CN112521907A - 一种板材用防霉耐水大豆蛋白胶黏剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种板材用防霉耐水大豆蛋白胶黏剂，其原料按重量份包括：大豆蛋白100份、壳聚糖微球25‑30份、纳米银1‑3份、表面活性剂3‑5份、聚乙二醇8‑10份、水500‑600份；其中，壳聚糖微球为包覆有异氰酸酯的壳聚糖微球。本发明具有良好的防霉、耐水性能，并且与木材的胶合强度高。

Description

一种板材用防霉耐水大豆蛋白胶黏剂
技术领域
本发明涉及胶黏剂技术领域，尤其涉及一种板材用防霉耐水大豆蛋白胶黏剂。
背景技术
在复合板、胶合板等板材的制备过程中，胶黏剂是必不可少的物质。常用的胶黏剂有脲醛树脂等，但是会在板材使用过程中释放甲醛。随着人们环保意识的加强，使用无甲醛胶黏剂已经成为市场趋势。大豆蛋白常作为胶黏剂使用，但是大豆蛋白胶黏剂的耐水性、耐霉菌性能较差，限制了其在木材加工业中的应用。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种板材用防霉耐水大豆蛋白胶黏剂，本发明具有良好的防霉、耐水性能，并且与木材的胶合强度高。
本发明提出的一种板材用防霉耐水大豆蛋白胶黏剂，其原料按重量份包括：大豆蛋白100份、壳聚糖微球25-30份、纳米银1-3份、表面活性剂3-5份、聚乙二醇8-10份、水600-700份；其中，壳聚糖微球为包覆有异氰酸酯的壳聚糖微球。
优选地，在壳聚糖微球的制备过程中，将异氟尔酮二异氰酸酯、聚氨酯预聚物溶液混匀，然后滴加到阿拉伯胶水溶液中乳化得到乳化液，加入扩链剂进行扩链反应，固液分离得到中间微球；在中间微球表面包覆壳聚糖得到壳聚糖微球。
优选地，聚氨酯预聚物为异氰酸酯和1,4-丁二醇的预聚物。
优选地，聚氨酯预聚物中的异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯中的至少一种。
优选地，聚氨酯预聚物中，异氰酸酯和1,4-丁二醇的摩尔比为1.3-1.5:1。
上述聚氨酯预聚物按照本领域常规方法制得。
优选地，扩链剂为二元醇。
优选地，扩链剂为1,4-丁二醇。
优选地，聚氨酯预聚物溶液的溶剂为乙酸乙酯或乙酸丁酯。
优选地，聚氨酯预聚物溶液的固含量为30-40wt％。
优选地，异氟尔酮二异氰酸酯、聚氨酯预聚物的重量比为3-3.5:1。
优选地，聚氨酯预聚物和扩链剂的重量比为1:0.6-0.7。
优选地，壳聚糖和中间微球的重量比为1.4-1.6:1。
优选地，于55-65℃进行扩链反应1.5-2h。
优选地，乳化和扩链反应的搅拌速度相同，均为550-650r/min。
优选地，阿拉伯胶水溶液的质量分数为3-5wt％。
优选地，壳聚糖微球的平均粒径为70-80μm。
优选地，聚乙二醇为聚乙二醇400。
优选地，表面活性剂为十二烷基硫酸钠。
上述水均为去离子水。
本发明的制备方法为：将大豆蛋白与水混匀，然后加入壳聚糖微球、纳米银、表面活性剂、聚乙二醇混匀即得。
有益效果：
本发明使用界面聚合法将固化剂异氟尔酮二异氰酸酯被聚氨酯包覆成微球并用壳聚糖进一步包覆，避免异氟尔酮二异氰酸酯渗出与胶黏剂中的水反应；提高固化剂的稳定性；在制备复合板、胶合板等板材时，在热压过程中微球破裂，固化剂异氟尔酮二异氰酸酯流出与大豆蛋白进行交联，可以提高胶黏剂与木材的胶合强度，并提高耐水性能；并且将固化剂包覆成微球，可以避免固化剂直接加入，导致胶黏剂表观黏度太高，流动性差，不利于在板材表面均匀涂布的问题，进一步提高本发明的流动性和施工性能；
