本發(fā)明涉及膠黏劑制備，尤其涉及一種酶解大豆蛋白改性高性能環(huán)保脲醛樹(shù)脂膠黏劑的方法。

背景技術(shù)：

1、脲醛樹(shù)脂具有反應(yīng)活性高、固化時(shí)間快、成本低、顏色清晰、粘接強(qiáng)度好等優(yōu)點(diǎn)，在木材加工領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。然而，脲醛樹(shù)脂在使用過(guò)程中會(huì)釋放致癌物質(zhì)甲醛，并且在高溫和空氣濕度較高的條件下容易水解，從而限制了脲醛樹(shù)脂膠黏劑的應(yīng)用。

2、豆粕為大豆工業(yè)的副產(chǎn)品，來(lái)源廣泛，豆粕中含有大量粗蛋白，因此可提取出蛋白含量高的大豆分離蛋白。大豆分離蛋白的球形結(jié)構(gòu)中含有豐富的-nh2、-conh等基團(tuán)，可以與脲醛樹(shù)脂發(fā)生共聚反應(yīng)，可作為改善脲醛樹(shù)脂膠黏劑膠合強(qiáng)度的綠色環(huán)保改性劑。但未經(jīng)改性的大豆蛋白直接加入脲醛樹(shù)脂中，與甲醛及脲醛樹(shù)脂交聯(lián)反應(yīng)能力差，只能起到填料的作用，影響脲醛樹(shù)脂的耐水性能。因此，通過(guò)改性處理，降低大豆蛋白溶液的黏度，使其復(fù)雜結(jié)構(gòu)展開(kāi)，增加活性基團(tuán)和疏水基團(tuán)，提高膠合性能和耐水性，對(duì)于改性脲醛樹(shù)脂，制備高性能綠色環(huán)保的脲醛樹(shù)脂具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)以上不足，本發(fā)明提供一種大豆蛋白改性高性能環(huán)保脲醛樹(shù)脂膠黏劑及其制備方法，本發(fā)明通過(guò)酶解大豆蛋白中的生物質(zhì)大分子，并對(duì)酶解產(chǎn)物進(jìn)行超聲處理，提高了大豆蛋白與脲醛樹(shù)脂分子的交聯(lián)反應(yīng)能力，增強(qiáng)了脲醛樹(shù)脂的粘接性能、降低其游離甲醛含量，從而制備出環(huán)保、性能優(yōu)良的脲醛樹(shù)脂膠黏劑。

2、本發(fā)明具體的技術(shù)方案如下：

3、一種大豆蛋白改性高性能環(huán)保脲醛樹(shù)脂膠黏劑，包括以下組分：改性大豆蛋白溶液、多聚甲醛和尿素；

4、所述改性大豆蛋白溶液的制備方法包括以下步驟：

5、(1)溶解：將大豆分離蛋白溶于水中，得大豆蛋白源溶液；

6、(2)酶解：往所述大豆蛋白源溶液中加入生物酶，并調(diào)節(jié)溶液ph為堿性進(jìn)行酶解，得酶解溶液；酶解的作用是促進(jìn)大豆蛋白降解為小分子肽，降低大豆蛋白溶液的黏度，提高其反應(yīng)活性；

