[发明专利]一种用金属离子和活性物质联合改性的植物蛋白胶粘剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于木材胶粘剂制备技术领域，更具体涉及一种用金属离子和活性物质联合改性的植物蛋白胶粘剂及其制备方法。

背景技术

木材胶粘剂是木材工业中的主要原材料之一，它决定了木材加工产品的质量与价格。但目前使用的胶粘剂仍以甲醛系胶粘剂为主，污染环境，危害人体健康，有的原料还依赖石油化工产品，严重制约了木材工业的发展。因此急需研制出环保型高性能的木材胶粘剂。再生资源中的豆科植物，如大豆、花生等，含有植物蛋白，可作为生产胶粘剂的原料。这类植物蛋白胶粘剂原料来源广，成本低，环保性能好，但不耐水性、不耐腐，不能满足木材工业生产和应用的需求。因此，通过各种改性方法来提高植物蛋白胶粘剂的耐水性、耐腐性和粘接强度，成了植物蛋白胶粘剂开发的关键。

中国专利(CN 1557901)公开了“一种大豆源胶粘剂及其制备方法”，它以脱脂大豆粉为原料，通过蛋白定向变性技术和修饰技术，制成胶粘剂。制备过程中要先合成三种中间体，最后再混合成胶，生产工艺较为复杂，不利于工业化生产。

中国专利(CN 101126008)公开了“单宁酸与硼酸改性豆粉胶粘剂及其制备方法”，所用的改性剂是单宁酸和硼酸，从实例看，用该胶胶合的木材制品只耐30℃水浸泡。

中国专利(CN 101255328)公开了“一种生产改性大豆蛋白胶粘剂的方法”，以大豆浓缩蛋白、大豆分离蛋白、脱脂大豆粉、大豆粕、豆饼中的一种为原料，利用乙醇的亲水和疏水特性，使乙醇的疏水基团浸入到蛋白质分子内部，从而破坏其分子结构，导致蛋白质变性，制成胶粘剂。但用该胶粘接的木板样品也只耐室温水浸泡。

美国专利(US 2005/0222358 A1)公开了一种使用豆粉、氢氧化钠、乙二醇、甲醛、苯酚为原料，制得耐水性植物蛋白胶粘剂。这种胶粘剂中豆粉的用量较少，所用的苯酚等原料来源于石油，且有毒，不利于人类健康。

美国专利(US 2007/0148339 A1)公开了一种在经氢氧化钠变性后的豆粉中添加酚醛、脲醛、三聚氰胺甲醛树脂、甲醛或聚乙二醇制备改性豆胶的方法。从专利的实例中可以看出豆粉在改性豆胶中的比例较低(<10％)，醛类交联剂含量很高(大于豆粉)，因此改性豆胶中含有醛、酚等有毒物质，仍会对环境造成污染。

发明内容

本发明的目的是提供一种用金属离子和活性物质联合改性的植物蛋白胶粘剂及其制备方法，用于木材工业中的人造板及木制品制造上。制备方法简单易行，原料易得，可操作性强，制备的改性植物蛋白胶粘剂环保性能好，耐水胶合强度达到国家标准GB/T 14732—2006中脲醛树脂胶的技术要求，即用于压制杨木胶合板，试件在63℃±3℃的热水浸渍3h，胶合强度≥0.7MPa；经沸水煮12小时也不开胶；且无毒、环保、成本低廉，产品具有显著的市场竞争力，适合大规模推广。

本发明的用金属离子和活性物质联合改性的植物蛋白胶粘剂：所述植物蛋白胶粘剂原料配方中各组分的重量份数为：植物蛋白5～30份、水15～80份、酸0.4～5.0份、金属无机盐或氧化物0.001～0.06份、活性物质1.0～5.0份、碱液1.2～27.0份。

本发明的用金属离子和活性物质联合改性的植物蛋白胶粘剂的制备方法，其特征在于：所述方法的具体步骤为：按照所述的原料配方：

①向反应釜中加入水，控制温度20～45℃；

②在设定温度下加入植物蛋白，搅拌一段时间，使其混合均匀；

③加入酸，反应一段时间；

④加入金属盐或金属碱溶液，反应一段时间；

⑤加入活性物质，反应一段时间；

⑥加入碱液，继续反应一段时间，放料即成；

或者，在步骤②后直接加入采用所述酸为溶剂配制的金属盐溶液，反应一段时间后，再继续按照所述步骤⑤⑥进行。

本发明的显著优点是：

(1)本发明使用植物蛋白为主要原料，具有成本低，来源广，可再生等特点，制成的改性植物蛋白胶粘剂无毒、环保，成本低，市场优势明显。

(2)本发明首次使用了金属离子和活性物质联合改性制备植物蛋白胶粘剂的方法，工艺简单，易于工业化生产。

(3)本发明的改性植物蛋白胶粘剂的耐水胶合强度达到国家标准GB/T14732—2006中脲醛树脂胶的技术要求，即用于压制杨木胶合板，试件在63℃±3℃的热水浸渍3h，胶合强度≥0.7MPa；经沸水煮12小时也不开胶，耐水性好。

需要说明的是本发明制备的改性植物蛋白胶粘剂可经喷雾干燥或冷冻干燥制成粉剂。

具体实施方式