壳聚糖和纳米银相互配合，经表面活性剂配合，均匀分散在胶黏剂中，提高本发明的耐霉菌性能，纳米银还可以提高本发明的耐水性能；表面活性剂和聚乙二醇以适宜比例相互配合，可以进一步提高胶黏剂的耐水性能，并且能适当降低大豆蛋白的表观黏度，提高本发明的流动性和木材表面的润湿性，提高本发明在板材表面均匀涂布的施工性能，进而提高胶合强度。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种板材用防霉耐水大豆蛋白胶黏剂，其原料按重量份包括：大豆蛋白10g、壳聚糖微球2.5g、纳米银0.3g、十二烷基硫酸钠0.3g、聚乙二醇400 1g、水60g；
其中，在壳聚糖微球的制备过程中，将甲苯二异氰酸酯、1,4-丁二醇与乙酸乙酯混匀，升温至70℃，保温6h得到固含量为40wt％聚氨酯预聚物溶液，其中，甲苯二异氰酸酯和1,4-丁二醇的摩尔比为1.3:1；
将3.5g异氟尔酮二异氰酸酯加入2.5g聚氨酯预聚物溶液中混匀，然后滴加到以550r/min速度持续搅拌的40ml质量分数为5wt％的阿拉伯胶水溶液中，乳化得到乳化液，加入1,4-丁二醇0.6g，升温至55℃，持续搅拌扩链反应2h，冷却至室温，过滤，洗涤滤饼得到中间微球；然后用壳聚糖的1％醋酸水溶液对中间微球包衣得到壳聚糖微球，壳聚糖和中间微球的重量比为1.4:1。
实施例2
一种板材用防霉耐水大豆蛋白胶黏剂，其原料按重量份包括：大豆蛋白10g、壳聚糖微球3g、纳米银0.1g、十二烷基硫酸钠0.5g、聚乙二醇400 0.8g、水70g；
其中，在壳聚糖微球的制备过程中，将二苯基甲烷二异氰酸酯、1,4-丁二醇与乙酸丁酯混匀，升温至70℃，保温6h得到固含量为30wt％聚氨酯预聚物溶液，其中，二苯基甲烷二异氰酸酯和1,4-丁二醇的摩尔比为1.5:1；
将3g异氟尔酮二异氰酸酯加入3.3g聚氨酯预聚物溶液中混匀，然后滴加到以650r/min速度持续搅拌的50ml质量分数为3wt％的阿拉伯胶水溶液中，乳化得到乳化液，加入1,4-丁二醇0.7g，升温至65℃，持续搅拌扩链反应1.5h，冷却至室温，过滤，洗涤滤饼得到中间微球；然后用壳聚糖的1％醋酸水溶液对中间微球包衣得到壳聚糖微球，壳聚糖和中间微球的重量比为1.6:1。
实施例3
一种板材用防霉耐水大豆蛋白胶黏剂，其原料按重量份包括：大豆蛋白10g、壳聚糖微球2.7g、纳米银0.2g、十二烷基硫酸钠0.4g、聚乙二醇400 0.9g、水65g；
其中，在壳聚糖微球的制备过程中，将甲苯二异氰酸酯、1,4-丁二醇与乙酸乙酯混匀，升温至70℃，保温6h得到固含量为35wt％聚氨酯预聚物溶液，其中，甲苯二异氰酸酯和1,4-丁二醇的摩尔比为1.4:1；
将3.3g异氟尔酮二异氰酸酯加入2.9g聚氨酯预聚物溶液中混匀，然后滴加到以600r/min速度持续搅拌的50ml质量分数为4wt％的阿拉伯胶水溶液中，乳化得到乳化液，加入1,4-丁二醇0.65g，升温至60℃，持续搅拌扩链反应1.7h，冷却至室温，过滤，洗涤滤饼得到中间微球；然后用壳聚糖的1％醋酸水溶液对中间微球包衣得到壳聚糖微球，壳聚糖和中间微球的重量比为1.5:1。
对比例1
不加壳聚糖微球，其他同实施例3。
对比例2
将“壳聚糖微球2.7g”替换成“异氟尔酮二异氰酸酯0.52g”，不加纳米银，其他同实施例3。
对比例3
不加十二烷基硫酸钠、聚乙二醇400，其他同实施例3。
实验
a.检测胶合强度：取6块杨木单板，在单板的2面分别涂刷实施例1-3和对比例1-3得到涂胶单板(涂胶量相同)，然后在涂胶单板的两面按木纹垂直分别放置未涂胶的杨木单板，然后在130℃、1.0Mpa、0.55min/mm的条件下压制成三层胶合板，于室温放置3天得到6组胶合板，将6组胶合板均切割成20份大小相同的小块作为平行样，将胶合板放置于60-66℃的水中，浸泡3h，然后室温冷却10min，然后按照GB/T9846-2015的方法测试每组胶合板的胶合强度，取20个平行样的胶合强度的平均值。
b.检测水接触角：取实施例1-3和对比例1-3，均匀涂覆在玻璃片上，于110℃固化3h，检测各组的水接触角。结果如表1所示。
