豆基蛋白膠黏劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于精細(xì)化學(xué)品技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種豆基蛋白膠黏劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 無甲醛聚合物基膠黏劑，是不采用甲醛作為原料而制備的合成或天然聚合物基 膠黏劑。目前，世界各國關(guān)注的生物質(zhì)膠黏劑原料主要集中于蛋白質(zhì)、單寧、淀粉以及木質(zhì) 素等可再生的天然聚合物。這些天然聚合物具有各種功能基團(tuán)，為與其他膠黏劑及化合物 進(jìn)行交聯(lián)改性提供了可能。
[0003] 淀粉具有可再生能力強(qiáng)、來源豐富、種類多樣、環(huán)保和價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)。但是，由于 傳統(tǒng)淀粉基膠黏劑耐水性能差、膠接強(qiáng)度低，因此并未在木材工業(yè)廣泛推廣和使用。普通 的單寧基膠黏劑是由單寧與固化劑共同構(gòu)成，其類似于酚醛樹脂膠黏劑，可用于木材的膠 接，它的主要特點(diǎn)是反應(yīng)活性高、固化速度快，并且單寧膠也具有價(jià)格低廉、毒害作用小、 來源于自天然材料等優(yōu)點(diǎn)，但是其主要缺陷在于其粘度過高，對(duì)木材的滲透性差、膠合強(qiáng) 度低。在國內(nèi)和國外己經(jīng)出現(xiàn)了很多利用工業(yè)的木質(zhì)素和交聯(lián)劑制備無醛木材膠黏劑的報(bào) 道。木質(zhì)素是一種來源廣泛、高產(chǎn)量的生物質(zhì)資源。木質(zhì)素在19世紀(jì)末的時(shí)候己經(jīng)被當(dāng)做 膠黏劑進(jìn)行了少量研宄。一些木質(zhì)素被作為有潛力的環(huán)境友好型木材用膠黏劑而被專家學(xué) 者關(guān)注。但是木質(zhì)素具有十分復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，其活性較低，并且人們對(duì)于木質(zhì)素并沒有很深 層次的研宄，木質(zhì)素作為木材用膠黏劑的性能控制還十分困難，同時(shí)木質(zhì)素的成本也較 高。因此，到目前為止木質(zhì)素膠黏劑還依然不能形成大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用。蛋白膠黏劑 是天然膠黏劑中十分重要的組成部分。其主要的原料是一些含有蛋白質(zhì)的物質(zhì)。植物蛋白 是農(nóng)產(chǎn)品加工的剩余物，其來源廣泛和具有很強(qiáng)的再生性能。其中，大豆蛋白作為大豆油 生產(chǎn)的剩余物，更是具有來源豐富、價(jià)格低和環(huán)保性能高等特點(diǎn)，是一種十分有潛力的膠 黏劑原材料。但是，大豆蛋白膠黏劑的耐水膠合強(qiáng)度差，粘度高，使其應(yīng)用仍存在很多問 題。因此，為了解決大豆蛋白膠黏劑所存在的種種問題，仍需要專家學(xué)者進(jìn)行更進(jìn)一步的 研宄和探索。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提供一種豆基蛋白膠黏劑及其制備方法，以豐富且可再生的豆粉為原料， 通過交聯(lián)，接枝共聚等改性手段，提高膠粘劑的膠合強(qiáng)度、耐水性能、儲(chǔ)存穩(wěn)定性能。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)手段為： 豆基蛋白膠黏劑，組分及各組分質(zhì)量份數(shù)如下：豆粉20~30份，多元醇5~10份，十二烷 基硫酸鈉5~8份，三羥甲基丙烷三酯10~15份，尿素2~6份，羧乙基纖維素3~5份，硫化二 丁酸二辛酯1~3份，異氰酸酯1~2份，氫氧化鈉1~2份，過氧化二苯甲酰1~3份，順丁烯二 酸酐1~3份，亞硝酸二異丙胺1~2份，穩(wěn)定劑1~2份，水40~60份。
[0006] 所述穩(wěn)定劑為二甲基苯胺或者乙二胺。
[0007] 所述多元醇為丙三醇或者聚乙二醇。
[0008] 所述的豆基蛋白膠黏劑，組分及各組分質(zhì)量份數(shù)如下：豆粉25份，多元醇8份， 十二烷基硫酸鈉6. 5份，三羥甲基丙烷三酯12. 5份，尿素4份，羧乙基纖維素4份，硫化二 丁酸二辛酯2份，異氰酸酯1. 5份，氫氧化鈉1. 5份，過氧化二苯甲酰2份，順丁烯二酸酐2 份，亞硝酸二異丙胺1. 5份，穩(wěn)定劑1. 5份，水50份。
