本發(fā)明涉及一種利用捕魚蛛蛛絲制備耐水高粘性木材膠黏劑的方法，屬于膠黏劑制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
膠黏劑是指能將同種或兩種以上同質(zhì)或異質(zhì)的制件（或材料）連接在一起，固化后具有足夠強(qiáng)度的有機(jī)或無機(jī)的、天然或合成的一類物質(zhì)。木材加工行業(yè)是用膠大戶，在木材復(fù)合材料中，木材膠黏劑是最主要的一種非木質(zhì)的物質(zhì)。
我國木材加工使用的脲醛樹脂膠、酚醛樹脂膠和三聚氰胺甲醛樹脂膠是人造板應(yīng)用最多的三大合成膠種，其中以脲醛樹脂膠黏劑的使用量最大，三醛膠持續(xù)地釋放甲醛對人體和環(huán)境造成重大危害。膠黏劑作為人造板等木質(zhì)材料加工的重要原料，隨著現(xiàn)代木材加工業(yè)的發(fā)展，不僅其用量日益擴(kuò)大、品種增多，而且對膠黏劑防潮、防水性以及環(huán)保性提出了更高要求。20世紀(jì)30年代，隨著高分子材料的發(fā)展，出現(xiàn)了合成膠黏劑，它比天然膠黏劑具有更多的品種，更強(qiáng)的粘接性和更好的耐久性。但是合成膠黏劑的主要成分大多是有機(jī)物，含有很多對人體健康有害的物質(zhì)，隨著人們對環(huán)境的重視，環(huán)保型膠黏劑呼之欲出。蛋白質(zhì)膠黏劑是以蛋白質(zhì)作為主要原料的一種膠黏劑，按蛋白質(zhì)原料來源的不同，可分為動物蛋白膠和植物蛋白膠。人類使用蛋白質(zhì)膠黏劑的歷史悠久，最早出現(xiàn)的木工膠黏劑就是血膠、豆膠、骨膠等天然蛋白質(zhì)類膠黏劑。1923 年，Johnson研制出以大豆蛋白為原料制備膠黏劑，并首次申請了大豆蛋白膠黏劑的專利。但蛋白質(zhì)膠黏劑存在著很大的缺陷，其膠粘強(qiáng)度和耐水性不好。
捕魚蛛一般以鳥類，兩棲類和小型魚類為食，蛛絲的強(qiáng)度高并且其防水效果也不錯，即使在水中連續(xù)浸泡很長的一段時間也不會變形，蛛絲上的粘液也不會消失。
由于蛋白質(zhì)類膠黏劑的膠黏強(qiáng)度不高，耐水性差而限制其應(yīng)用，因此發(fā)明一種耐水高粘的蛋白基膠黏劑具有廣闊的研究前景。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題：針對目前木材膠黏劑以“三醛膠”為主，使用時會釋放甲醛危害人體健康，而以生物質(zhì)為主的蛋白質(zhì)基膠黏劑又存在膠粘強(qiáng)度低，耐水性差的缺陷，提供了一種從牛奶中提取乳脂，再將蜘蛛絲堿浸改性，改性后與乳脂及中藥、水果等混合后裝入椰殼發(fā)酵，最后交聯(lián)濃縮制得木材膠黏劑的方法。本發(fā)明首先從高乳脂含量的水牛奶中提取乳脂，再將百香果、中藥和泔水等發(fā)酵得到發(fā)酵液，利用本身具有極佳防水性和粘性的捕鳥蛛蛛絲蛋白作為膠黏劑主體，在微生物的作用下利用乳脂和發(fā)酵液對其改性，乳脂可增加蛛絲蛋白中的疏水性酯基基團(tuán)，發(fā)酵液可提供大量活性基團(tuán)，增加膠體和木材基底間的化學(xué)鍵合力，能與基底間形成網(wǎng)狀交聯(lián)結(jié)構(gòu)，增加膠黏劑的膠黏強(qiáng)度，并且疏水性強(qiáng)，具有廣闊的應(yīng)用前景。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下所述的技術(shù)方案是：
（1）取不銹鋼罐放入冰箱在4～6℃下預(yù)冷1～2h，量取1～2L新鮮的水牛奶，倒入鍋中煮沸，將煮沸后的水牛奶靜置冷卻至80～85℃后倒入預(yù)冷的不銹鋼罐中，熱牛奶碰到冷罐壁后，水牛奶中的脂肪顆粒上浮，形成致密的奶皮，用鑷子夾取收集奶皮，備用；
（2）用鐵絲圈成直徑為20cm的圓形框架，用制得的框架纏繞收集捕魚蛛的蛛絲，將收集到的蛛絲取下放入高溫滅菌箱中，在120℃下高溫滅菌5～10min，得到滅菌后的蛛絲，按質(zhì)量比為10：1將滅菌后的蛛絲和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%氫氧化鈉溶液混合后，在50～52℃下保溫改性2～3h，得到改性蛛絲，備用；
