一種乳化增容大豆蛋白膠粘劑的製備方法
2023-07-16 11:55:21 1
專利名稱：一種乳化增容大豆蛋白膠粘劑的製備方法
技術領域：
本發明涉及大豆蛋白膠粘劑的製備方法，特別是一種乳化增容大豆蛋白膠粘劑的製備方法，該大豆蛋白膠粘劑主要用在木材膠合板生產和家具製造上，屬於木材膠粘劑技術領域。
背景技術：
目前，國內外膠合板工業大多使用石油化工產業的附加值產品製備的三醛(酚醛、脲醛、三聚氰胺甲醛)膠作為膠粘劑，但由於三醛膠所製備的膠合板在日常使用中能夠釋放出對人體及環境有毒、有害的氣體甲醛，所以，近年來，研究、發明新型的膠粘劑來替代三醛膠在木材工業中的應用越來越受到人們的重視。聚氨酯膠粘劑是目前研究比較多的一種膠粘劑，但由於其造價太高，在木材工業中大規模應用顯得不太適宜；而與此相反，隨著資源的漸趨枯竭和人類對環境惡化的日益關注，新興的生物質產業正在全球範圍內蓬勃興起。我國已頒布實施的國家中長期科技發展規劃O005-2020)中，「農林生物質工程」被列為重大專項。其中，將大宗農產品等可再生資源轉化為高附加值的環境友好型生物材料和化工產品替代品是具有長遠戰略意義的研究課題。這就使得人們想到了早在上世紀20-40 年代被廣泛利用的一種環保型膠粘劑——大豆膠粘劑，相應地，一些大豆基膠粘劑的表徵方法也隨之產生，為人們充分研究和應用大豆基膠粘劑提供了較好的條件。但大豆蛋白自身擁有諸多親水基團，由其製備的膠粘劑耐水性較差，在水性環境下膠合強度較低，從而局限了其在更廣大範圍內的應用。
發明內容
本發明的目的是為了克服上述大豆膠粘劑耐水膠合強度低這方面的不足，解決大豆蛋白膠粘劑的耐水膠合性能差的問題，而提供一種具有較強耐水膠合強度的乳化增容大豆蛋白膠粘劑。一種乳化增容大豆蛋白膠粘劑的製備方法是通過如下技術方案實現的(1)按重量稱取100份大豆蛋白，加入到裝有1000份水的三口燒瓶中，在30°C恆溫水浴下以100 120r/min的轉速攪拌8 IOmin ；(2)先後加入2 6份的脲及0. 5 4. 5份的十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)，反應1 1. 5h ；(3)利用20% NaOH溶液調整上述體系的pH值至9，再繼續加入1 5份2_巰基乙醇反應2 2.證時，製成改性大豆蛋白膠液；(4)往上述容器中加入0.3 0.5重量份的葵基酚聚氧乙烯醚0P-10，攪拌3 5min ；(5)依次加入10 14重量份的環氧樹脂及0. 3 0. 5重量份的六水合三乙烯二胺，混勻後，在40 60°C下反應2 3h，製備出一種大豆蛋白膠粘劑。本發明中所述的大豆蛋白選用大豆粉、大豆分離蛋白或低溫豆粕中的一種。
本發明中所述的環氧樹脂為WSR-6101、WSR-618或WSR-6690型環氧樹脂中的一種。本發明以可再生資源——大豆蛋白為原料，選用水相作為溶劑，選用脲、十二烷基苯磺酸鈉及2-巰基乙醇對大豆蛋白同時進行改性，破壞其中的氫鍵、二硫鍵，使多肽鏈充分舒展，使其疏水性基團外露，然後利用0P-10對其進行乳化，再與環氧樹脂共混，改善大豆膠粘劑的耐水膠合強度，同時選擇六水合三乙烯二胺作為固化劑，有效加快了大豆膠粘劑的固化速度，通過化學改性與共混改性相結合對大豆蛋白實施的改性，使所得的膠粘劑具有優良的耐水膠合強度，且由於使用了較多的水做溶劑，使得膠粘劑的成本得到有效控制，得到了具有產業化價值的大豆蛋白的深加工產品，提高了大豆蛋白的附加值。本發明製備得到的大豆蛋白膠粘劑的創新之處在於本發明(1)合成得到了耐水膠合性能優良的大豆蛋白膠粘劑；(2)發明出一種環氧樹脂改性大豆蛋白膠粘劑的製作方法，特別是使用0P-10對膠粘劑溶液進行乳化、增容，使得整個膠粘劑體系更加均相、穩定，使用六水合三乙烯二胺作為固化劑，使得大豆膠粘劑的固化速度得到明顯提高；(3)選用水做溶劑，大幅度降低大豆蛋白及環氧樹脂的使用量，膠粘劑成本因此而大幅度降低，更具有使用價值；(4)膠粘劑不會產生甲醛、苯酚等有毒有害的物質，膠黏劑在使用過程中環保、衛生，可應用於木材膠合板、刨花板、纖維板等領域。
