[发明专利]一种改性大豆蛋白胶粘剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种改性大豆蛋白胶粘剂及其制备方法，该大豆蛋白胶粘剂主要用在人造板生产和家具制造上，属于木材胶粘剂技术领域。

背景技术

木材胶粘剂是人造板生产的重要原料，胶粘剂的性能对最终人造板产品的性能及使用环境产生直接影响。目前，人造板工业中使用的胶粘剂大多以合成树脂型胶粘剂为主，其中尤以“三醛”胶（即脲醛树脂、酚醛树脂、三聚氰胺-甲醛树脂）的应用最为广泛。“三醛”胶的共同特点在于甲醛原料的使用，但由于甲醛的有毒性，如何降低醛类树脂中的甲醛释放量一直以来都是木材工业急需解决的关键技术问题。在对树脂型胶粘剂制备工艺、使用条件等进行改进的同时，以无毒的天然高分子物质为原料制备得到的生物质木材胶粘剂也逐渐成为木材胶粘剂领域的研究热点和发展趋势，大豆蛋白胶粘剂即是其中的一类重要胶粘剂品种自上世纪90年代以来，国内外开展了大量有关大豆蛋白胶粘剂的研究工作，并取得了显著进展，据报导，部分改性大豆蛋白胶粘剂已实现了工业化应用。

在天然大豆球蛋白质分子中，多肽链中绝大多数的极性和非极性基团通过范得华力、氢键、疏水作用构建了稳定的多级结构，形成了致密结合的球体，粘接作用较差。当水解或提高pH值时，大豆蛋白分子多肽链之间的结构性连接键和相互作用被打破，蛋白质分子充分分散和展开，暴露出更多的极性和非极性基团，能够和木材接触而产生吸附作用，从而提高胶粘剂的粘接强度。因此，水解或解聚通常是传统大豆蛋白胶粘剂制备工艺中的第一步。之后，充分展开的多肽链在较高的温度和一定的压力下交联，可以重新形成包括二硫键在内的各种化学健，形成胶粘层。由此可见，大豆蛋白胶粘剂制备技术的关键是如何对大豆球蛋白进行适度的改性，使其具有足够的初粘性，同时，提供其在一定的温度和压力下交联所需的官能团。经水解处理的大豆蛋白预解液通常已具有较好的干状强度，但是，尽管由于水解而暴露出更多的疏水基团，大豆蛋白预解液的湿状强度已有所改善，依据水解工艺的不同，单纯的水解处理改性并不能完全保证大豆蛋白胶粘剂湿状强度的达标。为此，大多情况下，大豆蛋白预解液还需进一步改性，最常见的改性方法即是交联改性。

交联改性的基本思想是利用交联剂与大豆蛋白分子中的活性基团（如-NH₂，-OH，-COOH，-SH）反应，引入更多疏水基团，提高大豆蛋白胶粘剂的耐水性。用于改性的交联剂可以在胶粘剂使用前直接与大豆蛋白预解液共混使用，也可在大豆蛋白解聚过程中添加。直接混合使用的交联剂包括铜、铬、锌盐、脂肪族环氧化物等，另外，与木材工业相关的各种醛类及衍生物如三羟甲基硝基甲烷、二羟甲基脲、甲醛二硫化钠、戊二醛、醛化淀粉、甘油醛、脲醛树脂、羟甲基酚等也可用于大豆蛋白的交联。在专利ZL 200910092181.4中所选用的交联剂是丙烯酸酯类或丙烯酰胺类化合物，申请号为201210381979.2的发明专利中交联剂为多亚甲基多苯基异氰酸酯，申请号为201210277994.2的发明专利中采用复合交联剂，为尿素、聚乙烯醇、异氰酸酯类、酰胺类聚合物中的任意几种的混合物。若交联剂在大豆蛋白解聚过程中加入，通常涉及大豆蛋白与交联剂之间的接枝共聚反应，如专利ZL 200910024411.3、ZL 200810123428.x等。但总体而言，接枝共聚改性方法制备大豆蛋白胶粘剂方法，生产工艺复杂，胶粘剂制备时间较长，实际可操作性不强。

发明内容

本发明的目的在于解决木材工业用大豆蛋白胶粘剂耐水性差的技术问题，而提供一种具有较好耐水性的木材工业用大豆蛋白胶粘剂及其制备方法。

本发明的改性大豆蛋白胶粘剂，由以下原料按照下述重量份配比制成：脱脂大豆粉80份、水148~320份、十二烷基苯磺酸钠0~3.2份、碱5.6~12份、乙二醇1.6~3.2份、硅油5~20滴、交联剂5~18份。

碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化镁、氢氧化锌、氧化钠、氧化钾、氧化钙、氨水、碱性硅酸钠等中的一种或两种物质。

交联剂为三聚氰胺-甲醛树脂，可以自制也可以为市售商品。三聚氰胺-甲醛树脂的特征为：固体含量40%~50%，粘度（20℃）65~80mPa·s，pH值9.0~9.5，三聚氰胺与甲醛摩尔比M:F为1：2~3。

本发明的改性大豆蛋白胶粘剂的制备方法包括两个步骤：

第一步：大豆蛋白预解液的制备。向反应釜中加入脱脂大豆粉、水、十二烷基苯磺酸钠、碱，搅拌5分钟后，加入乙二醇、硅油，30~60分钟内，将温度升至 85~95℃，在此温度下搅拌1~3小时，冷却放料。