CN111574729A - 一种兼具膨胀性和粘接性的大豆蛋白复合水凝胶及其制备方法 - Google Patents

一种兼具膨胀性和粘接性的大豆蛋白复合水凝胶及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种兼具膨胀性和粘接性的大豆蛋白复合水凝胶及其制备方法，包括：以天然大豆蛋白为主要原料，通过温和的复合改性方法制得大豆蛋白液化物；以丙烯酰胺AM、2‑丙烯酰胺‑2甲基丙磺酸AMPS为主单体，N,N‑亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，过硫酸铵为引发剂，配制AM‑AMPS水溶液体系；将大豆蛋白液化物、聚酰胺多胺环氧氯丙烷交联剂添加到配制的AM‑AMPS水溶液体系中，通过交联反应即可得到大豆蛋白复合水凝胶。本发明可有效调控大豆蛋白复合水凝胶的膨胀性和粘接性，这种水凝胶对铝板、玻璃、聚乙烯塑料、硬纸板、桦木板等均有较好的粘接性，同时对岩石裂缝具有良好的膨胀封堵性，有望应用于生态环境保护、油田封堵剂等领域。

Description

一种兼具膨胀性和粘接性的大豆蛋白复合水凝胶及其制备 方法
技术领域
本发明属于高分子水凝胶技术领域，具体涉及一种兼具膨胀性和粘接性的大豆蛋白复合水凝胶及其制备。
背景技术
水凝胶是一类以水为分散介质容易被水溶胀但不溶于水的具有三维交联网络结构的聚合物，具有吸水、保水等功能，被广泛用做人造器官、药物载体、农林保水剂、可穿戴设备等。然而，大部分水凝胶在制备过程中主要使用石化资源为原料，存在污染环境和消耗不可再生资源的问题，同时，这些水凝胶存在粘接性差，膨胀性不可调控的问题。因此，利用可再生的生物质资源制备可生物降解、粘接性可调控的水凝胶受到人们的青睐。
大豆蛋白是一种资源丰富的天然可再生生物质资源，成本较低，具有良好的生物降解性和生物相容性。它是一种由氨基酸通过肽键(-CONH-)连接而成的天然高分子，分子链上含有氨基(-NH2)、羟基(-OH)、羧基(-COOH)和巯基(-SH)等亲水性活性基团，这些活性基团的存在使得大豆蛋白具有很强的吸水性。大豆蛋白可以通过氢键、疏水相互作用、静电作用等物理相互作用力与木材基质间形成良好的粘接，因而，经过复合改性的大豆蛋白常被用来替代“三醛胶”作为环保型木材胶黏剂使用。大豆蛋白虽然与很多固体基质有良好的粘接性，但是单纯利用天然大豆蛋白为原料制备水凝胶的成胶性很差，难以进行有效利用。
目前报道的大豆蛋白水凝胶相关的专利和论文较少，主要是利用大豆蛋白同一些易成胶的水溶性单体进行共混或交联制备，如共混制备中利用大豆蛋白和壳聚糖、黄原胶、海藻酸钠、聚乙烯醇、卡拉胶、丙烯酰胺等进行复合，交联改性中利用戊二醛、乙二醛、氧化海藻酸钠、京尼平和谷丙转氨酶交联改性大豆蛋白，这些专利主要是提高大豆蛋白水凝胶的保水性、力学性能(强度、韧性和弹性)，均未提及大豆蛋白水凝胶同时具有良好的粘接性和膨胀性。
2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)是一种含有磺酸基团、酰胺基团和不饱和碳碳双键的水溶性单体，聚合后，磺酸基团能赋予其良好的吸水性，不饱和碳碳双键有助于其进行自由基聚合反应，酰胺基团使其具有较好的耐酸、碱性，这些特性使其广泛应用于油田工业和水处理工业。
发明内容
基于生物质基大豆蛋白良好的粘接性和吸水膨胀性，以及聚酰胺多胺环氧氯丙烷对大豆蛋白的高交联效率，利用2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸中磺酸基的高吸水膨胀性、不饱和碳碳双键的反应活性，设计粘接性和膨胀性兼顾的大豆蛋白复合水凝胶对于丰富水凝胶产品和拓展其应用领域具有重要的意义。本发明的目的在于提供一种粘接性和膨胀性可调控的大豆蛋白复合水凝胶及其制备方法，解决现有大豆蛋白复合水凝胶粘接性差，膨胀性不理想的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种兼具膨胀性和粘接性的大豆蛋白复合水凝胶及其制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤一：大豆蛋白复合改性液的制备
