[发明专利]一种功能化石墨烯改性的大豆蛋白胶黏剂及其制备方法

说明书

本发明涉及大豆蛋白胶黏剂技术领域，具体涉及一种功能化石墨烯改性的大豆蛋白胶黏剂及其制备方法。本发明所提供的大豆蛋白胶黏剂由大豆蛋白粉、三缩水甘油胺，木质素磺酸基功能化石墨烯，分散介质制备而成。本发明所提供的制备方法包括木质素磺酸基功能化石墨烯的制备和大豆蛋白胶黏剂的制备。本发明所提供的改性后的大豆蛋白胶黏剂能够满足胶合板用胶黏剂的耐水要求，保证了大豆蛋白胶黏剂的实用性能；解决了普通“三醛”类胶合板带来的室内空气污染问题。

技术领域

本发明涉及胶黏剂改良技术领域，特别涉及一种人造板用的木质素磺酸基功能化石墨烯改性大豆蛋白胶黏剂及其制备方法。

背景技术

木材加工业的快速发展使得环境污染和化石资源的短缺的问题也日益严重，所以开发一种不依赖石化资源的高性能胶黏剂至关重要。

大豆是一种重要的植物蛋白来源，大豆蛋白中含有丰富的活性基团(氨基、羧基、羟基等)，能与木材表面的羟基形成氢键和范德华力等相互作用，因此大豆蛋白有望成为无醛胶黏剂的原料。

然而，蛋白质是亲水性物质，由于大豆蛋白内部大量的极性基团的存在使得大豆蛋白胶黏剂的耐水性能差限制了大豆蛋白胶黏剂的进一步应用。现阶段人们主要通过交联改性和物理填充等手段对其进行改性，交联改性中涉及到交联剂的使用会使胶黏剂脆性增大等，在实际生产加工与应用中常常出现开胶变形、锯切加工易嘣茬等问题。

目前，把无机的纳米填料引入到有机的蛋白质基质中构建有机- 无机杂化体系被认为是改善大豆蛋白胶黏剂耐水胶接性能和提升韧性的有效策略。石墨烯作为一种二维的无机纳米材料由于其优异的机械强度和韧性、良好的生物相容性和降解性被广泛关注。石墨烯的片层结构和大的比表面积能通过微裂纹产生、裂纹钉锚/桥联/偏转、阻碍裂纹增长及诱导基体塑性变形等过程耗散能量以提高基体韧性，超高杨氏模量与断裂强度可增强基体刚性和强度。

然而，石墨烯价格昂贵并呈化学惰性，其结构调控与功能化设计比较困难，需用到危险性试剂或有毒溶剂等，难以在木材胶黏剂中广泛应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种功能化石墨烯改性的大豆蛋白胶黏剂。

为了实现本发明的目的，本发明第一方面提供一种木质素磺酸基功能化石墨烯，所述木质素磺酸基功能化石墨烯由木质素磺酸钠和石墨粉经球磨制备得到。

本发明所提供的木质素磺酸基功能化石墨烯，以质量比计，木质素磺酸钠与石墨粉的比例为(4.8-5.2份)-(0.9-1.1份)。

第二方面，本发明提供所述木质素磺酸基功能化石墨烯的制备方法，包括：

将木质素磺酸钠和石墨粉加入到球磨罐中，进行球磨；取球磨产物溶于蒸馏水中，进行抽滤清洗，直到滤液变得无色透明；取滤饼溶于蒸馏水中尖端超声，使滤饼充分分散；将滤饼分散后的滤液进行离心，上层悬浮液即为木质素磺酸基功能化石墨烯。

本发明通过制备木质素磺酸基功能化石墨烯，显著提高石墨烯在制备过程中的分散性和反应活性，进一步获得了胶接强度高，耐水性好且无甲醛释放的大豆蛋白胶黏剂。

本发明所述木质素磺酸基功能化石墨烯为自制产品。采用上述木质素磺酸基功能化石墨烯可以与大豆蛋白共同形成三维交联网络，通过提高胶黏剂的交联密度继而提高胶黏剂的耐水性。

根据本领域技术人员的理解，本发明请求保护上述木质素磺酸基功能化石墨烯或上述的制备方法得到的木质素磺酸基功能化石墨烯在改性大豆蛋白胶黏剂中的作用。

第三方面，本发明提供一种大豆蛋白胶黏剂，所述大豆蛋白胶黏剂含有大豆蛋白粉、三缩水甘油胺，及上述的木质素磺酸基功能化石墨烯。

在本发明所提供的大豆蛋白胶黏剂中，大豆蛋白粉10-16份、三缩水甘油胺0.8-1份，木质素磺酸基功能化石墨烯0.007-0.016份，分散介质35-40份。