（3）按重量份數(shù)計，稱取10～15份百香果、20～30份黃柏、15～20份蘿芙木、40～50份泔水和10～20份沼氣液依次裝入發(fā)酵罐中，密封罐口后將發(fā)酵罐放入溫室中，在30～40℃下保溫發(fā)酵14～16天，過濾去除濾渣得到濾液；
（4）取新鮮椰子，用開孔器在椰殼上開出一個直徑為5cm的孔洞，倒出椰汁，得到椰殼，備用，再按重量份數(shù)計，稱取10～20份步驟（1）備用的奶皮、50～60份步驟（2）備用的改性蛛絲和15～20份上述濾液混合后裝入備用椰殼中，用保鮮膜將椰殼上的孔洞封住，在25～35℃下保溫發(fā)酵10～14天；
（5）待上述發(fā)酵結(jié)束后取出發(fā)酵物，放入高溫滅菌罐中在120℃下滅菌10～15min，稱取500～600g滅菌后的發(fā)酵物加入到800～900mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%十六烷基硫酸鈉溶液中，攪拌混合15～20min后再加入5～10g稻草秸稈粉末和8～10mL乙二醛，在油浴鍋中于90～100℃下攪拌反應(yīng)30～40min后，將反應(yīng)物移入真空濃縮罐濃縮至其原體積的1/3，得到的濃縮物即為耐水高粘性木材膠黏劑。
本發(fā)明的應(yīng)用方法：將本發(fā)明制得的耐水高粘性木材膠黏劑按40～50mg/cm2的涂膠量均勻涂抹于樺木單板上，涂覆完成后，取一塊等同的樺木板，將其與涂膠后的樺木板進(jìn)行粘合，陳化30～40min后，以1.5～1.7MPa的壓力預(yù)壓30～40min，再以2.0～2.5MPa的壓力，于110～120℃下壓制4～6min，壓制完成后，即得復(fù)合板。本發(fā)明耐水高粘性木材膠黏劑與基材膠合強(qiáng)度高，經(jīng)檢測，制得的試件在80～100℃的恒溫水浴鍋中蒸煮8～10h后，膠合強(qiáng)度可達(dá)1.7～2.0MPa，剪切強(qiáng)度達(dá)3.8～4.5MPa，具有較好的耐水性能，值得推廣與使用。
本發(fā)明的有益效果是：
（1）本發(fā)明制得的耐水高粘性木材膠黏劑原材料來源天然無害，制備過程簡單易操作，使用過程中不會產(chǎn)生甲醛，綠色環(huán)保；
（2）本發(fā)明制得的耐水高粘性木材膠黏劑耐水性極佳，粘合強(qiáng)度高，在80～100℃的恒溫水浴鍋中蒸煮8～10h后，膠合強(qiáng)度可達(dá)1.7～2.0MPa，剪切強(qiáng)度達(dá)3.8～4.5MPa，具有廣闊的應(yīng)用前景。
具體實施方式
取不銹鋼罐放入冰箱在4～6℃下預(yù)冷1～2h，量取1～2L新鮮的水牛奶，倒入鍋中煮沸，將煮沸后的水牛奶靜置冷卻至80～85℃后倒入預(yù)冷的不銹鋼罐中，熱牛奶碰到冷罐壁后，水牛奶中的脂肪顆粒上浮，形成致密的奶皮，用鑷子夾取收集奶皮，備用；用鐵絲圈成直徑為20cm的圓形框架，用制得的框架纏繞收集捕魚蛛的蛛絲，將收集到的蛛絲取下放入高溫滅菌箱中，在120℃下高溫滅菌5～10min，得到滅菌后的蛛絲，按質(zhì)量比為10：1將滅菌后的蛛絲和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%氫氧化鈉溶液混合后，在50～52℃下保溫改性2～3h，得到改性蛛絲，備用；按重量份數(shù)計，稱取10～15份百香果、20～30份黃柏、15～20份蘿芙木、40～50份泔水和10～20份沼氣液依次裝入發(fā)酵罐中，密封罐口后將發(fā)酵罐放入溫室中，在30～40℃下保溫發(fā)酵14～16天，過濾去除濾渣得到濾液；取新鮮椰子，用開孔器在椰殼上開出一個直徑為5cm的孔洞，倒出椰汁，得到椰殼，備用，再按重量份數(shù)計，稱取10～20份備用的奶皮、50～60份備用的改性蛛絲和15～20