CN109825246B - 一种自然发酵胶黏剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于木材胶黏剂技术领域，具体涉及一种自然发酵胶黏剂及其制备方法。所述一种自然发酵胶黏剂，原料包括以下组分：按重量份计，蛋白原料200‑1000份、酸35‑150份、碱45‑180份、盐类0.5‑6份、维生素0.1‑0.6份、水1000‑5000份。将蛋白原料与水混合，搅拌；加入盐类，继续保温搅拌；以酸、碱调节pH；再加入维生素；在25℃，密闭于耐压容器中发酵，释放压力，获得自然发酵的胶黏剂；本发明胶黏剂无甲醛等有毒有害物质释放，环保性能好；可采用滚涂或喷涂等方式施胶；胶黏剂中活性官能团多，特别是羧基含量高，固化后耐水性好；在160℃，1min/mm，1.0MPa条件下压制的3层马尾松胶合板的胶合强度可达到GB/T9846‑2014中II类胶合板的要求。
Description
技术领域
本发明属于木材胶黏剂技术领域，具体涉及一种自然发酵胶黏剂及其制备方法。
背景技术
胶黏剂在各行业中有广泛应用，也与人们日常生活息息相关；其中，木材工业的胶黏剂消耗量最大，约占胶黏剂总产量的67%；而以脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、三聚氰胺改性脲醛树脂、酚醛树脂为代表的醛系胶黏剂消耗量约占木材工业胶黏剂消耗量的80%。但醛系胶黏剂在生产和使用过程中易释放甲醛类有毒有害气体，既污染环境，又危害人类健康。目前采用原料可再生、环保性能好的植物蛋白胶黏剂替代醛系胶黏剂成为了发展趋势；但存在耐水性差问题。
专利CN 104946198B公开了一种利用微生物发酵植物蛋白制备木材胶黏剂的方法，将植物蛋白100-200份与水400-800份在容器中混合均匀，控制温度为33-35℃；然后以pH调节剂调节pH值至5.0-6.0；再加入乳酸菌2-5份，以30-60rpm的转速搅拌48-72h；然后升温至65-80℃，保温搅拌20-25min；然后迅速降温至33-35℃，加入防腐剂1.5-3份，继续搅拌30-35min后得到木材胶黏剂。该配方仅对蛋白原料进行弱酸pH值处理，易出现乳酸菌与杂菌共同发酵或完全由杂菌发酵的现象，导致胶黏剂制备失败。专利CN 101402842B公开了一种用酸盐碱联合改性的大豆胶黏剂及其制备方法，其原料为：脱脂豆粉、水、酸、金属氯化物( 盐)、碱；其制备工艺为：将脱脂豆粉与水混合均匀，在一定的温度下加入酸，再加入金属氯化物( 盐) 反应一段时间，最后加入碱，再反应一段时间即成。采用这种方法制得的大豆胶粘剂，耐水胶合强度与脲醛树脂胶相当，用其压制成的杨木胶合板试件在63℃ ±3℃的热水浸渍3h，胶合强度≥ 0.7MPa ；经沸水煮12 小时也不开胶；专利CN 101402843B公开了一种用金属离子和活性物质联合改性的植物蛋白胶黏剂及其制备方法，其原料为：植物蛋白粉、水、酸、金属离子、活性物质、碱；其制备工艺为：将植物蛋白粉与水混合均匀，在一定的温度下加入酸，再加入金属离子反应一段时间，而后加入活性物质反应一段时间，最后加入碱，再反应一段时间即成。采用这种方法制得的植物蛋白胶粘剂，耐水胶合强度与脲醛树脂胶相当，用其压制成的杨木胶合板试件在63℃±3℃的热
水浸渍3h，胶合强度≥ 0.7MPa ；经沸水煮12 小时也不开胶；且原料成本低，制备工艺简单，无毒环保。该两份专利未采用微生物等绿色方法进一步处理，胶黏剂组分中活性官能团含量低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自然发酵胶黏剂及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
所述一种自然发酵胶黏剂，原料包括以下组分：按重量份计，蛋白原料200-1000份、酸35-150份、碱45-180份、盐类0.5-6份、维生素0.1-0.6份、水1000-5000份。
蛋白原料为植物蛋白原料或动物蛋白原料，其中植物蛋白原料：脱脂豆粕、豆粉、大豆分离蛋白、棉籽粕、棉籽粉、花生粕、花生粉中的一种或几种混合物，动物蛋白原料为血粉、明胶。
酸具体为柠檬酸、醋酸、盐酸、硫酸、草酸中的一种或几种混合物。
