CN115785900A - 一种大豆豆粕胶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于木材胶黏剂技术领域，涉及一种大豆豆粕胶及其制备方法，豆粕胶包括以下重量份的组分：母液20‑60份、水500‑800份、聚丙烯酰胺1‑5份和豆粕粉150‑300份；所述母液的原料按重量份数计包括硫脲20‑70份、硅酸钠1‑5份、三聚磷酸钠1‑5份、氢氧化钠100‑300份和去离子水500‑800份；以豆粕为原料，由交联的亲水网络和水组成生物水凝胶可达到预期的胶合强度，游离甲醛含量极低，完全无毒，解决了甲醛胶污染木材世界难题；由于原料为亲水网络和水，未使用高成本的水溶性高分子材料，使得制胶成本大幅度降低，解决了长期以来国际上应用生物质制胶时一直无法解决的保证使用的前提下成本最低难题。
Description
技术领域：
本发明属于木材胶黏剂技术领域，涉及一种大豆豆粕胶及其制备方法，作为木材胶使用，甲醛含量低，成本低，适于工厂大规模生产。
背景技术：
木材加工行业中常用的甲醛胶(脲醛树脂胶、酚醛树脂胶、三聚氰胺-甲醛树脂合成胶黏剂)存在大量挥发性甲醛、苯酚等有毒有害致癌物严重危害着人类身体健康。木材本身是绿色环保的。但由于甲醛胶的使用使木材成为有毒物质。
随着人们生活水平的不断提高和环保意识的不断加强，生物质胶黏剂的开发与应用引起了高度重视，成为了木材胶黏剂的重要研究方向。大豆蛋白基胶黏剂是以大豆分离蛋白、大豆浓缩蛋白、脱脂豆粉和豆粕粉为主要原料，通过物理、化学、生物等技术手段对大豆蛋白进行改性，制备的一种环境友好型生物质胶黏剂。大豆蛋白基胶黏剂有较好的市场前景，有关改性大豆蛋白胶黏剂的研究较多，例如中国专利CN201911263831.7公开了一种豆粕胶黏剂及其制备方法，豆粕胶黏剂包括以下重量份的组分：主剂30-33重量份，分散介质67-70重量份，处理剂2-3重量份，分子重组剂1-2重量份，交联剂2-3重量份，增强剂0.4-0.8重量份，粘度调节剂1-2重量份；豆粕胶黏剂的制备方法包括如下步骤：(1)预反应：将豆粕粉末、水、处理剂加入分散介质水中，用超声处理7-14分钟，加热至50-70℃搅拌15-25分钟；(2)微相分离：将分子重组剂加入步骤(1)得到的混合物中，调节pH＝9-11，在70-90℃反应25-35min，降温至25-35℃出料；(3)交联合成：将增强剂和交联剂加入步骤(2)得到的混合物中搅拌均匀，超声处理15-25分钟，加入粘度调节剂，搅拌均匀；本发明的豆粕胶黏剂粘结度高，耐水性能好，稳定性较好。中国专利申请CN201810526503.0公开了一种基于单宁基改性双组份豆粕胶黏剂及其制备方法，按照质量份计，各组分配比如下：大豆豆粕粉10～100份，改性胶液40～500份，初黏剂0.01～10份，单宁基固化交联剂1～50份；制备方法如下：将初黏剂加入到改性胶液中，搅拌均匀直至溶解完全，然后加入大豆豆粕粉搅拌均匀后再加入单宁基固化交联剂，搅拌均匀即可使用。但上述现有技术均存在应用现状不理想、工业化成本高等问题，难以完全替代廉价的醛系胶黏剂。目前市面上，豆粕胶使用改性的水溶性高分子材料(改性异氰酸酯或改性环氧树脂)，使得成本居高不下，难以被板材加工企业接受。
发明内容：
本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺点，提供一种大豆豆粕胶的制备方法，该豆粕胶主要由交联的亲水网络和水组成，甲醛含量低，胶合强度高。
