一种不渗胶的胶合板用植物蛋白蔗糖基环保胶黏剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种不渗胶的胶合板用植物蛋白蔗糖基环保胶黏剂及其制备方法和应用，属于胶黏剂技术领域。

背景技术

目前，我国木材用胶黏剂仍以“三醛”胶为主，包括脲醛树脂、酚醛树脂和三聚氰胺甲醛树脂，占据了木材胶黏剂总产量的80%以上，其中脲醛树脂仍是人造板制造使用量最大的品种，约占总量的60%~70%。脲醛树脂胶黏剂原料充足、价格低廉，其价格大约是酚醛树脂、三聚氰胺树脂价格的1/4~1/3， 是环氧树脂、不饱和聚酯树脂、聚氨酯的1/20~1/10。另外，它还具有很多性能方面的优点，如较高的胶接强度，固化后的胶层颜色浅，不会污染被胶合物的板面，水混溶性好，易调制合适的粘度和浓度等，所以能在木材工业得到大量使用。然而，使用“三醛”胶生产的人造板材在制造和使用过程中都会不断释放甲醛，甲醛为较高毒性的物质，在我国有毒化学品优先控制名单上高居第2位。随着室内环境意识、健康意识、生活质量意识的日益提高，人们越来越重视甲醛系胶黏剂制品在使用过程中释放出的甲醛，在环保问题日益为人们所关注的今天，这是一个非常严重的问题。另一方面，合成树脂胶黏剂对石油具有很强的依赖性，随着全球范围内石油资源的日趋短缺，石油价格日益上涨，使得石油衍生胶黏剂的市场成本急剧攀升。

另外，现有的木材用胶黏剂一般存在胶黏剂的交联结构不够紧密以及渗胶的问题，如图1为现有技术中蔗糖基（SADP）胶黏剂固化后的电镜图，通过扫描电子显微镜（SEM）观察，SADP胶黏剂表面孔洞大且数量多，没有形成致密的胶层；图2为现有技术中的SADP蔗糖基胶黏剂制备的胶合板，图2中的黑色部分为渗出的黏胶，严重影响胶合板产品的质量和外观。

综上所述，故亟需一种不渗胶的胶合板用植物蛋白蔗糖基环保胶黏剂及其制备方法和应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种不渗胶的胶合板用植物蛋白蔗糖基环保胶黏剂及其制备方法和应用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种不渗胶的胶合板用植物蛋白蔗糖基环保胶黏剂，按重量份包含以下组分：蔗糖100份；磷酸二氢铵20~40份；焦亚硫酸钠3~4份；羧甲基纤维素钠2~4份；十二烷基苯磺酸钠0.03~1份；硼酸4~5份；氢氧化钾3~5份；柠檬酸0.5~2份；脱脂大豆蛋白10-25份；脱酚棉籽蛋白10-25份和水27~55份。

所述胶黏剂的固含量为80.0~87.1%，粘度范围为670~1280mPa·s。

所述水为蒸馏水。

一种不渗胶的胶合板用植物蛋白蔗糖基环保胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，将蔗糖、柠檬酸和水混合，低速搅拌反应至少0.3小时；

步骤二，添加磷酸二氢铵到反应体系中，低速搅拌反应至少0.2小时；

步骤三，添加焦亚硫酸钠到反应体系中，搅拌反应0.5~1小时；

步骤四，添加氢氧化钾到反应体系中，将反应体系环境调至碱性；

步骤五，添加羧甲基纤维素钠到反应体系中，低速搅拌0.2~0.5小时；

步骤六，添加脱脂大豆蛋白与脱酚棉籽蛋白到反应体系中，低速搅拌至均匀；

步骤七，添加十二烷基苯磺酸钠和硼酸到反应体系中，在室温下高速搅拌0.3~0.5小时。

所述低速搅拌为180~220r/min，所述高速搅拌为380~420r/min；步骤一~三为在室温下低速搅拌；步骤六搅拌时间为0.2h。

所述低速搅拌为180~220r/min，所述高速搅拌为380~420r/min；步骤一为在80~90℃低速搅拌反应1~2小时；步骤二为在90~100℃低速搅拌反应1~3小时；步骤三为在80~90℃高速搅拌；步骤四待反应体系的温度降到50~60℃时添加氢氧化钾；步骤五待反应体系的温度降至室温后添加羧甲基纤维素钠；步骤六搅拌时间为0.2h。

