一種乳清蛋白木材粘合劑及其制備方法與應用
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種乳清蛋白木材粘合劑及其制備方法與應用，屬于粘合劑技術領域。
【背景技術】
[0002]乳清是乳制品加工廠生產的副產物，尤其是奶酪的生產會產生大量的乳清。一般情況下，沒生產IKg的奶酪就會產生9Kg的乳清。由于乳清中含有較高的蛋白質，當乳清被直接排放到環境中會對環境造成嚴重污染。目前，對于乳清的綜合利用多集中于提取乳清蛋白等食品類應用。但是，由于乳清蛋白具有優良的加工特性，如乳化性、起泡性等使其在非食品領域具有較大的應用潛力。
[0003]木材粘合劑是以木質材料為原料的各種儀器、裝飾、家具等等器具加工過程中必不可少的材料。雖然目前的粘合劑種類很多，但木材粘合劑還比較少，而且存在一定不足，譬如，粘合強度低、耐水性差、生產工藝復雜、成本高，且含有甲醛，污染環境。
【發明內容】
[0004]為提供一種粘合強度高、制備成本低、制備工藝簡單的木材粘合劑，本發明采取了以下技術方案:
[0005]本發明的目的在于提供一種乳清蛋白木材粘合劑，該木材粘合劑含有如下質量分數的原料:
[0006]乳清蛋S 5% -50%,粘合劑 1% -30%,增塑劑 5% -50%,消泡劑 0.01% -0.5%0
[0007]優選地，所述粘合劑，是異氰酸酯、聚異氰酸酯、異氰酸酯預聚物、聚乙烯醇、乙烯-乙烯醇、聚乙烯醇縮甲醛、聚乙烯醇縮丁醛的一種或幾種。
[0008]優選地，所述增塑劑，是聚醋酸乙烯酯乳液，丁二烯乳液，乙烯-乙烯醇乳液，乙烯-醋酸乙烯酯乳液，丁二烯-苯乙烯乳液中的一種或幾種。
[0009]優選地，所述消泡劑，是聚硅氧烷溶液。
[0010]更優選地，所述乳清蛋白，是變性乳清蛋白，質量分數為5-20%。
[0011 ] 更優選地，所述乳清蛋白，是變性乳清蛋白，質量分數為30-50 %。
[0012]更優選地，所述粘合劑，質量分數為13-30%。
[0013]所述木材粘合劑還可包括填充劑，顏料，穩定劑，消泡劑，pH調節劑，溶劑，阻燃劑，殺蟲劑，抗菌劑或芳香劑。
[0014]所述任一木材粘合劑應用于粘合木質材料、紙質材料、纖維材料、皮質材料和塑料材料及以上材料的組合。
[0015]本發明的另一目的在于提供一種所述木材粘合劑的制備方法，該方法的步驟如下:
[0016]I)將乳清分離蛋白與水在35-59°C之間混合并加入聚硅氧烷保持5_60min，保持過程不斷攪拌，獲得乳清分離蛋白溶液；
[0017]2)將步驟I)所得的乳清分離蛋白溶液冷卻到2-25°C之間，獲得冷卻乳清分離蛋白溶液；
[0018]3)將粘合劑與增塑劑混合后獲得交聯劑；
[0019]4)將步驟2)所得的冷卻乳清分離蛋白溶液與步驟3)所得的交聯劑在40-80°C攪拌混合15-55min，攪拌結束后獲得木材粘合劑；
[0020]所述乳清蛋白的質量分數為5-50%，粘合劑的質量分數為1_30%，增塑劑的質量分數為5-50%，消泡劑聚硅氧烷的質量分數為0.01-0.5%。
[0021]所述變性乳清蛋白為熱變性乳清蛋白。
[0022]所述木材粘合劑的pH為3.0-10.0，在20 V時，其中組分的粘度為100-10000Pa.S。
[0023]所述填充劑為碳酸鈣。
[0024]所述木材粘合劑溶液通過涂刷、澆注、噴涂、滾動或浸漬使用于表面。
[0025]本發明獲得的有益效果如下:
[0026]本發明所提供的粘合劑充分利用了乳制品加工中廢棄的乳清蛋白，提高了原料乳的綜合利用率，同時避免了乳清廢液的排放或者處理，減少了對環境的污染，降低了企業的成本。
[0027]本發明所提供的木材粘合劑具有良好的粘接強度、膠合耐久性、抗水性、低成本等特點，干粘結強度可達19.42MPa，濕粘結強度可達10.24MPa。
[0028]本發明所提供的木材粘合劑沒有添加甲醛等醛類物質，毒性極低，對人體危害小。
【具體實施方式】
[0029]下面結合具體實施例對本發明做進一步說明，但本發明不受實施例的限制。
[0030]以下實施例所使用的試劑、材料、方法和儀器，未經特殊說明，均為本領域常規試劑、材料、方法和儀器，均可以通過商業渠道獲得。
[0031]實施例1
[0032]本實施例提供了一種乳清蛋白木材粘合劑的制備方法，步驟如下:
[0033]I)將乳清分離蛋白與水在49°C混合溶解，配制成40%的乳清蛋白溶液后加入消泡劑聚硅氧烷保持40min，保持過程不斷攪拌，獲得乳清分離蛋白溶液；
[0034]2)將步驟I)所得的乳清分離蛋白溶液冷卻到5°C之間，獲得冷卻乳清分離蛋白溶液；
