專利名稱：一種大豆蛋白接枝共聚乳液膠粘劑及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及大豆蛋白與乙烯酯、不飽和羧酸及不飽和羧酸酯等單體接枝共聚乳液膠粘劑、其制備方法及其作為紙張和木材等多孔材料粘接的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
Dykstra G.M等人在US Patent 3,920,592.1975中以太豆蛋白接枝共聚物與其它粘接劑聯(lián)合使用，但僅限于紙張表面涂層。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服上述局限，提供一種大豆蛋白接枝共聚乳液膠粘劑。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種本發(fā)明的大豆蛋白接枝共聚乳液膠粘劑的制備方法。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是將本發(fā)明的共聚乳液膠粘劑作為紙張和木材等多孔材料粘接的應(yīng)用。
本發(fā)明提供了一種大豆蛋白接枝共聚乳液膠粘劑，其特征在于共聚乳液中大豆蛋白的接枝率至少為10％。
優(yōu)選的共聚乳液是由大豆蛋白與乙烯酯、不飽和羧酸酯、不飽和酰胺化合物及不飽和羧酸等單體共聚制備的，更優(yōu)選的共聚單體是醋酸乙烯酯、支鏈高級(jí)脂肪酸乙烯酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸失水甘油酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、丙烯酰胺、N-羥甲基丙烯酰胺、乙烯，最優(yōu)選的是醋酸乙烯酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、N-羥甲基丙烯酰胺。
共聚乳液中大豆蛋白的接枝率可以很容易地用常規(guī)方法定量測(cè)定。例如，將改性大豆分離蛋白與醋酸乙烯酯共聚物用無(wú)水乙醇充分沉淀并離心分離，得到的沉淀物再在索氏萃取器中用丙酮抽提24h，，以除去均聚物、未反應(yīng)的單體，真空干燥至恒重，得到大豆分離蛋白接枝產(chǎn)物質(zhì)量，通過(guò)下式計(jì)算接枝產(chǎn)物的接枝率GP=m1-m0m0]]>其中GP為接枝率(％)，m0、m1分別為接枝前后大豆分離蛋白的質(zhì)量。
本發(fā)明還提供了一種制備本發(fā)明的共聚乳液的方法。該方法包括至少一種乙烯基單體與大豆蛋白在能生成自由基的引發(fā)劑存在下反應(yīng)，其特征在于大豆蛋白和改性劑在一定溫度和惰性氣體保護(hù)下，于水溶液中反應(yīng)得到改性大豆蛋白，將占乳液總量5～60％的改性大豆蛋白和單體、保護(hù)膠體混合在一起，在引發(fā)劑作用下接枝共聚反應(yīng)得到大豆蛋白共聚乳液。
用于本發(fā)明的方法中的大豆蛋白是以大豆為原料加工分離得到的產(chǎn)品，可以在市場(chǎng)上購(gòu)得，或者可以通過(guò)已知類似方法制備。優(yōu)選的大豆蛋白是大豆分離蛋白和大豆蛋白粉。
能生成自由基的引發(fā)劑的例子，包括過(guò)硫酸鹽、過(guò)氧化苯甲酰、二叔丁基過(guò)氧化物、過(guò)氧化乙酰、硝酸鈰銨、乙酰過(guò)氧化苯甲酰和α，α’-偶氮異丁腈及其氧化還原體系。
能生成自由基的引發(fā)劑用量是0.2％～1.0％(以單體量計(jì))，優(yōu)選0.6％～0.8％。
本發(fā)明的方法中，應(yīng)用半連續(xù)乳液聚合工藝，單體采用饑餓態(tài)滴加工藝控制加料速度，并半連續(xù)地補(bǔ)加乳化劑和引發(fā)劑溶液，反應(yīng)時(shí)間控制在7～8h左右完成。
預(yù)定大豆蛋白與乳液質(zhì)量比在0.05～0.6∶1范圍內(nèi)，優(yōu)選0.08～0.3∶1，更優(yōu)選0.12～0.25∶1。
用上述方法得到的本發(fā)明共聚物的接枝率不低于10％。共聚物的接枝結(jié)構(gòu)可以采用紅外光譜進(jìn)行表征，例如，大豆分離蛋白的紅外光譜圖中1200cm-1和1000cm-1附近無(wú)特征吸收峰，而不使用保護(hù)膠體和增塑劑的大豆分離蛋白與醋酸乙烯酯的共聚物的紅外光譜圖中，1200cm-1和1000cm-1附近較強(qiáng)的伸縮振動(dòng)吸收峰說(shuō)明了接枝反應(yīng)的發(fā)生。上述方法得到的本發(fā)明共聚物乳液的pH在5～7之間，蒸發(fā)剩余物在22％～50％范圍內(nèi)，粘度≥0.8Pa.s。
本發(fā)明的大豆蛋白接枝共聚乳液膠粘劑適用作紙張和木材等多孔材料的粘接，用于木材粘接時(shí)，為調(diào)整膠液的流變性能和增加粘結(jié)強(qiáng)度，可適當(dāng)加入填料和交聯(lián)劑。
視最終使用目的而定，大豆蛋白接枝共聚乳液膠粘劑可含有穩(wěn)定劑、抗凍劑、消泡劑、防霉劑、阻燃劑等添加劑。
具體實(shí)施例方式