份上述濾液混合后裝入備用椰殼中，用保鮮膜將椰殼上的孔洞封住，在25～35℃下保溫發(fā)酵10～14天；待上述發(fā)酵結(jié)束后取出發(fā)酵物，放入高溫滅菌罐中在120℃下滅菌10～15min，稱取500～600g滅菌后的發(fā)酵物加入到800～900mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%十六烷基硫酸鈉溶液中，攪拌混合15～20min后再加入5～10g稻草秸稈粉末和8～10mL乙二醛，在油浴鍋中于90～100℃下攪拌反應(yīng)30～40min后，將反應(yīng)物移入真空濃縮罐濃縮至其原體積的1/3，得到的濃縮物即為耐水高粘性木材膠黏劑。
實例1
取不銹鋼罐放入冰箱在4℃下預(yù)冷1h，量取1L新鮮的水牛奶，倒入鍋中煮沸，將煮沸后的水牛奶靜置冷卻至80℃后倒入預(yù)冷的不銹鋼罐中，熱牛奶碰到冷罐壁后，水牛奶中的脂肪顆粒上浮，形成致密的奶皮，用鑷子夾取收集奶皮，備用；用鐵絲圈成直徑為20cm的圓形框架，用制得的框架纏繞收集捕魚蛛的蛛絲，將收集到的蛛絲取下放入高溫滅菌箱中，在120℃下高溫滅菌5min，得到滅菌后的蛛絲，按質(zhì)量比為10：1將滅菌后的蛛絲和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%氫氧化鈉溶液混合后，在50℃下保溫改性2h，得到改性蛛絲，備用；按重量份數(shù)計，稱取10份百香果、20份黃柏、15份蘿芙木、40份泔水和10份沼氣液依次裝入發(fā)酵罐中，密封罐口后將發(fā)酵罐放入溫室中，在30℃下保溫發(fā)酵14天，過濾去除濾渣得到濾液；取新鮮椰子，用開孔器在椰殼上開出一個直徑為5cm的孔洞，倒出椰汁，得到椰殼，備用，再按重量份數(shù)計，稱取10份備用的奶皮、50份備用的改性蛛絲和15份上述濾液混合后裝入備用椰殼中，用保鮮膜將椰殼上的孔洞封住，在25℃下保溫發(fā)酵10天；待上述發(fā)酵結(jié)束后取出發(fā)酵物，放入高溫滅菌罐中在120℃下滅菌10min，稱取500g滅菌后的發(fā)酵物加入到800mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%十六烷基硫酸鈉溶液中，攪拌混合15min后再加入5g稻草秸稈粉末和8mL乙二醛，在油浴鍋中于90℃下攪拌反應(yīng)30min后，將反應(yīng)物移入真空濃縮罐濃縮至其原體積的1/3，得到的濃縮物即為耐水高粘性木材膠黏劑。
將本發(fā)明制得的耐水高粘性木材膠黏劑按40mg/cm2的涂膠量均勻涂抹于樺木單板上，涂覆完成后，取一塊等同的樺木板，將其與涂膠后的樺木板進(jìn)行粘合，陳化30min后，以1.5MPa的壓力預(yù)壓30min，再以2.0MPa的壓力，于110℃下壓制4min，壓制完成后，即得復(fù)合板。本發(fā)明耐水高粘性木材膠黏劑與基材膠合強(qiáng)度高，經(jīng)檢測，制得的試件在80℃的恒溫水浴鍋中蒸煮8h后，膠合強(qiáng)度可達(dá)1.7MPa，剪切強(qiáng)度達(dá)3.8MPa，具有較好的耐水性能，值得推廣與使用。
實例2
取不銹鋼罐放入冰箱在5℃下預(yù)冷1h，量取1L新鮮的水牛奶，倒入鍋中煮沸，將煮沸后的水牛奶靜置冷卻至83℃后倒入預(yù)冷的不銹鋼罐中，熱牛奶碰到冷罐壁后，水牛奶中的脂肪顆粒上浮，形成致密的奶皮，用鑷子夾取收集奶皮，備用；用鐵絲圈成直徑為20cm的圓形框架，用制得的框架纏繞收集捕魚蛛的蛛絲，將收集到的蛛絲取下放入高溫滅菌箱中，在120℃下高溫滅菌8min，得到滅菌后的蛛絲，按質(zhì)量比為10：1將滅菌后的蛛絲和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%氫氧化鈉溶液混合后，在51℃下保溫改性2h，得到改性蛛絲，備用；按重量份數(shù)計，稱取13份百香果、25份黃柏、18份蘿芙木、45份泔水和15份沼氣液依次裝入發(fā)酵罐中，密封罐口后將發(