步骤六替换为在60℃~100℃低速搅拌1~4小时。

所述脱脂大豆蛋白的制备方法为：取大豆，经热处理后压扁，再用疏水性低沸点有机溶剂提取油脂，提取温度不超过 60℃，去除溶剂，获得脱脂大豆蛋白；

所述脱酚棉籽蛋白的制备方法为：在适量棉籽粕中加水，水的加入量为棉籽粕的4~5倍量，再加入碳酸钠，调节pH=8-9，水浴恒温55-60℃，至少3h，过滤，取固形物，获得脱酚棉籽蛋白。

一种不渗胶的胶合板用植物蛋白蔗糖基环保胶黏剂在制备胶合板中的应用。

所述应用方法为：将所述胶黏剂涂刷在单板上，基于垂直纹理方式组坯若干层单板，热压成型，获得胶合板，双面施胶量为140~220g/m

本发明具有以下有益效果：

本发明的提供的不渗胶的胶合板用植物蛋白蔗糖基环保胶黏剂在合成过程中利用磷酸二氢铵对蔗糖水解与焦糖化反应的催化作用，形成低分子量预聚物（包括羟甲基糠醛、氨基化合物、席夫碱等，分子量范围300-500）；十二烷基苯磺酸钠-硼酸的添加降低植物蛋白的蛋白分子链长度，并且破坏碳氧双键和氮氢基团之间氢键形成的稳定结构，改性植物蛋白分子中更多羟基发生分子内或分子间缔合，经过反应后蛋白质分子链间的作用力发生变化；固化过程中利用蔗糖的羰基化合物与植物蛋白的氨基化合物进行美拉德反应产生化学交联反应，胶黏剂的粘度适中，固含量可80.0~87.1%，改善了传统蔗糖基胶粘剂制备胶合板出现的渗胶缺陷，提高热固化速率与胶合强度。

十二烷基苯磺酸钠是一种阴离子表面活性剂，表面活性剂疏水端可与蛋白分子疏水性基团结合，使蛋白分子展开，在水中形成稳定结构，增加胶黏剂对木材润湿性，提高胶黏剂耐水胶接性能。十二烷基苯磺酸钠和硼酸联合的分散作用影响了蛋白质的三四级结构，结构域与结构域之间的松散连接被破坏，使蛋白质相对分子质量降低。

附图说明

图1为现有技术中的蔗糖基（SADP）胶黏剂固化后的电镜图；

图2 为现有技术中的蔗糖基（SADP）胶黏剂制备的胶合板图；

图3为本发明的胶黏剂固化后的电镜图；

图4为本发明的胶黏剂制备的胶合板图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

实施例1

一种不渗胶的胶合板用植物蛋白蔗糖基环保胶黏剂，按重量份包含以下组分：蔗糖100份；磷酸二氢铵20份；焦亚硫酸钠3份；羧甲基纤维素钠2份；十二烷基苯磺酸钠0.03份；硼酸4份；氢氧化钾3份；柠檬酸0.5份；脱脂大豆蛋白10份；脱酚棉籽蛋白10份和水27份。

所述胶黏剂的固含量为80.0%，粘度为670Pa·s。

所述水为蒸馏水。

一种不渗胶的胶合板用植物蛋白蔗糖基环保胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，将蔗糖、柠檬酸和水混合，在室温下低速搅拌反应0.3小时；