具體實施例方式以下的具體實施例是對本發明的進一步說明，而不是限制本發明的範圍。實施例1(1)按重量稱取IOOg大豆粉，加入到裝有IOOOg水的三口燒瓶中，在30°C恆溫水浴下以lOOr/min的轉速攪拌8min ；(2)先後加入2g的脲及0. 5g的十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)，反應Ih ；(3)利用20% NaOH溶液調整上述體系的pH值至9，再繼續加入lg2_巰基乙醇反應池時，製成改性大豆蛋白膠液；(4)往上述容器中加入0. 3g的葵基酚聚氧乙烯醚0P-10，攪拌;3min ；(5)依次加入IOg的WSR-6101環氧樹脂及0. 3g的六水合三乙烯二胺，混勻後，在 40 °C下反應池，製備出一種大豆蛋白膠粘劑。經檢測膠粘劑固含量為觀.8%，在楊木單板表面的接觸角為45°，採用此膠粘劑搭接楊木單板，其耐水膠合強度為2. 005MPa，數值上明顯超過國家標準GB/T9846. 3規定的值(0. 7MPa)。實施例2(1)按重量稱取IOOg大豆分離蛋白，加入到裝有IOOOg水的三口燒瓶中，在30°C 恆溫水浴下以120r/min的轉速攪拌IOmin ；(2)先後加入6g的脲及4. 5g的十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)，反應1. 5h ；(3)利用20% NaOH溶液調整上述體系的pH值至9，再繼續加入5g2_巰基乙醇反應2.證時，製成改性大豆蛋白膠液；(4)往上述容器中加入0. 5g的葵基酚聚氧乙烯醚0P-10，攪拌5min ；(5)依次加入14g的WSR-618環氧樹脂及0. 5g的六水合三乙烯二胺，混勻後，在 60 °C下反應池，製備出一種大豆蛋白膠粘劑。經檢測膠粘劑固含量為31. 4%，在楊木單板表面的接觸角為58°，採用此膠粘劑搭接楊木單板，其耐水膠合強度為2. 12MPa，數值上明顯超過國家標準GB/T9846. 3規定的值(0. 7MPa)。實施例3(1)按重量稱取IOOg低溫豆粕，加入到裝有IOOOg水的三口燒瓶中，在30°C恆溫水浴下以llOr/min的轉速攪拌9min ；(2)先後加入4g的脲及2. 5g的十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)，反應1. 25h ；(3)利用20% NaOH溶液調整上述體系的pH值至9，再繼續加入3g2_巰基乙醇反應2. 25h時，製成改性大豆蛋白膠液；(4)往上述容器中加入0. 4g的葵基酚聚氧乙烯醚0P-10，攪拌細化；(5)依次加入12g的WSR-6690環氧樹脂及0. 4g的六水合三乙烯二胺，混勻後，在 50°C下反應2. 5h，製備出一種大豆蛋白膠粘劑。經檢測膠粘劑固含量為33. 3%，在楊木單板表面的接觸角為51°，採用此膠粘劑搭接楊木單板，其耐水膠合強度為1. 932MPa，數值上明顯超過國家標準GB/T9846. 3規定的值(0. 7MPa)。實施例4(1)按重量稱取IOOg大豆粉，加入到裝有IOOOg水的三口燒瓶中，在30°C恆溫水浴下以lOOr/min的轉速攪拌9min ；(2)先後加入6g的脲及0. 5g的十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)，反應1. 25h ；(3)利用20% NaOH溶液調整上述體系的pH值至9，再繼續加入5g2_巰基乙醇反應池時，製成改性大豆蛋白膠液；(4)往上述容器中加入0. 