CN112341990B - 一种用于瓦楞纸板生产用的植物蛋白胶粘剂 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于瓦楞纸板生产用的植物蛋白胶粘剂，以环氧琥珀酸二脂为原料，使用有机硅基团对其合成的表面活性剂进行改性，制备得到具有疏水基团的改性表面活性剂，利用制备得到的改性表面活性剂作为改性剂对植物蛋白进行改性，提高其胶粘性以及疏水性，通过研究改性剂的作用以及添加量等对大豆分离蛋白胶粘剂粘度、固体含量、胶合强度以及耐水性等的影响，利用改性剂的针对性，有效制备一种强度高，耐水性好的植物蛋白胶粘剂，用于瓦楞纸板的生产，提高了纸板强度和生产效率。

Description

一种用于瓦楞纸板生产用的植物蛋白胶粘剂
技术领域
本发明涉及一种胶粘剂制备技术领域，特别涉及一种用于瓦楞纸板生产用的植物蛋白胶粘剂。
背景技术
在胶粘剂领域，随着社会发展，环保型的胶粘剂的研究开发以及使用已经成为当今社会主要发展趋势。其中，淀粉和蛋白质类原料来源广泛，成本低，成为了广泛关注的对象，淀粉胶粘剂存在着耐水性差，改性成本高等生产难题。
蛋白质类胶粘剂有着广泛的发展前景，尤其是植物蛋白胶粘剂的优势性更显著。目前对于蛋白质类胶粘剂的研究主要是通过向蛋白质中添加交联剂和助剂制备天然蛋白胶，用于木材工业使用。然而蛋白质类胶粘剂由于自身的易腐败性质限制，使其在加工制备胶粘剂时，易滋生细菌，发生腐败分解等现象，不利于粘结长期保存的物品。通过物理化学改性能够提高蛋白质胶粘剂的耐腐性，但是无法从根本上解决植物蛋白胶粘剂在纸板粘合中胶合强度差的问题，并且耐水性改性效果也不明显。
发明内容
本发明旨在提供一种用于瓦楞纸板生产用的植物蛋白胶粘剂。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种用于瓦楞纸板生产用的植物蛋白胶粘剂，按照重量份计由以下成分制成：脱脂豆粉25-27份、改性表面活性剂0.14-0.16份、水76-80份、硅烷偶联剂0.36-0.40份、硬脂酸0.30-0.35份、聚乙二醇0.8-0.9份、Y-氨丙基甲基二乙氧基硅烷0.06-0.09份、氯化钠0.3-0.4份、硫酸钠0.5-0.6份。
所述硅烷偶联剂为KH550、KH560、KH570中的一种或几种。
其具体由以下制备工艺步骤加以实现：
将脱脂豆粉研磨成粉，过110-130目筛，进行微波处理，处理时间为160-200秒，然后自然降温，静置3-4小时，加水搅拌混合均匀，加入制备得到的改性表面活性剂和氯化钠，在23-27℃下以80-100转/分钟的速度持续搅拌25-30分钟，升温至44-46℃，加入硅烷偶联剂、硬脂酸和聚乙二醇，置于55-60℃老化箱中老化处理1.5-2.0小时，取出，降温至24-26℃，加入Y-氨丙基甲基二乙氧基硅烷和硫酸钠继续搅拌20-30分钟即可。
所述微波处理频率1500-1600MHz。
所述聚乙二醇分子量为1000。
所述改性表面活性剂的制备方法为：称取14-16克环氧琥珀酸二脂、13-15克亚硫酸氢钠置于圆底烧瓶中，加入42-45毫升去离子水，以160-180转/分钟的速度搅拌下加入3-4毫升硅油和0.65-0.68克四丁基溴化铵，在磁力搅拌器上持续搅拌20-30分钟，升温至55-58℃，然后在搅拌下向烧瓶中加入130-140毫升二氯甲烷，继续搅拌15-20分钟，以0.7-0.8℃/分钟的速度升温至71-72℃，保温反应3-4小时，得到反应产物使用饱和氯化钠溶液清洗2-3次，再使用二氯甲烷进行萃取，取下层溶液，使用无水硫酸钠干燥，过滤后将滤液旋干，得到固体产物即为所述改性表面活性剂。