表1检测结果
Figure BDA0002816838280000051
Figure BDA0002816838280000061
由表1可以看出，本发明具有良好的胶合强度，远大于0.7MPa，且具有良好的耐水性。
c.检测霉变性能：按照a中方法制备各组胶合板，每组胶合板切割成大小相同的6块试样板，参照GB/T18261-2013的规定，首先将每组试样板用多层纱布包裹好，放入121℃高温灭菌锅中灭菌30min，取出待冷却至室温。然后再超净工作台上，将已经长满菌丝的培养皿上放入2根已提前灭菌的3cm长的玻璃杯，平行排列，再在玻璃棒上放上已灭菌的各组2块试样板，每一组试样做3个平行样，最后于25-28℃，相对湿度85％的恒温恒湿箱中培养4周，定期进行观察，试样板收霉菌和变色菌表面感染值分级如表2所示，实验结果如表3所示。
表2感染值分级
感染值 试样感染面积
0 试样表面无菌丝、霉点
1 试样表面感染面积＜1/4
2 试样表面感染面积1/4～1/2
3 试样表面感染面积1/2～3/4
4 试样表面感染面积＞3/4
表3实验结果
Figure BDA0002816838280000062
Figure BDA0002816838280000071
由表3可以看出本发明具有良好的防霉性能。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种板材用防霉耐水大豆蛋白胶黏剂，其特征在于，其原料按重量份包括：大豆蛋白100份、壳聚糖微球25-30份、纳米银1-3份、表面活性剂3-5份、聚乙二醇8-10份、水500-600份；其中，壳聚糖微球为包覆有异氰酸酯的壳聚糖微球。
2.根据权利要求1所述板材用防霉耐水大豆蛋白胶黏剂，其特征在于，在壳聚糖微球的制备过程中，将异氟尔酮二异氰酸酯、聚氨酯预聚物溶液混匀，然后滴加到阿拉伯胶水溶液中乳化得到乳化液，加入扩链剂进行扩链反应，固液分离得到中间微球；在中间微球表面包覆壳聚糖得到壳聚糖微球。
3.根据权利要求2所述板材用防霉耐水大豆蛋白胶黏剂，其特征在于，聚氨酯预聚物为异氰酸酯和1,4-丁二醇的预聚物；优选地，聚氨酯预聚物中的异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯中的至少一种；优选地，聚氨酯预聚物中，异氰酸酯和1,4-丁二醇的摩尔比为1.3-1.5:1。
4.根据权利要求2或3所述板材用防霉耐水大豆蛋白胶黏剂，其特征在于，扩链剂为二元醇；优选地，扩链剂为1,4-丁二醇。
5.根据权利要求2-4任一项所述板材用防霉耐水大豆蛋白胶黏剂，其特征在于，聚氨酯预聚物溶液的溶剂为乙酸乙酯或乙酸丁酯；优选地，聚氨酯预聚物溶液的固含量为30-40wt％。
6.根据权利要求2-5任一项所述板材用防霉耐水大豆蛋白胶黏剂，其特征在于，异氟尔酮二异氰酸酯、聚氨酯预聚物的重量比为3-3.5:1；优选地，聚氨酯预聚物和扩链剂的重量比为1:0.6-0.7；优选地，壳聚糖和中间微球的重量比为1.4-1.6:1。
7.根据权利要求2-6任一项所述板材用防霉耐水大豆蛋白胶黏剂，其特征在于，于55-65℃进行扩链反应1.5-2h；优选地，乳化和扩链反应的搅拌速度相同，均为550-650r/min。
8.根据权利要求2-7任一项所述板材用防霉耐水大豆蛋白胶黏剂，其特征在于，阿拉伯胶水溶液的质量分数为3-5wt％；优选地，壳聚糖微球的平均粒径为100-120μm。
9.根据权利要求1-8任一项所述板材用防霉耐水大豆蛋白胶黏剂，其特征在于，聚乙二醇为聚乙二醇400。
10.根据权利要求1-9任一项所述板材用防霉耐水大豆蛋白胶黏剂，其特征在于，表面活性剂为十二烷基硫酸钠。
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