4g的葵基酚聚氧乙烯醚0P-10，攪拌5min ；(5)依次加入IOg的WSR-6101環氧樹脂及0. 4g的六水合三乙烯二胺，混勻後，在 60 °C下反應池，製備出一種大豆蛋白膠粘劑。經檢測膠粘劑固含量為36. 1%，在楊木單板表面的接觸角為48°，採用此膠粘劑搭接楊木單板，其耐水膠合強度為1. 983MPa，數值上明顯超過國家標準GB/T9846. 3規定的值(0. 7MPa)。實施例5(1)按重量稱取IOOg大豆分離蛋白，加入到裝有IOOOg水的三口燒瓶中，在30°C 恆溫水浴下以llOr/min的轉速攪拌IOmin ；(2)先後加入2g的脲及2. 5g的十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)，反應1. 5h ；(3)利用20% NaOH溶液調整上述體系的pH值至9，再繼續加入lg2_巰基乙醇反應2. 25h時，製成改性大豆蛋白膠液；(4)往上述容器中加入0. 5g的葵基酚聚氧乙烯醚0P-10，攪拌;3min ；(5)依次加入12g的WSR-618環氧樹脂及0. 5g的六水合三乙烯二胺，混勻後，在40°C下反應2.證，製備出一種大豆蛋白膠粘劑。經檢測膠粘劑固含量為38. 1%，在楊木單板表面的接觸角為55°，採用此膠粘劑搭接楊木單板，其耐水膠合強度為2. M5MPa，數值上明顯超過國家標準GB/T9846. 3規定的值(0. 7MPa)。實施例6(1)按重量稱取IOOg低溫豆粕，加入到裝有IOOOg水的三口燒瓶中，在30°C恆溫水浴下以120r/min的轉速攪拌8min ；(2)先後加入4g的脲及4. 5g的十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)，反應Ih ；(3)利用20% NaOH溶液調整上述體系的pH值至9，再繼續加入3g2_巰基乙醇反應2.證時，製成改性大豆蛋白膠液；(4)往上述容器中加入0. 3g的葵基酚聚氧乙烯醚0P-10，攪拌細化；(5)依次加入14g的WSR-6690環氧樹脂及0. 3g的六水合三乙烯二胺，混勻後，在 50°C下反應3h，製備出一種大豆蛋白膠粘劑。經檢測膠粘劑固含量為30. 6%，在楊木單板表面的接觸角為49°，採用此膠粘劑搭接楊木單板，其耐水膠合強度為2. 311MPa，數值上明顯超過國家標準GB/T9846. 3規定的值(0. 7MPa)。實施例7(1)按重量稱取IOOg大豆粉，加入到裝有IOOOg水的三口燒瓶中，在30°C恆溫水浴下以100r/min的轉速攪拌IOmin ；(2)先後加入4g的脲及2. 5g的十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)，反應1. 5h ；(3)利用20% NaOH溶液調整上述體系的pH值至9，再繼續加入3g2_巰基乙醇反應池時，製成改性大豆蛋白膠液；(4)往上述容器中加入0. 5g的葵基酚聚氧乙烯醚0P-10，攪拌細化；(5)依次加入IOg的WSR-6101環氧樹脂及0. 4g的六水合三乙烯二胺，混勻後，在 40 °C下反應池，製備出一種大豆蛋白膠粘劑。經檢測膠粘劑固含量為36%，在楊木單板表面的接觸角為56°，採用此膠粘劑搭接楊木單板，其耐水膠合強度為2. 512MPa，數值上明顯超過國家標準GB/T9846. 3規定的值(0. 7MPa)。實施例8(1)按重量稱取IOOg大豆分離蛋白，加入到裝有IOOOg水的三口燒瓶中，在30°C 恆溫水浴下以120r/min的轉速攪拌IOmin ；(2)先後加入2g的脲及0. 5g的十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)，反應1. 