碱具体为氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钾、氨水中的一种或几种混合物。
盐类具体为磷酸钙、氯化锰、氯化钙、氯化钠、硝酸钾、硫酸钾中的一种或几种混合物。
维生素具体为B族维生素、维生素H中的一种或几种混合物。
水具体为自来水、去离子水、锅炉冷凝中的任意一种。
所述一种自然发酵胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
1.将蛋白原料与水混合，在35℃下以200rpm的转数搅拌20min；
2.加入盐类，继续保温搅拌20min；
3.以酸调节pH0.5-2.0，在25-40℃保温搅拌30min；
4.在25℃，以碱调节pH5.0-6.0，搅拌20min；
5.在25℃，加入维生素，搅拌10min；
6.在25℃，密闭于耐压容器（材质为304不锈钢、搪瓷、玻璃、聚丙烯、聚四氟乙烯中的任意一种）中发酵，直至容器内空气压力为0.105-0.125 MPa；
7.释放压力，获得自然发酵的胶黏剂；
8.根据需要，这种胶黏剂可直接使用或进一步以80-100℃热处理20-60min，便于保存运输。
本发明利用调节酸碱的脱脂豆粉浆液为培养基，以维生素富集特定微生物，自然发酵产生大量官能团，固化过程这些官能团将相互交联，形成三维网状结构，提高胶黏剂的性能。
本发明的显著优点在于：使用维生素富集特定产羧酸酵母，制备自然发酵胶黏剂；该胶黏剂无甲醛等有毒有害物质释放，环保性能好；可采用滚涂或喷涂等方式施胶；胶黏剂中活性官能团多，特别是羧基含量高，固化后耐水性好；在160℃，1min/mm，1.0MPa条件下压制的3层马尾松胶合板的胶合强度可达到GB/T9846-2014中II类胶合板的要求。
具体实施方式
为进一步公开而不是限制本发明，以下结合实例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
所述一种自然发酵胶黏剂，原料包括以下组分：按重量份计，蛋白原料200份、酸35份、碱45份、盐类0.5份、维生素0.4份、水1000份。
蛋白原料为脱脂豆粕。
酸为柠檬酸。
碱为氢氧化钠。
盐类为氯化锰。
维生素为维生素B1、B2、B4、B6各0.1份。
水为自来水。
所述一种自然发酵胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
1.将蛋白原料与水混合，在35℃下以200rpm的转数搅拌20min；
2.加入盐类，继续保温搅拌20min；
3.以酸调节pH0.5，在25℃保温搅拌30min；
4.在25℃，以碱调节pH5.0搅拌20min；
5.在25℃，加入维生素，搅拌10min；
6.在25℃，密闭于耐压容器中发酵，直至容器内空气压力为0.125 MPa；
7.释放压力，获得自然发酵的胶黏剂。
性能：胶合强度为0.92 MPa。
实施例2
所述一种自然发酵胶黏剂，原料包括以下组分：按重量份计，蛋白原料300份、酸40份、碱60份、盐类1份、维生素0.5份、水2200份。
蛋白原料为大豆分离蛋白。
酸为柠檬酸、醋酸、盐酸、硫酸、草酸中的一种或几种混合物。
碱为氨水。
盐类为磷酸钙。
维生素为维生素B1、B2、B4、B6各0.1份和维生素H0.1份。
水为自来水。
所述一种自然发酵胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
1.将蛋白原料与水混合，在35℃下以200rpm的转数搅拌20min；
2.加入盐类，继续保温搅拌20min；
3.以酸调节pH2.0，在40℃保温搅拌30min；
4.在25℃，以碱调节pH6.0，搅拌20min；
5.在25℃，加入维生素，搅拌10min；
6.在25℃，密闭于耐压容器中发酵，直至容器内空气压力为0.105MPa；
7.释放压力，获得自然发酵的胶黏剂。
性能：胶合强度为1.25 MPa。
实施例3
所述一种自然发酵胶黏剂，原料包括以下组分：按重量份计，蛋白原料1000份、酸150份、碱180份、盐类6份、维生素0.6份、水5000份。
蛋白原料为血粉。
酸为醋酸。
碱为氢氧化钠。
盐类为氯化钙。
