一種交聯改性大豆蛋白膠粘劑的制作方法
【專利摘要】本發明提供了一種交聯改性大豆蛋白膠粘劑及其制備方法。其制備工藝為：向反應釜中加入脫脂大豆粉、水、十二烷基苯磺酸鈉、堿，攪拌5分鐘后，加入乙二醇、硅油，將溫度升至90℃，并保溫攪拌3小時，冷卻放料。膠粘劑使用前，加入環氧樹脂、三聚氰胺-甲醛樹脂、脲醛樹脂、酚醛樹脂中的兩種或幾種作為交聯劑，混合均勻。本發明的大豆蛋白膠粘劑制備工藝簡單，粘度適中，實際可操作性強。膠粘劑具有優良的耐水性能，楊木膠合板試件在沸水中煮2小時和63±3℃的水中浸漬1小時時，試樣的膠合強度≥0.7MPa，且無開膠現象。
【專利說明】一種交聯改性大豆蛋白膠粘劑
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種交聯改性大豆蛋白膠粘劑的制作方法，該大豆蛋白膠粘劑主要用在人造板生產和家具制造上，屬于木材膠粘劑【技術領域】。
【背景技術】
[0002]天然膠粘劑的使用雖然已有幾千年的歷史，但由于其耐水性差、膠接強度不高等特點目前已基本為以石化產品為原料的合成樹脂膠粘劑所取代。而隨著石化產品價格的不斷攀升和人們環保意識的不斷加強，天然膠粘劑的開發及應用也逐漸引起人們的重視，蛋白基膠粘劑即是此類天然膠粘劑中的一類。蛋白基膠粘劑的研究多集中于植物性大豆蛋白膠粘劑，有關大豆蛋白膠粘劑的改性及應用已成為近些年的研究熱點。大豆蛋白膠粘劑的實際應用需要解決其耐水性能較差這一技術難點，圍繞這一問題，國內外學者展開了一系列研究工作。
[0003]提高大豆蛋白膠粘劑耐水性能的方法包括解聚改性、交聯改性等。解聚方法中，專利CN 200810010759.2介紹了乙醇改性大豆蛋白膠粘劑，專利CN 200810072142.3介紹了酸堿鹽聯合改性方法及專利US 6497760中利用尿素、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基磺酸鈉、鹽酸胍等作為改性原料制備大豆蛋白膠粘劑等，據報道，均能有效地改進蛋白膠粘劑的耐水性能，如在專利CN 200810072142.3中，所壓制的楊木膠合板試件經沸水煮12小時也不開膠，大豆蛋白膠粘劑顯現出較為優異的耐水性能。
[0004]專利US 7722712、US 8268102利用的是交聯改性方法，在這兩個專利中，豆粉與木素原料混合使用，且使用時，添加胺、酰胺、亞胺、酰亞胺等物質作為交聯劑。專利CN200910024411.3所選用的交聯劑是環氧樹脂。
[0005]相關文獻中，對化學接枝共聚方法也有所介紹，如專利CN 200610045866.X、CN200910024577.5、CN 200810123428.x 等。專利 CN 200610047507.8 在接枝共聚改性大豆蛋白膠粘劑的基礎上，還添加了異氰酸酯作為交聯劑，但總體而言，接枝共聚改性方法制備大豆蛋白膠粘劑方法，生產工藝復雜，膠粘劑制備時間過長，實際可操作性不強。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于提供一種交聯改性大豆蛋白膠粘劑的制備方法，可以作為木材膠粘劑，用于人造板生產和家具制造。本發明首先通過堿解聚使大豆蛋白內部的疏水基團外暴露出來，隨后，通過不同交聯劑的混合添加，發揮各種交聯劑的協同作用，控制大豆蛋白膠粘劑的粘度，保證膠粘劑的實際可操作性，得到滿足耐水性能和強度性能要求的大豆蛋白股粘劑。
[0007]本發明的交聯改性大豆蛋白膠粘劑，由以下原料按照下述重量份配比制成:脫脂大豆粉80份、水187~320份、十二烷基苯磺酸鈉0.8^3.2份、堿5.6^12份、乙二醇1.6^3.2份、硅油5~20滴、交聯劑5~18份。