步骤二，添加磷酸二氢铵到反应体系中，在室温低速搅拌反应0.2小时；

步骤三，添加焦亚硫酸钠到反应体系中，在室温低速搅拌反应0.5小时；

步骤四，添加氢氧化钾到反应体系中，将反应体系环境调至碱性；

步骤五，添加羧甲基纤维素钠到反应体系中，低速搅拌0.2小时；

步骤六，添加脱脂大豆蛋白与脱酚棉籽蛋白到反应体系中，低速搅拌0.2小时至均匀；

步骤七，添加十二烷基苯磺酸钠和硼酸到反应体系中，在室温下高速搅拌0.3小时。

所述低速搅拌为180r/min，所述高速搅拌为380r/min。

所述脱脂大豆蛋白的制备方法为：取大豆，经热处理后压扁，再用疏水性低沸点有机溶剂正己烷提取油脂，提取温度为 60℃，去除溶剂，获得脱脂大豆蛋白；用此方法获得的脱脂大豆蛋白呈颗粒状，蛋白质含量高，脂肪含量低，水分也低，又易于粉碎。因在低温条件下便可使脱脂大豆与溶剂分离，故使蛋白质的变性小。

所述脱酚棉籽蛋白的制备方法为：在100g棉籽粕中加水400mL，加入碳酸钠，调节pH=8，水浴恒温55℃，3h，过滤，取固形物，获得脱酚棉籽蛋白。据测定，热碱法脱酚蛋白液中棉酚的含量只有0.012%，远远低于联合国咨询委员会规定的棉籽蛋白质中游离棉酚的含量≤0.06%。

一种不渗胶的胶合板用植物蛋白蔗糖基环保胶黏剂在制备胶合板中的应用。

所述应用方法为：将所述胶黏剂涂刷在单板上，基于垂直纹理方式组坯3层单板，热压成型，获得胶合板，双面施胶量为140g/m

实施例2

本实施例与实施例1的区别仅在于：

一种不渗胶的胶合板用植物蛋白蔗糖基环保胶黏剂，按重量份包含以下组分：蔗糖100份；磷酸二氢铵40份；焦亚硫酸钠4份；羧甲基纤维素钠4份；十二烷基苯磺酸钠1份；硼酸5份；氢氧化钾5份；柠檬酸2份；脱脂大豆蛋白25份；脱酚棉籽蛋白25份和水55份。

所述胶黏剂的固含量为87.1%，粘度范围为1280mPa·s。

一种不渗胶的胶合板用植物蛋白蔗糖基环保胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，将蔗糖、柠檬酸和水混合，在室温下低速搅拌反应0.5小时；

步骤二，添加磷酸二氢铵到反应体系中，在室温低速搅拌反应0.5小时；

步骤三，添加焦亚硫酸钠到反应体系中，在室温低速搅拌反应1小时；

步骤四，添加氢氧化钾到反应体系中，将反应体系环境调至碱性；

步骤五，添加羧甲基纤维素钠到反应体系中，低速搅拌0.5小时；

步骤六，添加脱脂大豆蛋白与脱酚棉籽蛋白到反应体系中，低速搅拌0.2小时至均匀；

步骤七，添加十二烷基苯磺酸钠和硼酸到反应体系中，在室温下高速搅拌0.5小时。

所述低速搅拌为220r/min，所述高速搅拌为420r/min。

所述脱脂大豆蛋白的制备方法为：取大豆，经热处理后压扁，再用疏水性低沸点有机溶剂石油醚（沸程60~90℃）提取油脂，提取温度50℃，去除溶剂，获得脱脂大豆蛋白；

所述脱酚棉籽蛋白的制备方法为：在100g棉籽粕中加水500mL，加入碳酸钠，调节pH=9，水浴恒温60℃，4h，过滤，取固形物，获得脱酚棉籽蛋白。

一种不渗胶的胶合板用植物蛋白蔗糖基环保胶黏剂在制备胶合板中的应用。

所述应用方法为：将所述胶黏剂涂刷在单板上，基于垂直纹理方式组坯3层单板，热压成型，获得胶合板，双面施胶量为220g/m

实施例3

一种不渗胶的胶合板用植物蛋白蔗糖基环保胶黏剂，按重量份包含以下组分：蔗糖100份；磷酸二氢铵30份；焦亚硫酸钠3份；羧甲基纤维素钠4份；十二烷基苯磺酸钠0.05份；硼酸4.5份；氢氧化钾4份；柠檬酸1份；脱脂大豆蛋白20份；脱酚棉籽蛋白15份和水40份。