为了实现上述目的，本发明提供一种大豆豆粕胶，包括以下重量份的组分：母液20-60份、水500-800份、聚丙烯酰胺1-5份和豆粕粉150-300份；
所述母液的原料按重量份数计包括硫脲20-70份、硅酸钠1-5份、三聚磷酸钠1-5份、氢氧化钠100-300份和去离子水500-800份。
本发明所述豆粕粉为由脱脂豆粕研磨成的150-200目豆粕粉。
本发明所述聚丙烯酰胺的分子量≥2000万。
本发明所述脱脂豆粕的要求为：蛋白质含量≥43％(优选蛋白质含量≥46％，)，脂肪含量≤2％。
本发明还提供所述大豆豆粕胶的制备方法，其具体步骤如下：
(1)母液的制备：将氢氧化钠缓缓倒入去离子水中，充分搅拌，利用氢氧化钠在水中溶解的放热过程，缓慢加入硫脲以及三聚磷酸钠，搅拌至无颗粒无沉淀为止，最后倒入硅酸钠水溶液，继续搅拌20分钟，静置降温至室温；
(2)豆粕粉的制备：
将脱脂豆粕研磨成150-200目豆粕粉；豆粕要求：①蛋白质含量
≥43％，优选蛋白质含量≥46％，②脂肪含量≤2％；
(3)豆粕胶的制备：
在搅拌的水中缓慢依次加入母液、聚丙烯酰胺和豆粕粉，充分搅拌至胶水内肉眼未见颗粒并微微泛白，即制得大豆豆粕胶。
本发明所述硅酸钠水溶液是将硅酸钠加入到90℃的去离子水中溶解得到。
步骤(3)中搅拌速度≤300转/分钟。
所述氢氧化钠有利于豆粕粉中蛋白质溶出，使得蛋白质原有结构被破坏，使蜷曲、折叠的蛋白质分子链打开且舒展，充分暴露分子内的极性和非极性基团，结合硫脲组成可交联的亲水网络。
所述硫脲是大豆蛋白胶的交联改性剂，研究表明硫脲可以提高大豆分离蛋白胶粘剂的耐水性。
本发明与现有技术相比，以农业初级低值农作物不可食用部分为原料，由交联的亲水网络和水组成生物水凝胶可达到预期的胶合强度，游离甲醛含量极低，完全无毒，解决了甲醛胶污染木材世界难题；由于原料为亲水网络和水，未使用高成本的水溶性高分子材料，使得制胶成本大幅度降低，解决了长期以来国际上应用生物质制胶时一直无法解决的保证使用的前提下成本最低难题。
具体实施方式：
下面通过具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：
本实施例涉及一种大豆豆粕胶的制备方法，具体步骤如下：
(1)母液的制备：母液的原料按重量份数计包括硫脲70份、硅酸钠2份、三聚磷酸钠5份、氢氧化钠300份和去离子水623份，具体制备步骤如下：1)溶解硅酸钠，将2份硅酸钠加入到100份90℃的去离子水中，溶解后备用；2)将氢氧化钠缓缓倒入剩余去离子水中，充分搅拌，利用氢氧化钠在水中溶解的放热过程(水温大约70-80℃)，缓慢加入硫脲以及三聚磷酸钠，搅拌至无颗粒无沉淀为止，最后倒入溶解好的硅酸钠，继续搅拌20分钟，静置降温至室温；
(2)豆粕粉的制备：
购买市场上冷压油浸的商品化脱脂豆粕(蛋白含量≥43％，脂肪含量≤2％)，经破壁机或者加工工厂研磨成200目豆粕粉，备用；
(3)豆粕胶的制备：
称取76千克自来水，开动搅拌(转速≤300转/分钟)，缓慢依次加入4千克母液、200克聚丙烯酰胺和20千克豆粕粉，充分搅拌约20分钟至胶水内肉眼未见颗粒并微微泛白，即得大豆豆粕胶。
本实施例所述母液用于对豆粕粉进行改性，氢氧化钠可使蛋白质内部的氢键断裂，极性基暴露，使其附着力增强。
所述聚丙烯酰胺作为增粘剂使用。
本实施例制得的大豆豆粕胶的使用方法为：单层木皮双面涂胶用量400g/㎡，冷压≥1小时(1-4MPA)，热压120℃8-20分钟(视板材层数)。