7、(3)超聲：對(duì)所述酶解溶液進(jìn)行超聲處理，即得所述改性大豆蛋白溶液。

8、進(jìn)一步的，所述大豆蛋白源溶液的添加質(zhì)量占所述大豆蛋白改性脲醛樹(shù)脂膠黏劑總質(zhì)量的0.5-1.0％。

9、進(jìn)一步的，步驟(1)中，所述大豆分離蛋白中蛋白的含量為70-80％，所述大豆蛋白源溶液的質(zhì)量濃度為5-10％。

10、進(jìn)一步的，步驟(2)中，所述生物酶為木瓜蛋白酶、漆酶、纖維素酶中的一種或幾種。

11、進(jìn)一步的，步驟(2)中，所述生物酶包括木瓜蛋白酶、纖維素酶和漆酶，所述木瓜蛋白酶、所述纖維素酶和所述漆酶的質(zhì)量比為1：1：1。

12、進(jìn)一步的，步驟(2)中，所述生物酶的添加量為所述大豆蛋白源溶液質(zhì)量的0.1％-0.3％。

13、進(jìn)一步的，步驟(2)中，所述酶解的ph為8.0-8.5、溫度為40-60℃、時(shí)間為1-3h。

14、進(jìn)一步的，步驟(3)中，所述超聲的功率為360w、溫度為常溫、時(shí)間為10-30min。

15、在本發(fā)明中，上述大豆蛋白源溶液的質(zhì)量濃度、酶解溫度、酶解時(shí)間、酶解ph控制可保證最佳的酶解效果。若大豆蛋白源溶液的濃度過(guò)高或過(guò)低、溫度不在酶活性范圍內(nèi)、以及反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)ph控制不當(dāng)，均會(huì)影響大豆蛋白中大分子的降解效率、產(chǎn)物種類、產(chǎn)物分子量等。且上述超聲時(shí)間的控制能使得大豆蛋白復(fù)雜的結(jié)構(gòu)有效展開(kāi)，若超聲時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)增加能耗，若超聲時(shí)間過(guò)低則不能使大豆蛋白復(fù)雜的結(jié)構(gòu)展開(kāi)，在后期膠黏劑合成過(guò)程，影響其與甲醛和脲醛分子的交聯(lián)程度。此外，本發(fā)明引入大豆蛋白源，能夠減少多聚甲醛和尿素的使用量，但其含量應(yīng)控制在本發(fā)明的范圍內(nèi)，若大豆蛋白源占膠黏劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)過(guò)低，環(huán)保提升效果不明顯，而若大豆蛋白源占膠黏劑的含量過(guò)高，直接在甲醛溶液中形成凝膠從而無(wú)法進(jìn)行膠黏劑后續(xù)合成工作。

16、本發(fā)明還提供所述一種大豆蛋白改性高性能環(huán)保脲醛樹(shù)脂膠黏劑的制備方法，該方法包括以下步驟：

17、s1：往所述改性大豆蛋白溶液中加入多聚甲醛，并調(diào)節(jié)ph至8.0-8.5，升溫至38-40℃進(jìn)行反應(yīng)，然后再加入第一份尿素進(jìn)行反應(yīng)，得第一反應(yīng)液；

18、s2：將所述第一反應(yīng)液升溫至86-90℃后，保溫18-22min，然后調(diào)節(jié)其ph至4.8-5.0，待其粘度升高至45-50mpa·時(shí)，得第二反應(yīng)液；

19、s3：將所述第二反應(yīng)液的ph調(diào)節(jié)至5.8-6.0，然后加入第二份尿素，待其黏度升高至50-55mpa·s時(shí)，得第三反應(yīng)液；

20、s4：將所述第三反應(yīng)液的ph調(diào)節(jié)至7.0-7.5并降溫至75-80℃，然后加入第三份尿素進(jìn)行反應(yīng)，得第四反應(yīng)液；

21、s5：將所述第四反應(yīng)液的溫度調(diào)節(jié)至65-70℃，然后加入第四份尿素進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)之后冷卻，即可得到所述大豆蛋白改性環(huán)保脲醛樹(shù)脂膠黏劑。

22、進(jìn)一步的，所述第一份尿素、所述第二份尿素、所述第三份尿素和所述第四份尿素的質(zhì)量比為(4.3-5.0)：(2.0-2.5)：(1.2-1.8)：(0.9-1.2)。

23、進(jìn)一步的，上述制備方法中，調(diào)節(jié)溶液的ph值采用酸調(diào)節(jié)劑或者堿調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)，其中，酸調(diào)節(jié)劑為鹽酸、硫酸或甲酸中的一種或多種，堿調(diào)節(jié)劑為氫氧化鈉和/或氫氧化鉀。

24、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

25、1.本發(fā)明通過(guò)酶解大豆蛋白中的生物質(zhì)大分子，并對(duì)酶解產(chǎn)物進(jìn)行超聲改性，解決了大豆蛋白難溶于水、反應(yīng)活性低的問(wèn)題，并通過(guò)控制酶解和超聲改性的反應(yīng)條件，提高大豆蛋白的反應(yīng)活性，實(shí)現(xiàn)了其可與脲醛樹(shù)脂共聚，從而制備出環(huán)保、性能優(yōu)良的脲醛樹(shù)脂膠黏劑。其中，通過(guò)生物酶對(duì)大豆蛋白進(jìn)行解聚，可以將大豆蛋白降解為小分子肽，結(jié)合酶解條件的控制，展開(kāi)蛋白分子的球形結(jié)構(gòu)，使大豆蛋白暴露更多的氨基、羥基等活性基團(tuán)，在多肽鏈上產(chǎn)生更多反應(yīng)活性點(diǎn)，從而可與脲醛樹(shù)脂合成過(guò)程的甲醛及反應(yīng)中間產(chǎn)物羥甲基(-ch2-oh)、氨基亞甲基鍵(-nh-ch2-nh-)等產(chǎn)生化學(xué)鍵合，并通過(guò)超聲改性降低大豆蛋白溶液黏度，實(shí)現(xiàn)改性大豆蛋白與脲醛樹(shù)脂交聯(lián)，使更多的大豆蛋白肽參與和多聚甲醛的交聯(lián)反應(yīng)，建立更緊密的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而提高脲醛樹(shù)脂的的性能。

