CN111454690A - 一种利用酶法改性制备木质素基胶黏剂的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用酶法改性制备木质素基胶黏剂的方法,包括如下步骤:将碱木质素与复合酶、介体、表面活性剂混合得到反应液,在pH为3.5‑3.8、温度为51‑53℃条件下反应3‑3.5h,得到酶法改性制备木质素基胶黏剂;所述的介体为ABTS、1‐羟基苯并三唑、香草醛的混合物,所述的碱木质素、复合酶的质量比为10:2‑3;所述的表面活性剂为Triton X‑100。本发明的方法,其能减少热压时间、增强机械强度、提高改性反应效率并减少酶使用量。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用酶法改性制备木质素基胶黏剂的方法。
背景技术
由于木质素的活性位点相对较少,直接以木质素为胶黏剂很难制备出较好性能的人造板,其力学性能往往达不到国家标准规定的要求,具有低的物理和机械性能、低的耐水性。而现有的酶法改性制备木质素基胶黏剂,依然存在热压时间较长、机械强度有限、改性效率有限和酶使用量较高的缺陷。
发明内容
为了克服上述缺陷,本发明提供一种利用酶法改性制备木质素基胶黏剂的方法,其能减少热压时间、增强机械强度、提高改性反应效率并减少酶使用量。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案为:一种利用酶法改性制备木质素基胶黏剂的方法,其特征在于,包括如下步骤:
将碱木质素与复合酶、介体、表面活性剂混合得到反应液,在pH为3.5-3.8、温度为51-53℃条件下反应3-3.5h,得到酶法改性制备木质素基胶黏剂;所述的介体为ABTS、1-羟基苯并三唑、香草醛的混合物,所述的碱木质素、复合酶的质量比为10:2-3;所述的表面活性剂为Triton X-100。
通过较低的pH、较高的温度,可以提高酶改性木质素制备胶黏剂的效率,减少反应时间,而种类多样的介体可以提高机械强度和耐水性能。采用表面活性剂,可以提高酶与底物的结合率从而影响酶促反应,以此提高改性反应效率并减少酶使用量,而且在同样的反应时间内能提高木质素改性程度,进而提高其机械强度和耐水性能。
所述的复合酶由20%木质素过氧化物酶、20%锰过氧化物酶、60%漆酶组成,百分比为质量分数。
漆酶是一种含铜多酚氧化酶,它通过获得O2催化邻对苯二酚、多酚、对苯二胺、抗坏血酸等物质的氧化,使之生成相应的苯醌和水。木质素过氧化物酶(LiP)是木质素的生物降解过程中的主要木质素降解酶类,可在木素聚合物内形成自由基,其降解底物的特点为:LiP能氧化富含电子的酚型或非酚型芳香化合物,在通过电子传递体攻击底物时,能从苯酚或非酚类的苯环上夺取一个电子,将其氧化成自由基,继而以链式反应产生许多不同的自由基,导致底物分子中主要键断裂,然后发生一系列的裂解反应。锰过氧化物酶降解碱木质素总羟基含量5.83%,减少30.76%,酚羟基和醇羟基分别减少38.8%和14.18%。碱木质素的抗氧化能力经降解反应后增强,对DPPH自由基、羟基自由基、超氧阴离子自由基的清除率及还原力经均随着木质素浓度的增加而增强。采用由20%木质素过氧化物酶、20%锰过氧化物酶、60%漆酶组成的复合酶,可以提高木质素的改性程度,提高其机械强度和耐水性能。
优选的,碱木质素从造纸废液提取得到。
进一步地,将50-60g碱木质素与10-15g复合酶、5-6g香草醛、2-3g1-羟基苯并三唑、10-15mL 0.28mM ABTS、2-3g Triton X-100混合,再加入醋酸/醋酸钠缓冲液以调整反应液的pH为3.5-3.8。
本发明还提供前述的制备方法制得的酶法改性木质素基胶黏剂。
本发明的又一个目的是提供前述的酶法改性木质素基胶黏剂的应用,其特征在于,包括如下步骤:
(1)将酶法改性木质素基胶黏剂均匀地涂在单板表面,组成胶合板板坯;