從以下說(shuō)明實(shí)施例將進(jìn)一步理解本發(fā)明。
實(shí)施例1三頸燒瓶中，加入去離子水175g，PVA22.5g，攪拌升溫至95℃使其完全溶解，降溫至80℃，加入適量鹽酸調(diào)節(jié)pH值為1～2，開始滴加甲醛，20min將9g甲醛加完，保溫反應(yīng)45min；再加入1g尿素進(jìn)行縮醛反應(yīng)，冷卻后用碳酸氫鈉溶液調(diào)節(jié)pH值為7。
大豆分離蛋白15.0g加入到120ml8mol/L尿素溶液中，于60℃和氮?dú)獗Ｗo(hù)下攪拌120min，用40％NaOH溶液調(diào)至pH＝8.5，加入亞硫酸鈉0.33g繼續(xù)反應(yīng)60min得到改性大豆蛋白溶液。
將縮醛化PVA和改性大豆蛋白混合溶液升溫至60℃，加入SDS和OP-10組成的復(fù)合乳化劑，升溫至70℃，開始滴加VAc和MMA混合單體以及引發(fā)劑APS水溶液，于75℃恒溫滴加3h，補(bǔ)加乳化劑和引發(fā)劑，然后于80℃保溫0.5h，升溫至90°再反應(yīng)1h。然后降溫至60℃，加入碳酸氫鈉調(diào)節(jié)pH值為6～7，加入DBP10ml攪拌0.5h后降溫至50℃出料。
實(shí)施例2縮醛化PVA制備同實(shí)施例1。
大豆分離蛋白20.0g加入到120ml8mol/L尿素溶液中，于60℃和氮?dú)獗Ｗo(hù)下攪拌120min，用40％NaOH溶液調(diào)至pH＝8.5，加入巰基乙醇使其濃度達(dá)到0.1mol/L，繼續(xù)反應(yīng)60min得到改性大豆蛋白溶液。
將縮醛化PVA和改性大豆蛋白混合溶液升溫至60℃，加入SDS和OP-10組成的復(fù)合乳化劑，升溫至70℃，開始滴加VAc和AA混合單體以及引發(fā)劑APS水溶液，于75℃恒溫滴加3h，補(bǔ)加乳化劑和引發(fā)劑，然后于80℃保溫0.5h，升溫至90°再反應(yīng)1h。然后降溫至60℃，加入碳酸氫鈉調(diào)節(jié)pH值為6～7，加入DBP10ml攪拌0.5h后降溫至50℃出料。
實(shí)施例3實(shí)施例1的共聚乳液加入2gAlCl3，0.5ml辛醇和20g輕質(zhì)碳酸鈣，攪拌均勻。
實(shí)施例4實(shí)施例3的共聚乳液按100∶10～15的質(zhì)量比加入乳化MDI攪拌均勻。
本發(fā)明可用其他不違背本發(fā)明的精神或主要特征的具體形式來(lái)概括。因此，無(wú)論從哪一點(diǎn)來(lái)看，本發(fā)明的上述實(shí)施方案都只能以為是對(duì)本發(fā)明的說(shuō)明而不能限制本發(fā)明，權(quán)利要求書指出了本發(fā)明的范圍，因此，在與本發(fā)明的權(quán)利要求書相當(dāng)?shù)暮x和范圍內(nèi)的任何改變，都應(yīng)以為是包括在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種由至少一種乙烯基單體和大豆蛋白構(gòu)成的接枝共聚乳液，其特征在于共聚乳液中大豆蛋白的接枝率至少為10％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的共聚乳液，其中至少一種乙烯基單體選自醋酸乙烯酯、支鏈高級(jí)脂肪酸乙烯酯及其混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的共聚乳液，其中至少一種共聚單體選自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸失水甘油酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、丙烯酰胺、N-羥甲基丙烯酰胺、乙烯及其混合物。
4.一種權(quán)利要求1的共聚乳液的制備方法，該方法包括至少一種乙烯基單體與大豆蛋白在能生成自由基的引發(fā)劑存在下反應(yīng)，其特征在于大豆蛋白和改性劑在一定溫度和惰性氣體保護(hù)下，于水溶液中反應(yīng)得到改性大豆蛋白，將占乳液總量5～60％的改性大豆蛋白和單體、保護(hù)膠體混合在一起，在引發(fā)劑作用下接枝共聚反應(yīng)得到大豆蛋白共聚乳液。
5.權(quán)利要求1～3中任何一項(xiàng)限定的共聚乳液作為紙張、木材等多孔材料膠粘劑的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種由至少一種乙烯基單體和大豆蛋白構(gòu)成的接枝共聚乳液，其特征在于該共聚物乳液中大豆蛋白的接枝率至少為10％。還提供了所述共聚乳液制備方法；以及該共聚乳液作為紙張和木材等多孔材料膠粘劑的應(yīng)用。
文檔編號(hào)C09J151/00GK101024677SQ20061004586
公開日2007年8月29日 申請(qǐng)日期2006年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月21日
發(fā)明者賀宏彬 申請(qǐng)人:賀宏彬, 王曉光, 宋陽(yáng)