CN109679578B - 一种韧性豆粕蛋白胶黏剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蛋白胶黏剂原料及其制备方法，包括豆粕粉35重量份、多糖酶0.1‑0.3重量份，分散介质水70重量份、次氯酸钠2‑5重量份，三乙烯四胺0.2‑0.5重量份，增韧剂1‑3重量份，聚醚多元醇二缩水甘油醚2‑4重量份。增韧剂为乙酸乙烯酯、丙烯酰胺、乙二醛聚合物。本发明的优点在于：本发明通过聚醚多元醇二缩水甘油醚把豆粕分子和增韧剂连接，形成韧性体系，使胶黏剂分子反应活性提高，水溶解性提高、韧性增加，胶黏剂耐水胶接性能高，制备地板基材稳定性高、耐水性能好；能够满足地板基材胶黏剂的耐水要求，保证了蛋白胶黏剂的实用性能。

Description

一种韧性豆粕蛋白胶黏剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种韧性豆粕蛋白胶黏剂及其制备方法，用于地板基材制备，属于豆粕蛋白胶黏剂领域。

背景技术

我国有丰富的人工林资源，利用人工林通过胶黏剂制备的多层胶合板是多层实木复合地板的主要原材料，当前地板基材主要使用脲醛树脂及其改性产品。但是脲醛树脂及其改性产品具有明显缺点，耐老化性差、耐水性差等，其致命缺点是胶接人造板存在甲醛释放问题，污染人居环境、损害人们身体健康。

采用大豆蛋白胶黏剂制备地板基材能解决人造板游离甲醛释放量问题，但存在制备地板基材干强度差、生产不稳定问题，这是因为用于制备蛋白胶黏剂的原料豆粕溶解度差、颗粒大、分子量大引起的，另一方面改性后胶黏剂脆性大、交联结构分布不均匀，导致虽然平均强度达到要求，但人造板不同区域胶接质量差别大、胶接强度不稳定、生产效率低下。

发明内容

为了解决上述问题，本发明设计了一种韧性豆粕蛋白胶黏剂及其制备方法，胶黏剂除分子量小、活性高、耐水胶接性能高、稳定性高之外，还具有韧性高的特特点，可有效降低制备地板基材内应力，制备地板基材干强度和耐水胶接性能高，能够满足人造板胶黏剂的耐水要求。

本发明的技术方案为：

一种韧性豆粕蛋白胶黏剂，包括以下重量份的组分：

豆粕粉35重量份、多糖酶0.1-0.3重量份、纤维素酶0.1-0.3，分散介质水70重量份、次氯酸钠2-5重量份，三乙烯四胺0.2-0.5重量份，增韧剂1-3重量份，聚醚多元醇二缩水甘油醚2-4重量份。

其中，所述豆粕粉中的蛋白含量在质量分数52％，粒径均180～200目。豆粕粉可市售购得，如可购自汇福粮油有限公司、中国粮油股份有限公司等，或采用常规脱脂方法制备得到，具体方法本发明对此不作特别限定。

其中，所述的多糖酶和纤维素酶为分子量降低剂，次氯酸钠、三乙烯四胺均为活化剂，均为市售产品，可购自天津、北京化工有限公司等。多糖酶和纤维素酶降低多糖与纤维素分子量，为下一步反应提供材料；次氯酸钠氧化多糖与纤维素分子上羟基成为醛基，提高反应活性，三乙烯四胺可接枝到氧化的多糖与纤维素分子，提供大量的氨基。采用上述活化剂可有效使豆粕分子断裂、增加豆粕分子上的反应性基团数量和种类为下一步反应提供原料。

其中，所述的增韧剂，为乙酸乙烯酯、丙烯酰胺、乙二醛聚合物。可以生成一个反应性弹性体，可以在固化过程中和豆粕分子形成软硬结合的结构体系，提高胶黏剂韧性。

所述分散介质水选择普通自来水或软化水。

上述增韧剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将摩尔比为1:2的丙烯酰胺与乙二醛(35％)混合，加入0.01％的脂肪胺催化剂，调节pH＝10,升温80℃，反应10分钟，调节pH＝6.5在40℃反应10分钟，降温脱水干燥备用。

(2)将聚乙烯醇3％的聚乙烯醇溶液加入反应釜45重量份，加入7重量份的乙酸乙烯酯、1重量份的步骤1的聚合物，3％浓度的过硫酸铵水溶液0.4重量份，升温至70℃，开始滴加剩余的40重量份的乙酸乙烯酯、0.8重量份的过硫酸铵、2重量份的步骤1的产物。滴加完毕升温至90℃，保温一小时，降温调pH＝7.5，出料，制备增韧剂。

上述韧性豆粕蛋白胶黏剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)按照重量配比称量各组分，将豆粕粉、水、多糖酶、纤维素酶均匀分散于分散介质水中，水浴升温至40℃搅拌30分钟，温度升至80℃保温10分钟灭酶；

(2)将次氯酸钠加入步骤1所得的混合物，升温至50℃，调节pH值为4.0，反应5小时后加入三乙烯四胺在50℃反应2小时，后升温90℃，反应6小时。

(3)将步骤2的混合物与增韧剂和聚醚多元醇二缩水甘油醚按照重量比例混合，即得到韧性豆粕蛋白胶黏剂。

本发明的优点在于：

1)本发明采用降解剂和活化剂，使多糖、纤维素分子断裂，形成小分子并且分子体系活性基团数量和种类增加，反应活性提高；

2)本发明采用增韧剂在固化过程中可以通过聚醚多元醇二缩水甘油醚与小分子量的多糖与纤维素、豆粕分子连接，形成交联网络体系，解决了因为豆粕分力量大导致的渗透性差的问题。另外形成豆粕蛋白胶黏剂预聚体分子量均匀、渗透性好、水溶性好，制备胶黏剂解决了普通蛋白胶黏剂胶接稳定性差、水溶性不好的问题，以及制备的地板基材干强度低、稳定性差的问题；