(2)热压处理;
(3)冷压处理。
优选的,步骤(1)中,酶法改性木质素基胶黏剂的涂胶量为0.06-0.07g/cm2;将杨木单板芯板双面涂胶,表板和背板单面涂胶,组成三层胶合板板坯。选用相对较低的涂胶量,即可实现有效胶合。
进一步地,步骤(2)中,热压温度180-190℃,热压时间3-5min,热压压力1.0MPa-2.2MPa。采用较高的热压温度和较短的热压时间、合适的热压压力,在较短时间内完成热压,提高制备效率。
步骤(3)中,冷压温度为8-12℃,冷压时间3-8min,冷压压力0.5MPa-1.0MPa。采用低于常规的冷压温度,减少了冷压时间,提高制备效率,并且,研究表明,采用低于常规的冷压温度(尤其是热压温度与冷压温度差异很大)可以提高机械强度。
相对于现有技术,本发明的有益效果:采用由20%木质素过氧化物酶、20%锰过氧化物酶、60%漆酶组成的复合酶,可以提高木质素的改性程度,提高其机械强度和耐水性能。
通过较低的pH、较高的温度,可以提高酶改性木质素制备胶黏剂的效率,减少反应时间,而种类多样的介体可以提高机械强度和耐水性能。采用表面活性剂,可以提高酶与底物的结合率从而影响酶促反应,以此提高改性反应效率并减少酶使用量。选用相对较低的涂胶量,即可实现有效胶合。采用较高的热压温度和较短的热压时间、合适的热压压力,在较短时间内完成热压,提高制备效率。采用低于常规的冷压温度,减少了冷压时间,提高制备效率,并且,研究表明,采用低于常规的冷压温度(尤其是热压温度与冷压温度差异很大)可以提高机械强度。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的实施方式作更进一步的说明。
实施例1
将50g碱木质素与10g复合酶、5g香草醛、2g1-羟基苯并三唑、10mL 0.28mM ABTS、2g Triton X-100混合,再加入醋酸/醋酸钠缓冲液以调整反应液的pH为3.6,在温度为51℃条件下反应3.5h,得到酶法改性制备木质素基胶黏剂;碱木质素从造纸废液提取得到。所述的复合酶由20%木质素过氧化物酶、20%锰过氧化物酶、60%漆酶组成,百分比为质量分数。
前述的酶法改性木质素基胶黏剂的应用,包括如下步骤:
(1)将酶法改性木质素基胶黏剂均匀地涂在单板表面,组成胶合板板坯;
(2)将胶合板板坯移送至热压机中进行热压处理;
(3)将热压后的胶合板转入冷压机中冷压处理。
步骤(1)中,酶法改性木质素基胶黏剂的涂胶量为0.06g/cm2;将杨木单板芯板双面涂胶,表板和背板单面涂胶,组成三层胶合板板坯。步骤(2)中,热压温度180℃,热压时间5min,热压压力2.2MPa。步骤(3)中,冷压温度为10℃,冷压时间8min,冷压压力0.5MPa。
实施例2
将55g碱木质素与12g复合酶、5g香草醛、2g1-羟基苯并三唑、10mL 0.28mM ABTS、2g Triton X-100混合,再加入醋酸/醋酸钠缓冲液以调整反应液的pH为3.6,在温度为51℃条件下反应3.3h,得到酶法改性制备木质素基胶黏剂;碱木质素从造纸废液提取得到。所述的复合酶由20%木质素过氧化物酶、20%锰过氧化物酶、60%漆酶组成,百分比为质量分数。
前述的酶法改性木质素基胶黏剂的应用,包括如下步骤:
(1)将酶法改性木质素基胶黏剂均匀地涂在单板表面,组成胶合板板坯;
(2)热压处理;
(3)冷压处理。
步骤(1)中,酶法改性木质素基胶黏剂的涂胶量为0.07g/cm2;将杨木单板芯板双面涂胶,表板和背板单面涂胶,组成三层胶合板板坯。步骤(2)中,热压温度180℃,热压时间5min,热压压力2.2MPa。步骤(3)中,冷压温度为10℃,冷压时间8min,冷压压力0.5MPa。
实施例3
将50g碱木质素与10g复合酶、5g香草醛、2g1-羟基苯并三唑、10mL 0.28mM ABTS、2g Triton X-100混合,再加入醋酸/醋酸钠缓冲液以调整反应液的pH为3.8,在温度为51℃条件下反应3.5h,得到酶法改性制备木质素基胶黏剂;碱木质素从造纸废液提取得到。所述的复合酶由20%木质素过氧化物酶、20%锰过氧化物酶、60%漆酶组成,百分比为质量分数。