本发明相比现有技术具有以下优点：为了解决现有植物蛋白胶粘剂存在的改性效果差的问题，本发明提供了一种用于瓦楞纸板生产用的植物蛋白胶粘剂，以环氧琥珀酸二脂为原料，使用有机硅基团对其合成的表面活性剂进行改性，制备得到具有疏水基团的改性表面活性剂，利用制备得到的改性表面活性剂作为改性剂对植物蛋白进行改性，提高其胶粘性以及疏水性，通过研究改性剂的作用以及添加量等对大豆分离蛋白胶粘剂粘度、固体含量、胶合强度以及耐水性等的影响，利用改性剂的针对性，有效制备一种强度高，耐水性好的植物蛋白胶粘剂，用于瓦楞纸板的生产，提高了纸板强度和生产效率；本发明所述植物蛋白胶粘剂制备原料来源丰富，价格低廉，并且可再生，使用过程中不产生甲醛、苯酚等有害气体，不会对人体健康产生危害，也不会造成环境污染，本发明解决了现有蛋白质类胶粘剂普遍存在的胶粘强度低，耐水性差等问题，带来了更多的经济效益和社会效益，为高品质环保胶粘剂的发展奠定了基础。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明所提供的技术方案。
实施例1
一种用于瓦楞纸板生产用的植物蛋白胶粘剂，按照重量份计由以下成分制成：脱脂豆粉25份、改性表面活性剂0.14份、水76份、硅烷偶联剂0.36份、硬脂酸0.30份、聚乙二醇0.8份、Y-氨丙基甲基二乙氧基硅烷0.06份、氯化钠0.3份、硫酸钠0.5份。
所述硅烷偶联剂为KH550。
其具体由以下制备工艺步骤加以实现：
将脱脂豆粉研磨成粉，过110目筛，进行微波处理，处理时间为160秒，然后自然降温，静置3小时，加水搅拌混合均匀，加入制备得到的改性表面活性剂和氯化钠，在23℃下以80转/分钟的速度持续搅拌25分钟，升温至44℃，加入硅烷偶联剂、硬脂酸和聚乙二醇，置于55℃老化箱中老化处理1.5小时，取出，降温至24℃，加入Y-氨丙基甲基二乙氧基硅烷和硫酸钠继续搅拌20分钟即可。
所述微波处理频率1500MHz。
所述聚乙二醇分子量为1000。
所述改性表面活性剂的制备方法为：称取14克环氧琥珀酸二脂、13克亚硫酸氢钠置于圆底烧瓶中，加入42毫升去离子水，以160转/分钟的速度搅拌下加入3毫升硅油和0.65克四丁基溴化铵，在磁力搅拌器上持续搅拌20分钟，升温至55℃，然后在搅拌下向烧瓶中加入130毫升二氯甲烷，继续搅拌15分钟，以0.7℃/分钟的速度升温至71℃，保温反应3小时，得到反应产物使用饱和氯化钠溶液清洗2次，再使用二氯甲烷进行萃取，取下层溶液，使用无水硫酸钠干燥，过滤后将滤液旋干，得到固体产物即为所述改性表面活性剂。
按照实施例1的制备方法制备植物蛋白胶粘剂，对三层瓦楞纸箱板进行粘合，粘合强度参照GB/T 6548-1998进行测试；边压强度参照GB/T 6546-1998进行测试；三层瓦楞纸板的用纸定量均为500g/m2、胶黏剂的使用定量均为300 g/m2。对实施例1制得的胶黏剂进行性能测试，重复三次实验，最终对各性能参数去平均值，结果为：实施例1制得的胶黏剂的粘合强度为153 N/10cm、纸板的边压强度为9280 N/m。
对比例1
与实施例1的区别在于，植物蛋白胶粘剂制备中省略所述脱脂豆粉的微波处理过程，其余保持一致；保持无关变量一致，按照对比例1的制备方法制备植物蛋白胶粘剂，对三层瓦楞纸箱板进行粘合，对制备得到的胶粘剂进行性能测试，所述的三层瓦楞纸箱板的制作工艺完全相同，制得的胶黏剂的粘合强度为97 N/10cm、纸板的边压强度为6510 N/m。