维生素为维生素B1、B2、B4各0.2份。
水为去离子水。
所述一种自然发酵胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
1.将蛋白原料与水混合，在35℃下以200rpm的转数搅拌20min；
2.加入盐类，继续保温搅拌20min；
3.以酸调节pH1.0，在30℃保温搅拌30min；
4.在25℃，以碱调节pH5.5，搅拌20min；
5.在25℃，加入维生素，搅拌10min；
6.在25℃，密闭于耐压容器中发酵，直至容器内空气压力为0.105MPa；
7.释放压力，获得自然发酵的胶黏剂。
性能：胶合强度为1.31 MPa。
对比例1
一种胶黏剂，原料包括以下组分：按重量份计，蛋白原料200份、酸35份、碱45份、盐类0.5份、水1000份。
蛋白原料为血粉。
酸为醋酸。
碱为氢氧化钠。
盐类为氯化钙。
水为去离子水。
所述一种自然发酵胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
1.将蛋白原料与水混合，在35℃下以200rpm的转数搅拌20min；
2.加入盐类，继续保温搅拌20min；
3.以酸调节pH0.5，在25℃保温搅拌30min；
4.在25℃，以碱调节pH5.0，搅拌20min；
5.在25℃，密闭于耐压容器中发酵，直至容器内空气压力为0.105MPa；
6.释放压力，获得自然发酵的胶黏剂。
性能：胶合板分层，胶合强度为0 MPa。
对比例2
一种胶黏剂，原料包括以下组分：按重量份计，蛋白原料500份、酸80份、碱80份、盐类2.0份、维生素0.3份、水2000份。
蛋白原料为豆粉。
酸为醋酸。
碱为氢氧化钠。
盐类为氯化钙。
维生素为B族维生素。
水为去离子水。
所述一种自然发酵胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
1.将蛋白原料与水混合，在35℃下以200rpm的转数搅拌20min；
2.加入盐类，继续保温搅拌20min；
3.以酸调节pH1.0，在30℃保温搅拌30min；
4.在25℃，以碱调节pH5.5，搅拌20min；
5.在25℃，加入维生素，搅拌10min；获得胶黏剂。
性能：胶合强度为0.51 MPa。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (5)
1.一种自然发酵胶黏剂，其特征在于：原料包括以下组分：按重量份计，蛋白原料200-1000份、酸35-150份、碱45-180份、盐类0.5-6份、维生素0.1-0.6份、水1000-5000份；蛋白原料为植物蛋白原料或动物蛋白原料，其中植物蛋白原料：脱脂豆粕、豆粉、大豆分离蛋白、棉籽粕、棉籽粉、花生粕、花生粉中的一种或几种混合物，动物蛋白原料为血粉或明胶；维生素具体为B族维生素、维生素H中的一种或几种混合物；具体制备方法包括以下步骤：
（1）将蛋白原料与水混合，在35℃下以200rpm的转数搅拌20min；
（2）加入盐类，继续保温搅拌20min；
（3）以酸调节pH0.5-2.0，在25-40℃保温搅拌30min；
（4）在25℃，以碱调节pH5.0-6.0，搅拌20min；
（5）在25℃，加入维生素，搅拌10min；
（6）在25℃，密闭于耐压容器中发酵，直至容器内空气压力为0.105-0.125 MPa；
（7）释放压力，获得自然发酵的胶黏剂。
2.根据权利要求1所述的一种自然发酵胶黏剂，其特征在于：酸具体为柠檬酸、醋酸、盐酸、硫酸、草酸中的一种或几种混合物。
3.根据权利要求1所述的一种自然发酵胶黏剂，其特征在于：碱具体为氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钾、氨水中的一种或几种混合物。
4.根据权利要求1所述的一种自然发酵胶黏剂，其特征在于：盐类具体为磷酸钙、氯化锰、氯化钙、氯化镁、氯化钠、硝酸钾、硫酸钾中的一种或几种混合物。
5.根据权利要求1所述的一种自然发酵胶黏剂，其特征在于：水具体为自来水、去离子水、锅炉冷凝水 中的任意一种。
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