实施例2：
本实施例涉及一种大豆豆粕胶的制备方法，具体步骤如下：
(1)母液的制备：母液的原料按重量份数计包括硫脲20份、硅酸钠5份、三聚磷酸钠1份、氢氧化钠100份和去离子水560份，具体制备步骤如下：1)溶解硅酸钠，将5份硅酸钠加入到250份90℃的去离子水中，溶解后备用；2)将氢氧化钠缓缓倒入剩余去离子水中，充分搅拌，利用氢氧化钠在水中溶解的放热过程(水温大约70-80℃)，缓慢加入硫脲以及三聚磷酸钠，搅拌至无颗粒无沉淀为止，最后倒入溶解好的硅酸钠，继续搅拌20分钟，静置降温至室温；
(2)豆粕粉的制备：
购买市场上冷压油浸的商品化脱脂豆粕(蛋白含量≥43％，脂肪含量≤2％)，经破壁机或者加工工厂研磨成200目豆粕粉，备用；
(3)豆粕胶的制备：
称取50千克自来水，开动搅拌(转速≤300转/分钟)，缓慢依次加入2千克母液、500克聚丙烯酰胺和30千克豆粕粉，充分搅拌约20分钟至胶水内肉眼未见颗粒并微微泛白，即得大豆豆粕胶。
实施例3：
本实施例为实施例1大豆豆粕胶的效果应用实验，采用普通E0级脲醛树脂胶黏剂作为对比例。
分别采用本发明实施例1和对比例的胶黏剂制备五层胶合板，单板是杨木木皮，木材含水率12-18％，木材尺寸1220mm×2440mm×12mm.
制备胶合板的参数：单层木皮双面涂胶用量400g/㎡，冷压2-3小时(4MPA压力)，热压120℃，15分钟。
将上述制备的板材按GB/T 9846-2015《普通胶合板》Ⅱ类板材性能检测方法进行检测，强度、吸水率和甲醛释放量等检测结果见表1。
表1实验结果表明，本发明豆粕胶制备胶合板的胶合强度按Ⅱ类板材检测符合国家标准，优于普通E0级脲醛树脂胶黏剂。
本发明的豆粕胶材料同时可以在大多数表面上提供坚固持久的结合性能，并允许技术人员进行简单的热成型加工。
Claims (7)
1.一种大豆豆粕胶，其特征在于，包括以下重量份的组分：母液20-60份、水500-800份、聚丙烯酰胺1-5份和豆粕粉150-300份；
所述母液的原料按重量份数计包括硫脲20-70份、硅酸钠1-5份、三聚磷酸钠1-5份、氢氧化钠100-300份和去离子水500-800份。
2.根据权利要求1所述大豆豆粕胶，其特征在于，所述豆粕粉为由脱脂豆粕研磨成的150-200目豆粕粉。
3.根据权利要求1所述大豆豆粕胶，其特征在于，所述聚丙烯酰胺的分子量≥2000万。
4.根据权利要求2所述大豆豆粕胶，其特征在于，所述脱脂豆粕的蛋白质含量≥43％，脂肪含量≤2％。
5.一种大豆豆粕胶的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)母液的制备：将氢氧化钠缓缓倒入去离子水中，充分搅拌，利用氢氧化钠在水中溶解的放热过程，缓慢加入硫脲以及三聚磷酸钠，搅拌至无颗粒无沉淀为止，最后倒入硅酸钠水溶液，继续搅拌20分钟，静置降温至室温；
(2)豆粕粉的制备：
将脱脂豆粕研磨成150-200目豆粕粉；
(3)豆粕胶的制备：
在搅拌的水中缓慢依次加入母液、聚丙烯酰胺和豆粕粉，充分搅拌至胶水内肉眼未见颗粒并微微泛白，即制得大豆豆粕胶。
6.根据权利要求5所述大豆豆粕胶的制备方法，其特征在于，所述硅酸钠水溶液是将硅酸钠加入到90℃的去离子水中溶解得到。
7.根据权利要求5所述大豆豆粕胶的制备方法，其特征在于，步骤(3)中搅拌速度≤300转/分钟。
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