实施例2
一种用于瓦楞纸板生产用的植物蛋白胶粘剂，按照重量份计由以下成分制成：脱脂豆粉26份、改性表面活性剂0.15份、水78份、硅烷偶联剂0.38份、硬脂酸0.33份、聚乙二醇0.85份、Y-氨丙基甲基二乙氧基硅烷0.075份、氯化钠0.35份、硫酸钠0.55份。
所述硅烷偶联剂为KH560。
其具体由以下制备工艺步骤加以实现：
将脱脂豆粉研磨成粉，过120目筛，进行微波处理，处理时间为180秒，然后自然降温，静置3.5小时，加水搅拌混合均匀，加入制备得到的改性表面活性剂和氯化钠，在25℃下以90转/分钟的速度持续搅拌28分钟，升温至45℃，加入硅烷偶联剂、硬脂酸和聚乙二醇，置于58℃老化箱中老化处理1.8小时，取出，降温至25℃，加入Y-氨丙基甲基二乙氧基硅烷和硫酸钠继续搅拌25分钟即可。
所述微波处理频率1550MHz。
所述聚乙二醇分子量为1000。
所述改性表面活性剂的制备方法为：称取15克环氧琥珀酸二脂、14克亚硫酸氢钠置于圆底烧瓶中，加入44毫升去离子水，以170转/分钟的速度搅拌下加入3.5毫升硅油和0.66克四丁基溴化铵，在磁力搅拌器上持续搅拌25分钟，升温至56℃，然后在搅拌下向烧瓶中加入135毫升二氯甲烷，继续搅拌18分钟，以0.75℃/分钟的速度升温至71.5℃，保温反应3.5小时，得到反应产物使用饱和氯化钠溶液清洗2次，再使用二氯甲烷进行萃取，取下层溶液，使用无水硫酸钠干燥，过滤后将滤液旋干，得到固体产物即为所述改性表面活性剂。
按照实施例2的制备方法制备植物蛋白胶粘剂，对三层瓦楞纸箱板进行粘合，粘合强度参照GB/T 6548-1998进行测试；边压强度参照GB/T 6546-1998进行测试；三层瓦楞纸板的用纸定量均为500g/m2、胶黏剂的使用定量均为300 g/m2。对实施例2制得的胶黏剂进行性能测试，重复三次实验，最终对各性能参数去平均值，结果为：实施例2制得的胶黏剂的粘合强度为154 N/10cm、纸板的边压强度为9320 N/m。
对比例2
与实施例2的区别在于，植物蛋白胶粘剂制备中省略所述改性表面活性剂的添加使用，其余保持一致；保持无关变量一致，按照对比例2的制备方法制备植物蛋白胶粘剂，对三层瓦楞纸箱板进行粘合，对制备得到的胶粘剂进行性能测试，所述的三层瓦楞纸箱板的制作工艺完全相同，制得的胶黏剂的粘合强度为82 N/10cm、纸板的边压强度为5910 N/m。
实施例3
一种用于瓦楞纸板生产用的植物蛋白胶粘剂，按照重量份计由以下成分制成：脱脂豆粉27份、改性表面活性剂0.16份、水80份、硅烷偶联剂0.40份、硬脂酸0.35份、聚乙二醇0.9份、Y-氨丙基甲基二乙氧基硅烷0.09份、氯化钠0.4份、硫酸钠0.6份。
所述硅烷偶联剂为KH570。
其具体由以下制备工艺步骤加以实现：
将脱脂豆粉研磨成粉，过130目筛，进行微波处理，处理时间为200秒，然后自然降温，静置4小时，加水搅拌混合均匀，加入制备得到的改性表面活性剂和氯化钠，在27℃下以100转/分钟的速度持续搅拌30分钟，升温至46℃，加入硅烷偶联剂、硬脂酸和聚乙二醇，置于60℃老化箱中老化处理2.0小时，取出，降温至26℃，加入Y-氨丙基甲基二乙氧基硅烷和硫酸钠继续搅拌30分钟即可。
所述微波处理频率1600MHz。
所述聚乙二醇分子量为1000。