所述胶黏剂的固含量为83.4%，粘度范围为915mPa·s。

一种不渗胶的胶合板用植物蛋白蔗糖基环保胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，将蔗糖、柠檬酸和水混合，在80℃低速搅拌反应1小时；

步骤二，添加磷酸二氢铵到反应体系中，在90℃低速搅拌反应1小时；

步骤三，添加焦亚硫酸钠到反应体系中，在80℃高速搅拌反应0.5小时；

步骤四，待反应体系的温度降到50℃时添加氢氧化钾到反应体系中，将反应体系环境调至碱性；

步骤五，待反应体系的温度降至室温后，添加羧甲基纤维素钠到溶液中，低速搅拌0.2小时；

步骤六，添加脱脂大豆蛋白与脱酚棉籽蛋白到反应体系中，在60℃低速搅拌1小时；

步骤七，添加十二烷基苯磺酸钠-硼酸到反应体系中，在室温下高速搅拌0.3小时。

所述低速搅拌为200r/min，所述高速搅拌为400r/min。

所述脱脂大豆蛋白的制备方法为：取大豆，经热处理后压扁，再用疏水性低沸点有机溶剂正己烷提取油脂，提取温度55℃，去除溶剂，获得脱脂大豆蛋白；

所述脱酚棉籽蛋白的制备方法为：在100g棉籽粕中加水450mL，加入碳酸钠，调节pH=8.5，水浴恒温60℃，3h，过滤，取固形物，获得脱酚棉籽蛋白。

一种不渗胶的胶合板用植物蛋白蔗糖基环保胶黏剂在制备胶合板中的应用。

所述应用方法为：将所述胶黏剂涂刷在单板上，基于垂直纹理方式组坯若干层单板，热压成型，获得胶合板，双面施胶量为180g/m

实施例4

本实施例与实施例3的区别仅在于：

一种不渗胶的胶合板用植物蛋白蔗糖基环保胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，将蔗糖、柠檬酸和水混合，在90℃低速搅拌反应2小时；

步骤二，添加磷酸二氢铵到反应体系中，在100℃低速搅拌反应3小时；

步骤三，添加焦亚硫酸钠到反应体系中，在90℃高速搅拌反应1小时；

步骤四，待反应体系的温度降到60℃时添加氢氧化钾到反应体系中，将反应体系环境调至碱性；

步骤五，待反应体系的温度降至室温后，添加羧甲基纤维素钠到溶液中，低速搅拌0.5小时；

步骤六，添加脱脂大豆蛋白与脱酚棉籽蛋白到反应体系中，在100℃低速搅拌4小时；

步骤七，添加十二烷基苯磺酸钠-硼酸到反应体系中，在室温下高速搅拌0.5小时。

实施例5

本实施例与实施例3的区别仅在于：将实施例3步骤六替换为低速搅拌0.2小时至均匀。

如图3所示，本发明获得的胶黏剂固化后的电镜图，从扫描电子显微镜（SEM）可以观察到，尽管本发明在固化后的PP/SADP胶黏剂的表面上观察到许多圆形孔，但其变得比固化后的SADP（即现有技术中的蔗糖基（SADP）胶黏剂）光滑，这表明本发明固化的PP/SADP胶黏剂具有紧密的交联结构。其中，PP代表植物蛋白，SADP代表蔗糖基糖液。

如图4所示，本发明的胶黏剂制备的胶合板，不渗胶，板材表面渗胶问题得到明显改善。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。