5h ；(3)利用20% NaOH溶液調整上述體系的pH值至9，再繼續加入3g2_巰基乙醇反應2.證時，製成改性大豆蛋白膠液；(4)往上述容器中加入0. 3g的葵基酚聚氧乙烯醚0P-10，攪拌;3min ；(5)依次加入12g的WSR-618環氧樹脂及0. 5g的六水合三乙烯二胺，混勻後，在 60 °C下反應池，製備出一種大豆蛋白膠粘劑。經檢測膠粘劑固含量為34%，在楊木單板表面的接觸角為43°，採用此膠粘劑搭接楊木單板，其耐水膠合強度為2. 666MPa，數值上明顯超過國家標準GB/T9846. 3規定的值(0. 7MPa)。實施例9(1)按重量稱取IOOg低溫豆粕，加入到裝有IOOOg水的三口燒瓶中，在30°C恆溫水浴下以105r/min的轉速攪拌8. 5min ；(2)先後加入5g的脲及3g的十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)，反應1. 2h ；(3)利用20% NaOH溶液調整上述體系的pH值至9，再繼續加入2g2_巰基乙醇反應池時，製成改性大豆蛋白膠液；(4)往上述容器中加入0. 36g的葵基酚聚氧乙烯醚0P-10，攪拌4. 5min ；(5)依次加入13g的WSR-6690環氧樹脂及0. 45g的六水合三乙烯二胺，混勻後，在 55°C下反應2. 7h，製備出一種大豆蛋白膠粘劑。經檢測膠粘劑固含量為30. 1%，在楊木單板表面的接觸角為51°，採用此膠粘劑搭接楊木單板，其耐水膠合強度為1. 969MPa，數值上明顯超過國家標準GB/T9846. 3規定的值(0. 7MPa)。
權利要求
1.一種乳化增容大豆蛋白膠粘劑的製備方法是通過如下技術方案實現的(1)按重量稱取100份大豆蛋白，加入到裝有1000份水的三口燒瓶中，在30°C恆溫水浴下以100 120r/min的轉速攪拌8 IOmin ；(2)先後加入2 6份的脲及0.5 4. 5份的十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)，反應1 1. 5h ；(3)利用20%NaOH溶液調整上述體系的pH值至9，再繼續加入1 5份2-巰基乙醇反應2 2. 5h時，製成改性大豆蛋白膠液；(4)往上述容器中加入0.3 0. 5重量份的葵基酚聚氧乙烯醚0P-10，攪拌3 5min ；(5)依次加入10 14重量份的環氧樹脂及0.3 0. 5重量份的六水合三乙烯二胺，混勻後，在40 60°C下反應2 3h，製備出一種大豆蛋白膠粘劑。
2.根據權利要求1所述的一種乳化增容大豆蛋白膠粘劑的製備方法，其特徵在於所述的大豆蛋白選用大豆粉、大豆分離蛋白或低溫豆粕中的一種。
3.根據權利要求1所述的一種乳化增容大豆蛋白膠粘劑的製備方法，其特徵在於所述的環氧樹脂為WSR-6101、WSR-618或WSR-6690型環氧樹脂中的一種。
全文摘要
一種乳化增容大豆蛋白膠粘劑的製備方法以可再生資源——大豆蛋白為原料，以水作溶劑，選用脲、十二烷基苯磺酸鈉及2-巰基乙醇對大豆蛋白同時進行改性，破壞其中的氫鍵、二硫鍵，使多肽鏈充分舒展，使其疏水基團外露，然後利用OP-10對其進行乳化，再與環氧樹脂共混，改善膠粘劑的耐水膠合強度，同時選擇六水合三乙烯二胺作為固化劑，加快膠粘劑的固化速度。所得的膠粘劑具有優良的耐水膠合強度，且由於使用了較多的水做溶劑，膠粘劑的成本較低，得到了具有產業化價值的大豆蛋白的深加工產品，提高了大豆蛋白的附加值。膠粘劑在使用過程中環保、衛生，不會產生甲醛、苯酚等有毒有害的物質，可應用於木材膠合板、刨花板、纖維板等領域。
文檔編號C09J189/00GK102433099SQ201110266318
公開日2012年5月2日 申請日期2011年9月9日 優先權日2011年9月9日
發明者景露, 李凡珠, 王考將, 蔣富雲, 雷文 申請人:南京林業大學