所述改性表面活性剂的制备方法为：称取16克环氧琥珀酸二脂、15克亚硫酸氢钠置于圆底烧瓶中，加入45毫升去离子水，以180转/分钟的速度搅拌下加入4毫升硅油和0.68克四丁基溴化铵，在磁力搅拌器上持续搅拌30分钟，升温至58℃，然后在搅拌下向烧瓶中加入140毫升二氯甲烷，继续搅拌20分钟，以0.8℃/分钟的速度升温至72℃，保温反应4小时，得到反应产物使用饱和氯化钠溶液清洗3次，再使用二氯甲烷进行萃取，取下层溶液，使用无水硫酸钠干燥，过滤后将滤液旋干，得到固体产物即为所述改性表面活性剂。
按照实施例3的制备方法制备植物蛋白胶粘剂，对三层瓦楞纸箱板进行粘合，粘合强度参照GB/T 6548-1998进行测试；边压强度参照GB/T 6546-1998进行测试；三层瓦楞纸板的用纸定量均为500g/m2、胶黏剂的使用定量均为300 g/m2。对实施例3制得的胶黏剂进行性能测试，重复三次实验，最终对各性能参数去平均值，结果为：实施例3制得的胶黏剂的粘合强度为154 N/10cm、纸板的边压强度为9310 N/m。
对比例3
与实施例3的区别在于，植物蛋白胶粘剂制备中省略所述硅烷偶联剂、Y-氨丙基甲基二乙氧基硅烷的添加，其余保持一致；保持无关变量一致，按照对比例3的制备方法制备植物蛋白胶粘剂，对三层瓦楞纸箱板进行粘合，对制备得到的胶粘剂进行性能测试，所述的三层瓦楞纸箱板的制作工艺完全相同，制得的胶黏剂的粘合强度为93 N/10cm、纸板的边压强度为6300 N/m。

Claims (4)

1.一种用于瓦楞纸板生产用的植物蛋白胶粘剂，其特征在于，按照重量份计由以下成分制成：脱脂豆粉25-27份、改性表面活性剂0.14-0.16份、水76-80份、硅烷偶联剂0.36-0.40份、硬脂酸0.30-0.35份、聚乙二醇0.8-0.9份、Y-氨丙基甲基二乙氧基硅烷0.06-0.09份、氯化钠0.3-0.4份、硫酸钠0.5-0.6份；制备方法为：将脱脂豆粉研磨成粉，过110-130目筛，进行微波处理，处理时间为160-200秒，然后自然降温，静置3-4小时，加水搅拌混合均匀，加入制备得到的改性表面活性剂和氯化钠，在23-27℃下以80-100转/分钟的速度持续搅拌25-30分钟，升温至44-46℃，加入硅烷偶联剂、硬脂酸和聚乙二醇，置于55-60℃老化箱中老化处理1.5-2.0小时，取出，降温至24-26℃，加入Y-氨丙基甲基二乙氧基硅烷和硫酸钠继续搅拌20-30分钟即可；
所述改性表面活性剂的制备方法为：称取14-16克环氧琥珀酸二脂、13-15克亚硫酸氢钠置于圆底烧瓶中，加入42-45毫升去离子水，以160-180转/分钟的速度搅拌下加入3-4毫升硅油和0.65-0.68克四丁基溴化铵，在磁力搅拌器上持续搅拌20-30分钟，升温至55-58℃，然后在搅拌下向烧瓶中加入130-140毫升二氯甲烷，继续搅拌15-20分钟，以0.7-0.8℃/分钟的速度升温至71-72℃，保温反应3-4小时，得到反应产物使用饱和氯化钠溶液清洗2-3次，再使用二氯甲烷进行萃取，取下层溶液，使用无水硫酸钠干燥，过滤后将滤液旋干，得到固体产物即为所述改性表面活性剂。
2.如权利要求1所述一种用于瓦楞纸板生产用的植物蛋白胶粘剂，其特征在于，所述硅烷偶联剂为KH550、KH560、KH570中的一种或几种。
3.如权利要求1所述一种用于瓦楞纸板生产用的植物蛋白胶粘剂，其特征在于，所述聚乙二醇分子量为1000。
4.如权利要求1所述一种用于瓦楞纸板生产用的植物蛋白胶粘剂，其特征在于，制备工艺中所述微波处理频率1500-1600MHz。
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