(1)在反应釜中，按照质量份数加入水500份，亚硫酸钠10-15份，尿素25-35份，十二烷基硫酸钠10-15份，边搅拌溶解边升温至75-80℃；
(2)向反应釜中缓慢加入大豆蛋白100-150份，以250-350r/min的转速搅拌1-1.5h使其充分溶解。
(3)加入5-8份浓度为50wt％的氢氧化钠溶液，继续在75-80℃保温0.5-1h，将产物冷却至室温，即制备获得固含量为22-35wt％大豆蛋白液化物。
步骤二：AM-AMPS水溶液体系配制
(1)按照质量份数，将丙烯酰胺AM 50-100份，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸AMPS 5-50份，交联剂N，N'-亚甲基双丙烯酰胺1.5-2.5份溶于100-200份蒸馏水中
(2)加入1-5份引发剂过硫酸铵，室温下(25℃)充分搅拌混合，得到丙烯酰胺-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸混合溶液。
步骤三：大豆蛋白复合水凝胶的制备
按质量份数将10-100份步骤一所得大豆蛋白复合改性液、1-30份聚酰胺多胺环氧氯丙烷和10-100份步骤二所得AM-AMPS水溶液体系，在25-80℃下搅拌混合，充分交联后便得到凝胶。
本发明的特点还在于：
步骤一中所述的大豆蛋白复合改性液的固含量为22-35wt％。
步骤二中所述的引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵中的一种或两种。
步骤三中所述聚酰胺多胺环氧氯丙烷是由二乙烯三胺、己二酸和环氧氯丙烷通过两步法制备的造纸湿强剂PAE水溶性粉末。结构式如下所示：
Figure BDA0002491854990000031
本发明的技术原理：
本发明步骤一对大豆蛋白进行复合液化处理的目的是破坏大豆蛋白紧凑的球形结构，使其结构松散化，暴露出大量的活性反应位点(氨基、羟基和羧基)，提高其亲水膨胀性和粘接性。本发明中使用的尿素主要是破坏大豆蛋白分子间的氢键作用力，利用亚硫酸钠主要破坏大豆蛋白分子间的二硫键，用十二烷基硫酸钠主要破坏大豆蛋白分子间疏水性作用力，这些改性手段使得大豆蛋白的结构变松散，在氢氧化钠的作用下大豆蛋白分子间作用力会被破坏，甚至部分肽键发生轻微降解，使得大豆蛋白中的活性基团(-NH2、-OH、-COOH和-SH)得到充分释放，有利于提高大豆蛋白的粘接效果和吸水膨胀性。
本发明步骤二配制AM和AMPS混合液，主要是利用亲水性的AM和AMPS,以及具有良好吸水膨胀性的AMPS，在交联剂N，N'-亚甲基双丙烯酰胺存在下，采用水溶液自由基共聚合的方法制备一种含有交联网状结构的吸水膨胀性聚合物凝胶，有利于提高水凝胶的力学强度和吸水膨胀性。
本发明步骤三中大豆蛋白的活性基团(氨基、羟基和羧基)与聚酰胺多胺环氧氯丙烷中的氮杂环结构可以通过化学交联作用形成牢固的三维交联网状结构，从而赋予水凝胶良好的粘接性。此外，AM和AMPS通过共聚作用形成三维交联网状结构，大豆蛋白可以与AM-AMPS共聚体系之间通过氢键、范德华力、分子链缠绕等物理交联作用相结合，基于交联体系中存在的大量亲水性基团(磺酸基、氨基、羟基、羧基)，赋予水凝胶一定的吸水膨胀性。通过调控大豆蛋白、聚酰胺多胺环氧氯丙烷和AM-AMPS共聚体系的用量，可以调控水凝胶体系的交联度和吸水基团的数量，获得膨胀性和粘接性兼顾的大豆蛋白复合水凝胶。
与现有技术方案相比，本发明至少具有以下有益效果：
(1)本发明使用的原料大豆蛋白具有资源丰富、成本较低、可再生和绿色环保等特点，有助于实现产业化应用。制备过程中未使用有毒的溶剂，制备方法简单，原料易得，环境友好。
(2)本发明提供一种大豆蛋白水凝胶的制备方法，制备过程中采用大豆蛋白液化物、交联剂聚酰胺多胺环氧氯丙烷和AM-AMPS共混的方法，通过调节交联固化反应可在温和条件下得到水凝胶，制备工艺简单、重复性好、反应条件温和，具有推广应用潜力。