前述的酶法改性木质素基胶黏剂的应用,包括如下步骤:
(1)将酶法改性木质素基胶黏剂均匀地涂在单板表面,组成胶合板板坯;
(2)热压处理;
(3)冷压处理。
步骤(1)中,酶法改性木质素基胶黏剂的涂胶量为0.06g/cm2;将杨木单板芯板双面涂胶,表板和背板单面涂胶,组成三层胶合板板坯。步骤(2)中,热压温度180℃,热压时间5min,热压压力2.2MPa。步骤(3)中,冷压温度为10℃,冷压时间8min,冷压压力0.8MPa。
对比例1
复合酶替换为漆酶,其余同实施例1。
对比例2
复合酶替换为漆酶,不添加Triton X-100,其余同实施例1。
对比例3
复合酶替换为漆酶,冷压温度为20℃,其余同实施例1。
应用例
将制备好的胶合板陈放48h以上后,参照国家标准GB/T 17657-2013《人造板及饰面人造板理化性能测试方法》测定胶合板的胶合强度、静曲强度、吸水厚度膨胀率等性能,检测结果见表1。
表1理化性能测试
可见,本发明的制备方法提高了机械强度,也提高了耐水性。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解,上述实施例不以任何形式限制本发明,凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案,均落在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种利用酶法改性制备木质素基胶黏剂的方法,其特征在于,包括如下步骤:
将碱木质素与复合酶、介体、表面活性剂混合得到反应液,在pH为3.5-3.8、温度为51-53℃条件下反应3-3.5h,得到酶法改性制备木质素基胶黏剂;所述的介体为ABTS、1‐羟基苯并三唑、香草醛的混合物,所述的碱木质素、复合酶的质量比为10:2-3;所述的表面活性剂为Triton X-100。
2.根据权利要求1所述的一种利用酶法改性制备木质素基胶黏剂的方法,其特征在于,所述的复合酶由20%木质素过氧化物酶、20%锰过氧化物酶、60%漆酶组成,百分比为质量分数。
3.根据权利要求1所述的一种利用酶法改性制备木质素基胶黏剂的方法,其特征在于,碱木质素从造纸废液提取得到。
4.根据权利要求2所述的一种利用酶法改性制备木质素基胶黏剂的方法,其特征在于,将50-60g碱木质素与10-15g复合酶、5-6g香草醛、2-3g1‐羟基苯并三唑、10-15mL 0.28mMABTS、2-3g Triton X-100混合,再加入醋酸/醋酸钠缓冲液以调整反应液的pH为3.5-3.8。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的方法制得的酶法改性木质素基胶黏剂。
6.权利要求5所述的酶法改性木质素基胶黏剂的应用,其特征在于,包括如下步骤:
(1)将酶法改性木质素基胶黏剂均匀地涂在单板表面,组成胶合板板坯;
(2)热压处理;
(3)冷压处理。
7.根据权利要求6所述的酶法改性木质素基胶黏剂的应用,其特征在于,步骤(1)中,酶法改性木质素基胶黏剂的涂胶量为0.06-0.07g/cm2;将杨木单板芯板双面涂胶,表板和背板单面涂胶,组成三层胶合板板坯。
8.根据权利要求6所述的酶法改性木质素基胶黏剂的应用,其特征在于,步骤(2)中,热压温度180-190℃,热压时间3-5min,热压压力1.0MPa-2.2MPa。
9.根据权利要求6所述的酶法改性木质素基胶黏剂的应用,其特征在于,步骤(3)中,冷压温度为8-12℃,冷压时间3-8min,冷压压力0.5 MPa -1.0MPa。
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