[0009] 所述豆基蛋白膠黏劑的制備方法，包括如下步驟： 1) 、將豆粉與水混合，然后加入氫氧化鈉，攪拌均勻，加入十二烷基硫酸鈉、三羥甲 基丙烷三酯、尿素、羧乙基纖維素、硫化二丁酸二辛酯和異氰酸酯進(jìn)行接枝改性，升溫至 70~90°C，以150~180rpm的轉(zhuǎn)速攪拌反應(yīng)2~5h ; 2) 、向步驟1)的溶液中加入剩余組分，以120~140rpm的轉(zhuǎn)速攪拌，得到豆基蛋白膠黏 劑。
[0010] 步驟1)中升溫至80°C，攪拌轉(zhuǎn)速為170rpm，攪拌時(shí)間為4h。
[0011] 步驟2)中攪拌轉(zhuǎn)速為130rpm。
[0012] 有益效果： 本發(fā)明提供的豆基蛋白膠黏劑，以豐富且可再生的豆粉為原料，通過交聯(lián)，接枝共聚等 改性手段，提高膠粘劑的膠合強(qiáng)度、耐水性能、儲(chǔ)存穩(wěn)定性能。所制的膠黏劑各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到 GB/T 9846-2004標(biāo)準(zhǔn)要求，可廣泛應(yīng)用于膠合板、人造板、纖維素板的生產(chǎn)粘接；并且生產(chǎn) 工藝簡單，易于工業(yè)化推廣。制備方法簡單。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 實(shí)施例1 豆基蛋白膠黏劑，組分及各組分質(zhì)量份數(shù)如下：豆粉20份，多元醇聚乙二醇5份， 十二烷基硫酸鈉5份，三羥甲基丙烷三酯10份，尿素2份，羧乙基纖維素3份，硫化二丁酸 二辛酯1份，異氰酸酯1份，氫氧化鈉1份，過氧化二苯甲酰1份，順丁烯二酸酐1份，亞硝 酸二異丙胺1份，穩(wěn)定劑二甲基苯胺1份，水40份。
[0014] 制備方法，包括如下步驟： 1) 、將豆粉與水混合，然后加入氫氧化鈉，攪拌均勻，加入十二烷基硫酸鈉、三羥甲基丙 烷三酯、尿素、羧乙基纖維素、硫化二丁酸二辛酯和異氰酸酯進(jìn)行接枝改性，升溫至80°C， 以170rpm的轉(zhuǎn)速攪拌反應(yīng)4h ; 2) 、向步驟1)的溶液中加入剩余組分，以130rpm的轉(zhuǎn)速攪拌，得到豆基蛋白膠黏劑。
[0015] 實(shí)施例2 豆基蛋白膠黏劑，組分及各組分質(zhì)量份數(shù)如下：豆粉30份，多元醇聚乙二醇10份， 十二烷基硫酸鈉8份，三羥甲基丙烷三酯15份，尿素6份，羧乙基纖維素5份，硫化二丁酸 二辛酯3份，異氰酸酯2份，氫氧化鈉2份，過氧化二苯甲酰3份，順丁烯二酸酐3份，亞硝 酸二異丙胺2份，穩(wěn)定劑二甲基苯胺2份，水60份。
[0016] 制備方法，包括如下步驟： 1) 、將豆粉與水混合，然后加入氫氧化鈉，攪拌均勻，加入十二烷基硫酸鈉、三羥甲基丙 烷三酯、尿素、羧乙基纖維素、硫化二丁酸二辛酯和異氰酸酯進(jìn)行接枝改性，升溫至80°C， 以170rpm的轉(zhuǎn)速攪拌反應(yīng)4h ; 2) 、向步驟1)的溶液中加入剩余組分，以130rpm的轉(zhuǎn)速攪拌，得到豆基蛋白膠黏劑。
[0017] 實(shí)施例3 豆基蛋白膠黏劑，組分及各組分質(zhì)量份數(shù)如下：豆粉25份，多元醇丙三醇8份，十二 烷基硫酸鈉6. 5份，三羥甲基丙烷三酯12. 5份，尿素4份，羧乙基纖維素4份，硫化二丁酸 二辛酯2份，異氰酸酯1. 5份，氫氧化鈉1. 5份，過氧化二苯甲酰2份，順丁烯二酸酐2份， 亞硝酸二異丙胺1.5份，穩(wěn)定劑乙二胺1.5份，水50份。
[0018] 制備方法，包括如下步驟： 1) 、將豆粉與水混合，然后加入氫氧化鈉，攪拌均勻，加入十二烷基硫酸鈉、三羥甲基丙 烷三酯、尿素、羧乙基纖維素、硫化二丁酸二辛酯和異氰酸酯進(jìn)行接枝改性，升溫至80°C， 以170rpm的轉(zhuǎn)速攪拌反應(yīng)4h ; 2) 、向步驟1)的溶液中加入剩余組分，以130rpm的轉(zhuǎn)速攪拌，得到豆基蛋白膠黏劑。
[0019] 對(duì)實(shí)施例1~3的豆基蛋白膠黏劑進(jìn)行性能測試，以未改性的作為對(duì)照，依照GB/ T14074. 10-2006 (《木材膠黏劑及其樹脂檢測方法》第十部分：膠合強(qiáng)度和內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度測定） 標(biāo)準(zhǔn)測定膠黏劑的膠合強(qiáng)度； 耐水性能測試：將試件在（20±2) °C，相對(duì)濕度（65±5) %條件下固化3d后放置恒 重，浸置于60±3°C溫水中，記錄試件從開始浸入到開膠時(shí)間作為耐水時(shí)間。