(3)本发明制备的大豆蛋白基水凝胶，一方面利用大豆蛋白良好的粘接性和吸水性，另一方面利用2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸中磺酸基的吸水膨胀性和不饱和碳碳双键的反应活性，使得制备的水凝胶兼具良好的粘接性和吸水膨胀性。
(4)本发明制备的大豆蛋白基水凝胶，可以通过调节大豆蛋白、交联剂聚酰胺多胺环氧氯丙烷和AM-AMPS共聚体系的比例来有效调控凝胶的粘附性、膨胀性和力学性能，该水凝胶对铝板、玻璃、聚乙烯塑料、硬纸板、桦木板均有较好的粘接性，对岩石裂缝具有良好的膨胀封堵性。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明做进一步说明，这些实施例是用于说明本发明而不限于本发明的范围，还包括各具体实施方式间的任意组合。实施例中采用的实施条件可以根据具体实验环境做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
实施例1
步骤一：大豆蛋白复合改性液的制备
(1)在反应釜中，按照质量份数加入水500份，亚硫酸钠10份，尿素25份，十二烷基硫酸钠10份，边搅拌溶解边升温至80℃；
(2)向反应釜中缓慢加入大豆蛋白150份，以350r/min的转速搅拌1.5h使其充分溶解。
(3)加入5份浓度为50wt％的氢氧化钠溶液，继续在80℃保温1h，将产物冷却至室温，即制备得到大豆蛋白液化物。
步骤二：AM-AMPS水溶液体系配制
(1)按照质量份数，将AM100份，AMPS 5份，交联剂N，N'-亚甲基双丙烯酰胺2.5份溶于200份蒸馏水中。
(2)加入3份过硫酸铵，并在(25℃)充分搅拌混合，得到AM-AMPS混合溶液。
步骤三：大豆蛋白复合水凝胶的制备
按质量份数将10份步骤一所得大豆蛋白复合改性液、1份聚酰胺多胺环氧氯丙烷和30份步骤二所得AM-AMPS水溶液体系，在50℃下搅拌混合，静置便得到凝胶。
实施例2
步骤一：大豆蛋白复合改性液的制备
(1)在反应釜中，按照质量份数加入水500份，亚硫酸钠15份，尿素35份，十二烷基硫酸钠15份，边搅拌溶解边升温至80℃；
(2)向反应釜中缓慢加入大豆蛋白150份，以350r/min的转速搅拌1.5h使其充分溶解。
(3)加入8份浓度为50wt％的氢氧化钠溶液，继续在80℃保温1h，将产物冷却至室温，即制备得到大豆蛋白液化物。
步骤二：AM-AMPS水溶液体系配制
(1)按照质量份数，将AM 50份，AMPS 10份，交联剂N，N'-亚甲基双丙烯酰胺2.5份溶于100份蒸馏水中。
(2)加入3份引发剂过硫酸铵，室温下(25℃)充分搅拌混合，得到AM-AMPS混合溶液。
步骤三：大豆蛋白复合水凝胶的制备
按质量份数将50份步骤一所得大豆蛋白复合改性液、5份聚酰胺多胺环氧氯丙烷和50份步骤二所得AM-AMPS水溶液体系，在50℃温度下搅拌混合，静置便得到凝胶。
实施例3
步骤一：大豆蛋白复合改性液的制备
(1)在反应釜中，按照质量份数加入水500份，亚硫酸钠15份，尿素25份，十二烷基硫酸钠15份，边搅拌溶解边升温至75℃；
(2)向反应釜中缓慢加入大豆蛋白150份，以350r/min的转速搅拌1h使其充分溶解。
(3)加入6份浓度为50wt％的氢氧化钠溶液，继续在75℃保温0.5h，将产物冷却至室温，即制备得到大豆蛋白液化物。
步骤二：AM-AMPS水溶液体系配制
(1)按照质量份数，将AM 50份，AMPS 20份，交联剂N，N'-亚甲基双丙烯酰胺2.5份溶于150份蒸馏水中。
(2)加入3份引发剂过硫酸铵，室温下(25℃)充分搅拌混合，得到AM-AMPS混合溶液。
步骤三：大豆蛋白复合水凝胶的制备
按质量份数将30份步骤一所得大豆蛋白复合改性液、3份聚酰胺多胺环氧氯丙烷和10份步骤二所得AM-AMPS水溶液体系，在50℃温度下搅拌混合，静置便得到凝胶。
实施例4
步骤一：大豆蛋白复合改性液的制备