3)本发明制备豆粕蛋白胶黏剂不添加有毒物质，利用多糖和纤维素酶降解胶黏剂体系分子量，在降解小分子基础上利用活化剂更加有效地提高胶黏剂反应活性基团种类和数量，同时利用增韧剂在固化过程中形成韧性体系，效率高、无有害物质释放物，胶黏剂反应活性高、水溶解性好、渗透性好、韧性好、胶接性能优秀。制备胶黏剂可有效提高胶黏剂性能，推进蛋白胶黏剂的应用；

经试验证明：本发明豆粕蛋白胶黏剂水溶解性高，固化速度快、易形成交联结构和韧性体系，固化后耐水性好、性能稳定，制备胶合板产品干强度和质量稳定提高。

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改或替换，均属于本发明的范围。

若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。此外，实施例中所使用的所有各组分原料均为已知的市售产品。

本发明中涉及到的百分号“％”，若未特别说明，指质量百分比；但溶液的百分比，除另有规定外，是指溶液100ml中含有溶质若干克；液体之间的百分比，是指20℃时容量的比例。

实施例1

本实施例提供了一种无醛蛋白胶黏剂原料制备方法，所述胶黏剂按以下重量配比进行备料：

其中，脱脂豆蛋白粉的蛋白含量52％以上，购自汇福粮油有限公司；其他材料购自北京化学试剂有限公司。

本实施例同时提供了上述豆粕蛋白胶黏剂调制方法：将制备豆粕蛋白胶黏剂预聚体与聚醚多元醇二缩水甘油醚在常温下搅拌10分钟，搅拌均匀即可使用。

实施例2

本实施例提供了一种无醛蛋白胶黏剂原料制备方法，所述胶黏剂按以下重量配比进行备料：

其中，脱脂豆蛋白粉的蛋白含量52％以上，购自汇福粮油有限公司；其他材料购自北京化学试剂有限公司。

本实施例所述胶黏剂的制备方法同实施例1。

对照例1-2

分别与实施例1-2相比，对照组1为普通豆粕粉末与水混合；对照组2为普通豆粕粉末与水和聚醚多元醇二缩水甘油醚混合。

试验例

分别采用本发明实施例1-2和对照例1-3的胶黏剂制备7层地板基材。

杨木单板：含水率干燥到10％；尺寸40cm*40cm*0.15cm。

按以下正常制备工艺：

施胶：涂胶量为400g/m²。

压力、温度、时间：0.8MPa，120℃，6分钟。

按GB/T17657-1999《人造板及饰面人造板理化性能实验方法》检测方法对横拼材产品进行性能检测，检测结果见表2。

表1胶合板胶合强度

实验结果表明，本发明豆粕蛋白胶黏剂可有效提高制备胶合板的耐水胶接性能，胶合强度按II胶合板检测在1.20MPa以上、干强度1.35以上，比对照组的提高了50％左右，标准偏差计算显示活化豆粕蛋白制备胶黏剂稳定性明显提升，增强效果显著。断裂伸长达5％以上，能达到水煮72小时不开胶。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (3)

1.一种韧性豆粕蛋白胶黏剂，其特征在于，包括以下重量份的组分：

豆粕粉35重量份、多糖酶0.1-0.3重量份，纤维素酶0.1-0.3重量份，分散介质水70重量份、次氯酸钠2-5重量份，三乙烯四胺0.2-0.5重量份，增韧剂1-3重量份，聚醚多元醇二缩水甘油醚2-4重量份；

其中，所述豆粕粉中的蛋白含量在质量分数52%，粒径在180～200目；所述增韧剂由下述步骤制备：

步骤1，将摩尔比为1:2的丙烯酰胺与乙二醛35%混合，加入0.01%的脂肪胺催化剂，调节pH=10，升温至80℃，反应10分钟，调节pH=6.5在降温至40℃反应10分钟，然后，降温脱水干燥备用；

步骤2，将3%浓度的聚乙烯醇溶液加入反应釜45重量份，加入7重量份的乙酸乙烯酯、1重量份的步骤1的聚合物，3%浓度的过硫酸铵水溶液0.4重量份，升温至70℃，开始滴加剩余的40重量份的乙酸乙烯酯、0.8重量份的过硫酸铵、2重量份的步骤1的产物，滴加完毕升温至90℃，保温一小时，降温调pH=7.5，出料，获得增韧剂。

2.根据权利要求1所述的一种韧性豆粕蛋白胶黏剂，其特征在于：所述分散介质水选择普通自来水或软化水。

3.一种如权利要求1或2所述的一种韧性豆粕蛋白胶黏剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步，按照重量配比称量各组分，将豆粕粉、水、多糖酶、纤维素酶均匀分散于分散介质水中，水浴升温至40℃搅拌30分钟，温度升至80℃保温10分钟灭酶；

第二步，将次氯酸钠加入第一步所得的混合物，升温至50℃，调节pH值为4.0，反应5小时后加入三乙烯四胺在50℃反应2小时，后升温至90℃，反应6小时；

第三步，将第二步的混合物与增韧剂和聚醚多元醇二缩水甘油醚按照重量比例混合，即得到韧性豆粕蛋白胶黏剂。