[0008]堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化韓、氫氧化鎂、氫氧化鋅、氧化鈉、氧化鉀、氧化鈣、氨水、堿性硅酸鈉等中的一種或兩種物質。
[0009]交聯劑為環氧樹脂、三聚氰胺-甲醛樹脂、脲醛樹脂、酚醛樹脂中的兩種或幾種的混合物。
[0010]環氧樹脂為WSR - 6101型、WSR — 618型或WSR — 6690型環氧樹脂中的一種。三聚氰胺-甲醛樹脂、脲醛樹脂、酚醛樹脂可以自制也可以為市售商品。
[0011]本發明的交聯改性大豆蛋白膠粘劑的制備方法如下:向反應釜中加入脫脂大豆粉、水、十二烷基苯磺酸鈉、堿，攪拌5分鐘后，加入乙二醇、硅油，將溫度升至90°C，并保溫攪拌3小時，冷卻放料。膠粘劑使用前，加入交聯劑，攪拌一段時間，使其混合均勻。
[0012]本發明的顯著優點是:
(1)本發明的大豆蛋白膠粘劑制備方法，采用堿解聚改性和共混改性相結合的方法，操作簡便，易于工業化生產；
(2)本發明的大豆蛋白膠粘劑借助少量的交聯劑即可控制膠粘劑的粘度，保證了膠粘劑使用時的可操作性，同時，不顯著增加膠粘劑的生產成本；
(3)本發明中使用的交聯劑原料易得，大多是木材工業中常用的膠粘劑品種，制備工藝成熟，有利于大豆蛋白膠粘劑的工業化推廣應用；
(4)本發明的大豆蛋白膠粘劑具有優良的耐水性能，參照國標GB/T17657-1999中
4.15的I類和II類膠合板的快速檢驗方法，楊木膠合板試件分別放在沸水中煮2小時和63±3°C的水中浸潰I小時時，所測得試樣的膠合強度> 0.7MPa，且無開膠現象。
`[0013]
【具體實施方式】
[0014]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范圍。
[0015]實施例1:
(I)向反應釜中加入80份脫脂豆粉、187份水、0.8份十二烷基苯磺酸鈉、4.8份NaOH，啟動機械攪拌棒，攪拌5 min后,加入1.6份乙二醇、10滴硅油，升溫至90°C,并保持反應時間3h后,待冷卻后放料，得到大?蛋白I父粘劑。
[0016](2)向反應釜中加入37%甲醛溶液150份，用適量30% NaOH溶液調pH至9.0。加入三聚氰胺80份，升溫至85°C后，保溫反應I~2小時，后立即冷卻至40°C，用NaOH溶液調pH至9.0放料，得到三聚氰胺樹脂。
[0017](3)向大豆蛋白膠粘劑中加入2份環氧樹脂和8份三聚氰胺樹脂，混合攪拌均勻。
[0018]經檢測:按照GB/T 17657-1999膠合板測試方法，得到楊木膠合板的干狀膠合強度為1.30MPa。參照國標GB/T 17657-1999中4.15的II類膠合板的快速檢驗的測試方法，試件放在63±3°C的水中浸潰I小時，測得的結果乘以系數0.82作為試樣的耐水膠合強度。記為W2，為0.86MPa。參照國標GB/T 17657-1999中4.15的I類膠合板的快速檢驗方法，試件在沸水中煮2小時，后于室溫下放置10分鐘，測量的結果乘以系數0.9作為試樣的耐水膠合強度。記為W1。為0.90MPa。
[0019]實施例2:
Cl)向反應釜中加入80份脫脂豆粉、240份水、2.4份十二烷基苯磺酸鈉、3.8份NaOH和1.9份CaO，啟動機械攪拌棒，攪拌5 min后，加入1.6份乙二醇、10滴硅油，升溫至90 C，并保持反應時間3h后,待冷卻后放料，得到大?蛋白I父粘劑。
[0020](2)向反應釜中加入37%甲醛溶液182份、水80份、氫氧化鈉20.4份、苯酚100份，升溫至90°C，保溫反應1~2小時，冷卻放料。得到酚醛樹脂。
[0021](3)向反應釜中加入37%甲醛溶液150份，用適量30% NaOH溶液調pH至9.0。加入三聚氰胺80份，升溫至85°C后，保溫反應1~2小時，后立即冷卻至40°C，用NaOH溶液調pH至9.0放料，得到三聚氰胺樹脂。
[0022](4)向大豆蛋白膠粘劑中加入6份三聚氰胺樹脂和8份酚醛樹脂，混合攪拌均勻。
