步提高胶粘剂的耐水性和胶合性能。
作为优选，步骤(1)中所述纤维素酶、α-淀粉酶和蛋白酶的质量比为1：1.5-2:0.1-0.3，复合酶中各种酶的配比决定其酶解效果，尤其是蛋白酶的用量影响尤为关键。蛋白酶的用量过大，蛋白质酶解过度，分子量降低，所制胶粘剂的胶合性能也会降低；蛋白酶的用量过低，则大豆蛋白分子链断裂较少，活性基团暴露有限，所制胶粘剂的胶合性能亦不高。
作为优选，步骤(1)中所述脱脂豆粉、复合酶和去离子水的质量比为1:0.3-0.5:20-30。
作为优选，步骤(2)中所述混合液A、偶联剂、防霉剂、流平剂的质量比为15-25:1-3:1-3:0.5-2，偶联剂的用量不宜过高，用量过多，大豆蛋白过度交联，影响其流动性；用量过低，则交联度不够，所制胶粘剂胶合性不佳。
作为优选，步骤(2)中所述偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷或γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
作为优选，步骤(2)中所述防霉剂双十二烷基二甲基氯化铵、硫化铜或氟化钠。
作为优选，步骤(2)中所述流平剂为聚二甲基硅氧烷或聚甲基苯基硅氧烷。
本发明的有益效果为：
本发明通过酶解改性和偶联剂协同作用，提高大豆基胶粘剂的耐水性和胶合性，扩大其使用范围，满足绿色环保的社会需求。
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，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。
实施例1
(1)向三口瓶中加入10g脱脂豆粉、1.2g纤维素酶、1.7gα-淀粉酶、0.1g蛋白酶和20g去离子水，加酸调节PH至5，于30℃下酶解0.8小时后，加热至80℃灭活20分钟后，得33g混合液A；
(2)将步骤(1)所得20g混合液A、2gγ-氨丙基三乙氧基硅烷、1g双十二烷基二甲基氯化铵、0.5g聚二甲基硅氧烷加入三口烧瓶中，于30℃搅40分钟制得所需胶粘剂。
实施例2
(1)向三口瓶中加入10g脱脂豆粉、1.3g纤维素酶、2.5gα-淀粉酶、0.2g蛋白酶和25g去离子水，加酸调节PH至4.5，于40℃下酶解0.5小时后，加热至90℃灭活10分钟后，得39g混合液A；
(2)将步骤(1)所得15g混合液A、1gγ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、2g硫化铜、1g聚甲基苯基硅氧烷加入三口烧瓶中，于35℃搅30分钟制得所需胶粘剂。
实施例3
(1)向三口瓶中加入10g脱脂豆粉、1.5g纤维素酶、3gα-淀粉酶、0.5g蛋白酶和30g去离子水，加酸调节PH至4，于20℃下酶解1小时后，加热至85℃灭活15分钟后，得45g混合液A；
(2)将步骤(1)所得25g混合液A、3gγ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3g双十二烷基二甲基氯化铵、2g聚二甲基硅氧烷加入三口烧瓶中，于40℃搅20分钟制得所需胶粘剂。
实施例4胶合板的制备
将实施例1-3制得的胶黏剂按照280g/m2的涂胶量制备三层杨木胶合板。涂胶后先冷压2h，在140℃、1MPa下热压8min，室温放置24h后待用。
试验样条的锯制依照GB/T9846.7-2004中的A型试件进行，用万能力学试验机测其胶合强度(速度10mm/min)，耐水强度按GB/T17657-2013中Ⅱ类湿强度的测定方法进行，即将样条在(63±3)℃的热水中浸泡3h，取出后室温冷却10min，立即测量得到测试结果见表1：
表1：
实施例1 实施例2 实施例3
胶合强度/MPa 2.8 3.2 3.5
耐水强度/MPa 2.6 3.1 3.3
由表1可以看出，本发明所制备的大豆基胶粘剂，耐水性较好，所制胶合板经水浸泡后，其胶合强度下降率仅为7％。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种耐水性大豆基环保胶粘剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
（1）向反应容器中加入脱脂豆粉、复合酶和去离子水，加酸调节PH至4-5，于20-40℃下酶解0.5-1小时后，加热至80-90℃灭活10-20分钟后，得混合液A；
（2）将步骤（1）所得混合液A、偶联剂、防霉剂、流平剂加入反应容器中，于30-40℃搅拌20-40分钟制得所需胶粘剂；
步骤（1）中所述复合酶为纤维素酶、α-淀粉酶和蛋白酶。
2.如权利要求1所述的耐水性大豆基环保胶粘剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述纤维素酶、α-淀粉酶和蛋白酶的质量比为1：1.5-2:0.1-0.3。
3.如权利要求1或2所述的耐水性大豆基环保胶粘剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述脱脂豆粉、复合酶和去离子水的质量比为1:0.3-0.5:20-30。
4.如权利要求1所述的耐水性大豆基环保胶粘剂的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述混合液A、偶联剂、防霉剂、流平剂的质量比为15-25:1-3:1-3:0.5-2。
5.如权利要求1所述的耐水性大豆基环保胶粘剂的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧) 丙基三甲氧基硅烷或γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
6.如权利要求1所述的耐水性大豆基环保胶粘剂的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述防霉剂双十二烷基二甲基氯化铵、硫化铜或氟化钠。
7.如权利要求1所述的耐水性大豆基环保胶粘剂的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述流平剂为聚二甲基硅氧烷或聚甲基苯基硅氧烷。
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