(1)在反应釜中，按照质量份数加入水500份，亚硫酸钠12份，尿素30份，十二烷基硫酸钠12份，边搅拌溶解边升温至75-80℃；
(2)向反应釜中缓慢加入大豆蛋白120份，以250-350r/min的转速搅拌1.5h使其充分溶解。
(3)加入7份浓度为50wt％的氢氧化钠溶液，继续在80℃保温1h，将产物冷却至室温，即制备得到大豆蛋白液化物。
步骤二：AM-AMPS水溶液体系配制
(1)按照质量份数，将AM 80份，AMPS 30份，交联剂N，N'-亚甲基双丙烯酰胺2份溶于200份蒸馏水中
(2)加入4份引发剂过硫酸铵，室温下(25℃)充分搅拌混合，得到AM-AMPS混合溶液。
步骤三：大豆蛋白复合水凝胶的制备
按质量份数将80份步骤一所得大豆蛋白复合改性液、8份聚酰胺多胺环氧氯丙烷和40份步骤二所得AM-AMPS水溶液体系，在30℃温度下搅拌混合，静置便得到凝胶。
对比例1
本对比例与实施例1相比，区别在于将实施例1中第一步省略，置换为“未经处理的大豆蛋白溶液”。具体为将步骤一改为“在反应釜中，按照质量份数加入水500份，向反应釜中缓慢加入大豆蛋白150份，以350r/min的转速搅拌1.5h制备得到大豆蛋白溶液”，其余原料、工艺、步骤均与实施例1相同。
对比例2
本对比例与实施例2相比，区别在于将实施例2中的大豆蛋白组分省略，制备无大豆蛋白的AM-AMPS基水凝胶，具体为将实施例2中的第一步和第三步省略，将第二步调整为：
(1)按照质量份数，将AM 50份，AMPS 10份，交联剂N，N'-亚甲基双丙烯酰胺2.5份溶于100份蒸馏水中。
(2)加入3份引发剂过硫酸铵，室温下(25℃)充分搅拌混合，升温至50℃下搅拌混合，静置便得到凝胶。
对比例3
本对比例与实施例3相比，区别在于将实施例3中第三步的聚酰胺多胺环氧氯丙烷交联剂省去，其余原料、工艺均与实施例3相同。
将实施例1-4和对比例1-3制备的水凝胶开展粘接砝码的实验：结果见附表1(六种水凝胶的力学性能和粘接强度)。
附表1
Figure BDA0002491854990000071
注：*代表能粘接小于50g砝码，**代表能粘接起150g砝码，***代表能粘接起300g砝码，****代表能粘接起500g砝码，四种实施例中的水凝胶对铝板、玻璃、聚乙烯塑料、硬纸板、桦木板均有较好的粘接性。
由附表1可知，对比例1(使用未改性的大豆蛋白)与实施例1相比，使用未进行复合改性的大豆蛋白制备水凝胶成胶性差，很难得到性能较好的大豆蛋白基水凝胶；对比例2(未使用大豆蛋白)与实施例2相比，通过将大豆蛋白交联体系引入到AM-AMPS基水凝胶中，提高了水凝胶的粘接性能；对比例3(未使用交联剂聚酰胺环氧氯丙烷)与实施例3相比，聚酰胺环氧氯丙烷交联改性剂的引入提高了大豆蛋白基水凝胶体系的交联度，赋予水凝胶显著提高的粘接性能。
将实施例1-4和对比例1-3制备的水凝胶进行以下实验：分别用于岩石裂缝，裂缝宽度分别为20mm和50mm；当水凝胶膨胀完成后，在岩石裂缝处的一侧滴水，3分钟后观察岩石裂缝另一侧处的透水性；具体结果见附表2。
附表2
Figure BDA0002491854990000081
注：*代表基本不漏水，**代表漏水很慢，***明显漏水，****代表严重漏水。
由附表2可知，对比例1(使用未改性的大豆蛋白)比实施例1有较差的膨胀封堵性，这是因为未改性的大豆蛋白分子量很大，使其在水中的分散溶解性较差，成胶性差，难以很好的交联形成水凝胶，且与岩石之间的粘接性较差，因而表现出较低的膨胀封堵性；对比例2(未使用大豆蛋白)与实施例2相比，表现出较差的膨胀封堵性，这是因为大豆蛋白交联体系中含有大量的亲水性基团，将大豆蛋白交联体系引入到AM-AMPS基水凝胶中，不仅能调控水凝胶体系的吸水膨胀性，而且能提高与岩石的粘接性；对比例3(未使用交联剂聚酰胺环氧氯丙烷)与实施例3相比，膨胀封堵能力较差，这是因为聚酰胺环氧氯丙烷交联剂的引入能够使大豆蛋白形成牢固的三维交联网状结构，提高其与岩石的粘接性。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种兼具膨胀性和粘接性的大豆蛋白复合水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过亚硫酸钠、尿素、十二烷基硫酸钠对大豆蛋白进行改性，然后再通过氢氧化钠改性大豆蛋白，得到大豆蛋白复合改性液；