[0020] 儲(chǔ)存穩(wěn)定性能測試：按照GB/T14074. 9-2006 (《木材膠黏劑及其樹脂檢測方法》第 九部分：儲(chǔ)存穩(wěn)定性測定）標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測定。
[0021] 黏度測定：在室溫為20°C~25°C溫度下，利用旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)對(duì)膠黏劑樣品進(jìn)行黏 度測定，單位：mPas。
[0022] 交聯(lián)度測定：本測試?yán)贸两刁w積來標(biāo)示交聯(lián)度。方法如下：用電子天平稱取 〇.5g樣品至于燒杯中，用蒸餾水稀釋配成2%濃度的乳液。在80~82°C條件下的恒溫水 鍋域中保溫?cái)嚢?min，取出冷卻至25°C左右。在兩支離心管中分別裝入IOmL的乳液， 在高速離心機(jī)上以4000r/min的轉(zhuǎn)速離心2min，取出分離上清液，讀出上清液的體積V (mL)，計(jì)算沉降體積為10-V，數(shù)值越小，說明交聯(lián)度越高。測試結(jié)果見表1 :
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 豆基蛋白膠黏劑，其特征在于組分及各組分質(zhì)量份數(shù)如下：豆粉20~30份，多元醇 5~10份，十二烷基硫酸鈉5~8份，三羥甲基丙烷三酯10~15份，尿素2~6份，羧乙基纖維素 3~5份，硫化二丁酸二辛酯1~3份，異氰酸酯1~2份，氫氧化鈉1~2份，過氧化二苯甲酰1~3 份，順丁烯二酸酐1~3份，亞硝酸二異丙胺1~2份，穩(wěn)定劑1~2份，水40~60份。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的豆基蛋白膠黏劑，其特征在于：所述穩(wěn)定劑為二甲基苯胺或 者乙二胺。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的豆基蛋白膠黏劑，其特征在于：所述多元醇為丙三醇或者聚 乙二醇。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的豆基蛋白膠黏劑，其特征在于組分及各組分質(zhì)量份數(shù)如下： 豆粉25份，多元醇8份，十二烷基硫酸鈉6. 5份，三羥甲基丙烷三酯12. 5份，尿素4份，羧 乙基纖維素4份，硫化二丁酸二辛酯2份，異氰酸酯1. 5份，氫氧化鈉1. 5份，過氧化二苯甲 酰2份，順丁烯二酸酐2份，亞硝酸二異丙胺1. 5份，穩(wěn)定劑1. 5份，水50份。5. 權(quán)利要求1所述豆基蛋白膠黏劑的制備方法，其特征在于包括如下步驟： 1) 、將豆粉與水混合，然后加入氫氧化鈉，攪拌均勻，加入十二烷基硫酸鈉、三羥甲 基丙烷三酯、尿素、羧乙基纖維素、硫化二丁酸二辛酯和異氰酸酯進(jìn)行接枝改性，升溫至 70~90°C，以150~180rpm的轉(zhuǎn)速攪拌反應(yīng)2~5h ; 2) 、向步驟1)的溶液中加入剩余組分，以120~140rpm的轉(zhuǎn)速攪拌，得到豆基蛋白膠黏 劑。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述豆基蛋白膠黏劑的制備方法，其特征在于：步驟1)中升溫至 80°C，攪拌轉(zhuǎn)速為170rpm，攪拌時(shí)間為4h。7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述豆基蛋白膠黏劑的制備方法，其特征在于：步驟2)中攪拌轉(zhuǎn)速 為 130rpm。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種豆基蛋白膠黏劑及其制備方法，豆粉20~30份，多元醇5~10份，十二烷基硫酸鈉5~8份，三羥甲基丙烷三酯10~15份，尿素 2~6份，羧乙基纖維素3~5份，硫化二丁酸二辛酯1~3份，異氰酸酯1~2份，氫氧化鈉1~2份，過氧化二苯甲酰1~3份，順丁烯二酸酐1~3份，亞硝酸二異丙胺1~2份，穩(wěn)定劑 1~2份，水40~60份。以豐富且可再生的豆粉為原料，通過交聯(lián)，接枝共聚等改性手段，提高膠粘劑的膠合強(qiáng)度、耐水性能、儲(chǔ)存穩(wěn)定性能。
【IPC分類】C09J189/00, C09J11/06
【公開號(hào)】CN104946197
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510344524
【發(fā)明人】夏戊君, 金可心, 凌云, 凌天陽
【申請(qǐng)人】蘇州佑君環(huán)境科技有限公司
【公開日】2015年9月30日
【申請(qǐng)日】2015年6月19日