[0035]3)按照在最終粘合劑中的質量分數將所需的15%二苯基甲烷二異氰酸酯與聚35%的聚乙烯醇混合后獲得交聯劑；
[0036]4)將步驟2)所得的冷卻乳清分離蛋白溶液與步驟3)所得的交聯劑按照7:3的比例在40°C攪拌混合55min，攪拌結束后獲得木材粘合劑。
[0037]所述乳清蛋白占木材粘合劑的質量分數為28%，粘合劑占木材粘合劑的質量分數為15%，增塑劑占木材粘合劑的質量分數為35%，消泡劑為聚硅氧烷，占木材粘合劑的質量分數為0.01 %，其余組分為水。
[0038]制備完成后，在20°C下測定該木材粘合劑的粘度為6219mPa。采用粘合劑行業標準方法對所制備的木材粘合劑的干粘合強度進行測定，采用耐溫水(57-60°C浸泡4h)和耐沸水實驗(4小時沸騰然后在60°C下干燥28h)對所得木材粘合劑的濕粘合強度進行了測定。結果表明，干粘合強度達到13.02MPa，耐溫水的粘合強度達到6.64MPa，耐沸水的粘合強度達到5.6 IMPaο
[0039]實施例2
[0040]本實施例提供了一種乳清蛋白木材粘合劑的制備方法，步驟如下:
[0041]I)將乳清分離蛋白與水在35°C混合溶解，配制成乳清蛋白溶液后加入消泡劑聚硅氧烷保持60min，保持過程不斷攪拌，獲得乳清分離蛋白溶液；
[0042]2)將步驟I)所得的乳清分離蛋白溶液冷卻到25°C之間，獲得冷卻乳清分離蛋白溶液；
[0043]3)按照在最終粘合劑中的質量分數將所需的15%二苯基甲烷二異氰酸酯與聚35%的聚乙烯醇混合后獲得交聯劑；
[0044]4)將步驟2)所得的冷卻乳清分離蛋白溶液與步驟3)所得的交聯劑在40°C攪拌混合55min，攪拌結束后獲得木材粘合劑。
[0045]所述乳清蛋白占木材粘合劑的質量分數為50%，粘合劑占木材粘合劑的質量分數為15%，增塑劑占木材粘合劑的質量分數為35%，消泡劑為聚硅氧烷，占木材粘合劑的質量分數為0.01 %，其余組分為水。
[0046]制備完成后，在20°C下測定該木材粘合劑的粘度為3061mPa。采用粘合劑行業標準方法對所制備的木材粘合劑的干粘合強度進行測定，采用耐溫水(57-60°C浸泡4h)和耐沸水實驗(4小時沸騰然后在60°C下干燥28h)對所得木材粘合劑的濕粘合強度進行了測定。結果表明，干粘合強度達到8.51MPa，耐溫水的粘合強度達到4.92MPa，耐沸水的粘合強度達到4.35MPa。
[0047]實施例3
[0048]本實施例提供了一種乳清蛋白木材粘合劑的制備方法，步驟如下:
[0049]I)將乳清分離蛋白與水在59°C混合溶解，配制成乳清蛋白溶液后加入消泡劑聚硅氧烷保持40min，保持過程不斷攪拌，獲得乳清分離蛋白溶液；
[0050]2)將步驟I)所得的乳清分離蛋白溶液冷卻到10°C之間，獲得冷卻乳清分離蛋白溶液；
[0051]3)按照在最終粘合劑中的質量分數將所需的15%二苯基甲烷二異氰酸酯與聚35%的聚乙烯醇混合后獲得交聯劑；
[0052]4)將步驟2)所得的冷卻乳清分離蛋白溶液與步驟3)所得的交聯劑在40°C攪拌混合55min，攪拌結束后獲得木材粘合劑。
[0053]所述乳清蛋白占木材粘合劑的質量分數為20%，粘合劑占木材粘合劑的質量分數為15%，增塑劑占木材粘合劑的質量分數為35%，消泡劑為聚硅氧烷，占木材粘合劑的質量分數為0.01 %，其余組分為水。
[0054]制備完成后，在20°C下測定該木材粘合劑的粘度為8645mPa。采用粘合劑行業標準方法對所制備的木材粘合劑的干粘合強度進行測定，采用耐溫水(57-60°C浸泡4h)和耐沸水實驗(4小時沸騰然后在60°C下干燥28h)對所得木材粘合劑的濕粘合強度進行了測定。結果表明，干粘合強度達到14.62MPa，耐溫水的粘合強度達到6.94MPa，耐沸水的粘合強度達到6.2 IMPaο
[0055]實施例4
[0056]本實施例提供了一種乳清蛋白木材粘合劑的制備方法，步驟如下:
[0057]I)將乳清分離蛋白與水在59°C混合溶解，配制成乳清蛋白溶液后加入消泡劑聚硅氧烷保持60min，保持過程不斷攪拌，獲得乳清分離蛋白溶液；
[0058]2)將步驟I)所得的乳清分離蛋白溶液冷卻到15°C之間，獲得冷卻乳清分離蛋白溶液；
[0059]3)按照在最終粘合劑中的質量分數將所需的15%二苯基甲烷二異氰酸酯與聚35%的聚乙烯醇混合后獲得交聯劑；
[0060]4)將步驟2)所得的冷卻乳清分離蛋白溶液與步驟3)所得的交聯劑在60°C攪拌混合55min，攪拌結束后獲得木材粘合劑。
[0061 ] 所述乳清蛋白占木材粘合劑的質量分數為5 %，粘合劑占木材粘合劑的質量分數為15%，增塑劑占木材粘合劑的質量分