26、2.本發(fā)明的制備方法中通過(guò)在脲醛樹(shù)脂合成初期引入大豆蛋白，從而使其解聚后暴露出來(lái)的活性基團(tuán)可以與甲醛和脲醛樹(shù)脂分子進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，進(jìn)而提高脲醛樹(shù)脂的膠合性能及其人造板的環(huán)保等級(jí)。

27、3.本發(fā)明的大豆蛋白改性脲醛樹(shù)脂膠黏劑的制備方法無(wú)需改變現(xiàn)有脲醛樹(shù)脂合成工藝，也無(wú)需調(diào)整人造板生產(chǎn)工藝，整個(gè)過(guò)程沒(méi)有廢水、廢氣等排放，清潔無(wú)污染。

28、4.本發(fā)明的大豆蛋白改性脲醛樹(shù)脂膠黏劑的制備步驟簡(jiǎn)單、反應(yīng)條件易于實(shí)現(xiàn)，具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。

技術(shù)特征：

1.一種大豆蛋白改性高性能環(huán)保脲醛樹(shù)脂膠黏劑，其特征在于，包括以下組分：改性大豆蛋白溶液、多聚甲醛和尿素；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種大豆蛋白改性高性能環(huán)保脲醛樹(shù)脂膠黏劑，其特征在于，所述大豆蛋白源溶液的添加質(zhì)量占所述大豆蛋白改性脲醛樹(shù)脂膠黏劑總質(zhì)量的0.5-1.0％。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種大豆蛋白改性高性能環(huán)保脲醛樹(shù)脂膠黏劑，其特征在于，步驟(1)中，所述大豆分離蛋白中蛋白的含量為70-80％，所述大豆蛋白源溶液的質(zhì)量濃度為5-10％。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種大豆蛋白改性高性能環(huán)保脲醛樹(shù)脂膠黏劑，其特征在于，步驟(2)中，所述生物酶為木瓜蛋白酶、漆酶、纖維素酶中的一種或幾種。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種大豆蛋白改性高性能環(huán)保脲醛樹(shù)脂膠黏劑，其特征在于，步驟(2)中，所述生物酶包括木瓜蛋白酶、纖維素酶和漆酶，所述木瓜蛋白酶、所述纖維素酶和所述漆酶的質(zhì)量比為1：1：1。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種大豆蛋白改性高性能環(huán)保脲醛樹(shù)脂膠黏劑，其特征在于，步驟(2)中，所述生物酶的添加量為所述大豆蛋白源溶液質(zhì)量的0.1％-0.3％。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種大豆蛋白改性高性能環(huán)保脲醛樹(shù)脂膠黏劑，其特征在于，步驟(2)中，所述酶解的ph為8.0-8.5、溫度為40-60℃、時(shí)間為1-3h。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種大豆蛋白改性高性能環(huán)保脲醛樹(shù)脂膠黏劑，其特征在于，步驟(3)中，所述超聲的功率為360w、溫度為常溫、時(shí)間為10-30min。

9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任意一項(xiàng)所述一種大豆蛋白改性高性能環(huán)保脲醛樹(shù)脂膠黏劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述一種大豆蛋白改性高性能環(huán)保脲醛樹(shù)脂膠黏劑的制備方法，其特征在于，所述第一份尿素、所述第二份尿素、所述第三份尿素和所述第四份尿素的質(zhì)量比為(4.3-5.0)：(2.0-2.5)：(1.2-1.8)：(0.9-1.2)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種大豆蛋白改性高性能環(huán)保脲醛樹(shù)脂膠黏劑及其制備方法，涉及膠黏劑制備技術(shù)領(lǐng)域。該膠黏劑包括改性大豆蛋白溶液、多聚甲醛和尿素組分，其中改性大豆蛋白溶液通過(guò)酶解和超聲處理得到。該膠黏劑由大豆蛋白、多聚甲醛先反應(yīng)，然后依次加入四次尿素進(jìn)行反應(yīng)得到。本發(fā)明通過(guò)酶解大豆蛋白中的生物質(zhì)大分子，并對(duì)酶解產(chǎn)物進(jìn)行超聲處理，提高了大豆蛋白與脲醛樹(shù)脂分子的交聯(lián)反應(yīng)能力，增強(qiáng)了脲醛樹(shù)脂的粘接性能、降低其游離甲醛含量，從而制備出環(huán)保、性能優(yōu)良的脲醛樹(shù)脂膠黏劑。

技術(shù)研發(fā)人員：劉明,李金霞,陳聰,張振,孫慶豐,王高峰,黨寶康,唐運(yùn)表,李瑩瑩,許翰
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廣西豐林木業(yè)集團(tuán)股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/17