[0023]經檢測:楊木膠合板的干狀膠合強度、W2、Wl分別為1.60MPa、0.94MPa、1.16MPa。
[0024]實施例3:
Cl)向反應釜中加入80份脫脂豆粉、280份水、1.6份十二烷基苯磺酸鈉、4.8份NaOH和1.9份CaO，啟動機械攪拌棒，攪拌5 min后，加入3.2份乙二醇、10滴硅油，升溫至90 C，并保持反應時間3h后,待冷卻后放料，得到大?蛋白I父粘劑。
[0025](2)向反應釜中加入37%甲醛溶液150份，用適量30% NaOH溶液調pH至9.0。加入三聚氰胺80份，升溫至85°C后，保溫反應I~2小時，后立即冷卻至40°C，用NaOH溶液調pH至9.0放料，得到三聚氰胺樹脂。
[0026](3)向反應釜中加入37%甲醛溶液160份，用適量30% NaOH溶液調pH至7.5~8.5，加入第一次尿素75份，在40-50min內升溫至90°C，保持30min。用氯化銨溶液調節pH值至4.8~5.0，保溫lh。用氫氧化鈉溶液調節pH至7.0-7.5，同時加入第二次尿素25份，保溫30min,降溫至40°C放料，得到脲醛樹脂。
[0027](4)向大豆蛋白膠粘劑中加入4份環氧樹脂、4份三聚氰胺樹脂和9份脲醛樹脂，混合攪拌均勻。
[0028]經檢測:楊木膠合板的干狀膠合強度、W2、W1分別為1.15MPa、0.74MPa、0.75MPa。
[0029]實施例4:
(O向反應釜中加入80份脫脂豆粉、187份水、0.8份十二烷基苯磺酸鈉、6.4份Κ0Η，啟動機械攪拌棒，攪拌5 min后,加入1.6份乙二醇、10滴硅油，升溫至90°C,并保持反應時間3h后,待冷卻后放料，得到大?蛋白I父粘劑。
[0030](2)分別制備得到三聚氰胺樹脂、酚醛樹脂。
[0031](3)向大豆蛋白膠粘劑中加入4份環氧樹脂、8份三聚氰胺樹脂和4份酚醛樹脂，混合攪拌均勻。
[0032]經檢測:楊木膠合板的干狀膠合強度、W2、Wl分別為1.30MPa、l.0OMPaU.0lMPa0
【權利要求】
1.一種交聯改性大豆蛋白膠粘劑，其特征在于所述的大豆膠粘劑的原料按照下述重量份配比制成:脫脂大豆粉80份、水187~320份、十二烷基苯磺酸鈉0.8^3.2份、堿5.6~12份、乙二醇1.6~3.2份、硅油5~20滴、交聯劑5~18份。
2.根據權利要求1所述的交聯改性大豆蛋白膠粘劑，其特征在于所述的堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣、氫氧化鎂、氫氧化鋅、氧化鈉、氧化鉀、氧化鈣、氨水、堿性硅酸鈉等中的一種或兩種物質。
3.根據權利要求1所述的交聯改性大豆蛋白膠粘劑，其特征在于所述的交聯劑為環氧樹脂、三聚氰胺-甲醛樹脂、脲醛樹脂、酚醛樹脂中的兩種或幾種的混合物。
4.根據權利要求1所述的交聯改性大豆蛋白膠粘劑，其特征在于制備方法如下:向反應釜中加入脫脂大豆粉、水、十二烷基苯磺酸鈉、堿，攪拌5分鐘后，加入乙二醇、硅油，將溫度升至90°C，并保溫攪拌3小時，冷卻放料，使用前，加入交聯劑，混合均勻。
5.根據權利要求3、4所述的交聯改性大豆蛋白膠粘劑制備方法，其特征在于所述的環氧樹脂為WSR - 6101型、WSR - 618型或WSR — 6690型環氧樹脂中的一種。
6.根據權利要求3、4所述的交聯改性大豆蛋白膠粘劑制備方法，其特征在于所述的三聚氰胺-甲醛樹脂、脲醛樹脂、`酚醛樹脂可以自制也可以為市售商品。
【文檔編號】C09J189/00GK103865477SQ201210547496
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2012年12月17日 優先權日:2012年12月17日
【發明者】雷洪, 杜官本, 吳志剛 申請人:西南林業大學