fā)酵罐放入溫室中，在35℃下保溫發(fā)酵15天，過濾去除濾渣得到濾液；取新鮮椰子，用開孔器在椰殼上開出一個直徑為5cm的孔洞，倒出椰汁，得到椰殼，備用，再按重量份數(shù)計，稱取15份備用的奶皮、55份備用的改性蛛絲和18份上述濾液混合后裝入備用椰殼中，用保鮮膜將椰殼上的孔洞封住，在30℃下保溫發(fā)酵12天；待上述發(fā)酵結(jié)束后取出發(fā)酵物，放入高溫滅菌罐中在120℃下滅菌13min，稱取550g滅菌后的發(fā)酵物加入到850mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%十六烷基硫酸鈉溶液中，攪拌混合18min后再加入8g稻草秸稈粉末和9mL乙二醛，在油浴鍋中于95℃下攪拌反應(yīng)35min后，將反應(yīng)物移入真空濃縮罐濃縮至其原體積的1/3，得到的濃縮物即為耐水高粘性木材膠黏劑。
將本發(fā)明制得的耐水高粘性木材膠黏劑按45mg/cm2的涂膠量均勻涂抹于樺木單板上，涂覆完成后，取一塊等同的樺木板，將其與涂膠后的樺木板進(jìn)行粘合，陳化35min后，以1.6MPa的壓力預(yù)壓35min，再以23MPa的壓力，于115℃下壓制5min，壓制完成后，即得復(fù)合板。本發(fā)明耐水高粘性木材膠黏劑與基材膠合強(qiáng)度高，經(jīng)檢測，制得的試件在90℃的恒溫水浴鍋中蒸煮9h后，膠合強(qiáng)度可達(dá)1.9MPa，剪切強(qiáng)度達(dá)4.1MPa，具有較好的耐水性能，值得推廣與使用。
實例3
取不銹鋼罐放入冰箱在6℃下預(yù)冷2h，量取2L新鮮的水牛奶，倒入鍋中煮沸，將煮沸后的水牛奶靜置冷卻至85℃后倒入預(yù)冷的不銹鋼罐中，熱牛奶碰到冷罐壁后，水牛奶中的脂肪顆粒上浮，形成致密的奶皮，用鑷子夾取收集奶皮，備用；用鐵絲圈成直徑為20cm的圓形框架，用制得的框架纏繞收集捕魚蛛的蛛絲，將收集到的蛛絲取下放入高溫滅菌箱中，在120℃下高溫滅菌10min，得到滅菌后的蛛絲，按質(zhì)量比為10：1將滅菌后的蛛絲和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%氫氧化鈉溶液混合后，在52℃下保溫改性3h，得到改性蛛絲，備用；按重量份數(shù)計，稱取15份百香果、30份黃柏、20份蘿芙木、50份泔水和20份沼氣液依次裝入發(fā)酵罐中，密封罐口后將發(fā)酵罐放入溫室中，在40℃下保溫發(fā)酵16天，過濾去除濾渣得到濾液；取新鮮椰子，用開孔器在椰殼上開出一個直徑為5cm的孔洞，倒出椰汁，得到椰殼，備用，再按重量份數(shù)計，稱取20份備用的奶皮、60份備用的改性蛛絲和20份上述濾液混合后裝入備用椰殼中，用保鮮膜將椰殼上的孔洞封住，在35℃下保溫發(fā)酵14天；待上述發(fā)酵結(jié)束后取出發(fā)酵物，放入高溫滅菌罐中在120℃下滅菌15min，稱取600g滅菌后的發(fā)酵物加入到900mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%十六烷基硫酸鈉溶液中，攪拌混合20min后再加入10g稻草秸稈粉末和10mL乙二醛，在油浴鍋中于100℃下攪拌反應(yīng)40min后，將反應(yīng)物移入真空濃縮罐濃縮至其原體積的1/3，得到的濃縮物即為耐水高粘性木材膠黏劑。
將本發(fā)明制得的耐水高粘性木材膠黏劑按50mg/cm2的涂膠量均勻涂抹于樺木單板上，涂覆完成后，取一塊等同的樺木板，將其與涂膠后的樺木板進(jìn)行粘合，陳化40min后，以1.7MPa的壓力預(yù)壓40min，再以2.5MPa的壓力，于120℃下壓制6min，壓制完成后，即得復(fù)合板。本發(fā)明耐水高粘性木材膠黏劑與基材膠合強(qiáng)度高，經(jīng)檢測，制得的試件在100℃的恒溫水浴鍋中蒸煮10h后，膠合強(qiáng)度可達(dá)2.0MPa，剪切強(qiáng)度達(dá)4.5MPa，具有較好的耐水性能，值得推廣與使用。