将大豆蛋白复合改性液、聚酰胺多胺环氧氯丙烷与AM-AMPS水溶液体系在25-80℃下搅拌混合，静置10-30min，得到凝胶。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述大豆蛋白复合改性液由包括以下步骤的方法得到：
1)按质量计，在反应釜中，加入水500份、亚硫酸钠10-15份、尿素25-35份、十二烷基硫酸钠10-15份，边搅拌溶解边升温至75-80℃；
2)向反应釜中缓慢加入大豆蛋白100-150份，搅拌1-1.5h；
3)加入5-8份浓度为50wt％的氢氧化钠溶液，继续在75-80℃保温0.5-1h，将产物冷却至室温，得到大豆蛋白复合改性液。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述AM-AMPS水溶液体系由包括以下步骤的方法得到：
1)按质量计，将丙烯酰胺50-100份、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸5-50份、交联剂N，N'-亚甲基双丙烯酰胺1.5-2.5份溶于100-200份蒸馏水中；
2)加入1-5份引发剂，充分搅拌混合，得到AM-AMPS水溶液体系。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的引发剂为硫酸钾或过硫酸铵中的一种或两种。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，大豆蛋白复合改性液：聚酰胺多胺环氧氯丙烷：AM-AMPS水溶液体系的质量比为(10-100)：(10-100)：(1-30)。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚酰胺多胺环氧氯丙烷的结构式为：
Figure FDA0002491854980000011
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述聚酰胺多胺环氧氯丙烷由二乙烯三胺、己二酸、环氧氯丙烷反应得到。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：大豆蛋白复合改性液的制备
1)在反应釜中，按照质量份数加入水500份，亚硫酸钠10-15份，尿素25-35份，十二烷基硫酸钠10-15份，边搅拌溶解边升温至75-80℃；
2)向反应釜中缓慢加入大豆蛋白100-150份，以250-350r/min的转速搅拌1-1.5h使其充分溶解；
3)加入5-8份浓度为50wt％的氢氧化钠溶液，继续在75-80℃保温0.5-1h，将产物冷却至室温，即制备获得固含量为22-35wt％的大豆蛋白复合改性液；
步骤二：AM-AMPS水溶液体系配制
1)按照质量份数，将丙烯酰胺50-100份，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸5-50份，交联剂N，N'-亚甲基双丙烯酰胺1.5-2.5份溶于100-200份蒸馏水中；
2)加入1-5份引发剂，室温下充分搅拌混合，得到AM-AMPS水溶液体系；
步骤三：大豆蛋白复合水凝胶的制备
按质量份数将10-100份步骤一所得大豆蛋白复合改性液、10-100份步骤二所得AM-AMPS水溶液体系、1-30份的聚酰胺多胺环氧氯丙烷在25-80℃下混合搅拌，充分发生交联反应便得到大豆蛋白复合水凝胶。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：大豆蛋白复合改性液的制备
1)在反应釜中，按照质量份数加入水500份，亚硫酸钠15份，尿素25份，十二烷基硫酸钠15份，边搅拌溶解边升温至75℃；
2)向反应釜中缓慢加入大豆蛋白150份，以350r/min的转速搅拌1h使其充分溶解；
3)加入6份浓度为50wt％的氢氧化钠溶液，继续在75℃保温0.5h，将产物冷却至室温，即制备得到大豆蛋白复合改性液；
步骤二：AM-AMPS水溶液体系配制
1)按照质量份数，将丙烯酰胺50份，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸20份，交联剂N，N'-亚甲基双丙烯酰胺2.5份溶于150份蒸馏水中；
2)加入3份引发剂过硫酸铵，室温下充分搅拌混合，得到AM-AMPS水溶液体系；
步骤三：大豆蛋白复合水凝胶的制备
按质量份数将30份步骤一所得大豆蛋白复合改性液和10份步骤二所得AM-AMPS水溶液体系和3份聚酰胺多胺环氧氯丙烷交联剂，在50℃温度下搅拌混合，充分发生交联反应后便得到大豆蛋白复合水凝胶。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113773528A (zh) * 2021-08-23 2021-12-10 东北农业大学 一种大豆分离蛋白或大豆多肽水凝胶及其制备方法与应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130324670A1 (en) * 2011-02-14 2013-12-05 Sumitomo Seika Chemicals Co., Ltd. Hydrophilic thickening agent and method of producing same
CN104610909A (zh) * 2015-02-26 2015-05-13 许丽萍 一种无醛植物蛋白基木材胶黏剂及其制备和使用方法
CN110256696A (zh) * 2019-06-21 2019-09-20 中国林业科学研究院林产化学工业研究所 一种具有高伸长率的大豆蛋白复合水凝胶及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130324670A1 (en) * 2011-02-14 2013-12-05 Sumitomo Seika Chemicals Co., Ltd. Hydrophilic thickening agent and method of producing same
CN104610909A (zh) * 2015-02-26 2015-05-13 许丽萍 一种无醛植物蛋白基木材胶黏剂及其制备和使用方法
CN110256696A (zh) * 2019-06-21 2019-09-20 中国林业科学研究院林产化学工业研究所 一种具有高伸长率的大豆蛋白复合水凝胶及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘洋等: "AM/AMPS二元吸水树脂的合成与性能研究", 《精细化工》, vol. 19, no. 10, 15 October 2002 (2002-10-15), pages 584 *
王品等: "CP-g-P(AA/AMPS)高吸水树脂的制备及其吸附性能", 《仲恺农业工程学院学报》, vol. 24, no. 04, 15 December 2011 (2011-12-15), pages 17 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113773528A (zh) * 2021-08-23 2021-12-10 东北农业大学 一种大豆分离蛋白或大豆多肽水凝胶及其制备方法与应用
CN113773528B (zh) * 2021-08-23 2023-08-18 东北农业大学 一种大豆分离蛋白或大豆多肽水凝胶及其制备方法与应用

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