專利名稱：：完全降解型植物蛋白木材膠粘劑及其制備方法
技術領域：
：本發明屬于膠粘劑
技術領域：
，特別涉及一種完全降解型植物蛋白木材膠粘劑及其制備方法。
背景技術：
：木材膠粘劑一般為高分子化合物，根據其不同的原料來源，可分為天然高分子膠粘劑和合成高分子膠粘劑。天然高分子膠粘劑在我國有著十分悠久的歷史，在上個世紀前半葉也曾在美國和歐洲大量使用。由于它主要以天然物質為原料，分子中存在著羥基等大量親水性基團，其耐水性能，耐熱性能和膠合強度都不很理想，限制了其在工業上的廣泛應用。從上世紀60年代開始，隨著人造板工業規模的擴大，膠粘劑的需求量也日益增長，從而促進了合成高分子膠粘劑的發展。這類膠粘劑具有單板潤濕性好、使用方便、膠合強度高等優點，迅速主導了木材工業膠粘劑。目前，人造板工業使用的膠粘劑以脲醛樹脂膠、酚醛樹脂膠和三聚氫胺甲醛膠為主。據不完全統計，到2007年，我國人造板行業耗用的脲醛樹脂膠超過了400萬噸。然而，合成高分子膠粘劑在普遍使用的同時也存在著不容忽視的缺陷。這類膠粘劑在生產和使用過程中排出有毒物質污染環境，用其粘接的板材在使用過程中釋放出甲醛等有害氣體，廢棄的板材在自然條件下降解時也會影響環境質量。隨著經濟的發展和人們環保意識的增強，合成樹脂膠粘劑的弊端越來越引起人類的高度重視。日本、美國和歐盟等發達國家和地區紛紛制訂新的法律法規，限制人造板中的甲醛釋放量。在此形勢下，從上世紀90年代至今，國際上又重新掀起了天然高分子膠粘劑的研究熱潮。植物蛋白作為廉價的蛋白質在自然界中有著豐富的儲量，具備可再生的特點，且分子中含有大量可以參與化學反應的活性基團。用其改性生產的膠粘劑具有價格低廉，生產工藝簡單，使用方便，對人畜無害，能夠生物降解，不會對環境造成公害等優點，是替代三醛膠的理想選擇。目前利用植物蛋白制造木材膠粘劑的研究主要還是集中在對大豆蛋白的改性方面，對于其他植物蛋白的研究比較少。本發明在對菜籽、花生、小麥蛋白分子結構和特性進行充分研究的基礎上提出了具有針對性的改性方法，從而為糧食和油料作物的綜合利用提供了新的途徑。本發明目的在于提供一種以植物蛋白粉為主要原料的完全降解型植物蛋白木材膠粘劑及其制備方法。為達上述目的，本發明采用如下技術方案完全降解型植物蛋白木材膠粘劑，由下列重量份數的成份配制而成所述的植物蛋白粉為脫脂大豆粉、脫脂花生粉、谷朊粉、脫脂菜籽粉中的一種或幾種的混合物；所述的酸度調節劑為檸檬酸、檸檬酸鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、硼酸、氯化鉀、鹽酸、硫酸、氫氧化鈉、氫氧化鉀中的一種或幾種的混合物；所述的改性劑為三氯氧磷、乙酸酐、琥珀酸酐、十二烷基磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、亞硫酸鈉、巰基乙醇、巰基乙酸、硫代蘇糖醇、脲、鹽酸胍中的一種或幾種的混合物；所述的助劑為四氯化碳、正己烷、磷酸三丁酯、單甘酯、間苯二酚、對苯二酚、鄰苯二酚、甘油、山梨醇、乙二醇、二甘醇、海藻膠、瓜兒豆膠、聚丙烯酸鈉中的一種或幾種的混合物；所述的防腐劑為山梨酸鉀、植酸、脫氫乙酸、對羥基苯甲酸丁酯、富馬酸二甲酯、雙乙酸鈉、苯甲酸鈉、丙酸鈉、丙酸鈣中的一種或幾種的混合物；所述的填料為面粉、硅藻土、高嶺土、膨潤土、輕質碳酸鈣、二氧化硅、陶土、硅灰石、纖維素中的一種或
發明內容水植物蛋白粉酸度調節劑改性劑助劑防腐劑填料0.110份，Q10份。100份，520份，Q15份，0.0520份，0.0510份，幾種的混合物。所述的植物蛋白粉的蛋白質含量不得低于50%wt(重量含量，下同)。完全降解型植物蛋白木材膠粘劑的制備方法，依次包括下列步驟(1)、向容器中加入100重量份的水，在攪拌狀態下加入010份的酸度調節劑溶解；(2)、在攪拌狀態下，向容器中加入520重量份的植物蛋白粉，同時根據pH值的變化情況，補充酸度調節劑；(3)、將反應體系升溫至改性反應所需溫度，攪拌狀態下向容器中加入0.0520份的改性劑和0.0510份的助劑，5'C6(TC保溫反應15240分鐘；(4)、在保溫反應的最后25分鐘，向溶液中加入O.110重量份的防腐劑，攪拌均勻；(5)、向反應體系中加入010重量份的填料攪拌均勻，得木材膠粘劑。所述的酸度調節劑為檸檬酸、檸檬酸鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、硼酸、氯化鉀、鹽酸、硫酸、氫氧化鈉、氫氧化鉀中的一種或幾種的混合物；所述的植物蛋白粉為脫脂大豆粉、脫脂花生粉、谷朊粉、脫脂菜籽粉中的一種或幾種的混合物；所述的改性劑為三氯氧磷、乙酸酐、琥珀酸酐、十二烷基磺酸鈉、十二垸基苯磺酸鈉、十二垸基硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、亞硫酸鈉、巰基乙醇、巰基乙酸、硫代蘇糖醇、脲、鹽酸胍中的一種或幾種混合物；所述的助劑為四氯化碳、正己垸、磷酸三丁酯、單甘酯、間苯二酚、對苯二酚、鄰苯二酚、甘油、山梨醇、乙二醇、二甘醇、海藻膠、瓜兒豆膠、聚丙烯酸鈉中的一種或幾種的混合物；所述的防腐劑為山梨酸鉀、植酸、脫氫乙酸、對羥基苯甲酸丁酯、富馬酸二甲酯、雙乙酸鈉、苯甲酸鈉、丙酸鈉、丙酸鈣中的一種或幾種的混合物；所述的填料為面粉、硅藻土、高嶺土、膨潤土、輕質碳酸鈣、二氧化硅、陶土、硅灰石、纖維素中的一種或幾種的混合物。所述的植物蛋白粉的蛋白質含量不得低于50%wt。步驟(3)中的反應溫度，酰化改性的反應溫度為4(TC6(TC，酯化改性的反應溫度為20°C45°C，表面活性劑改性和還原改性的反應溫度為20°C60°C，脲改性的反應溫度為15。C50。C。本發明的工藝過程為將植物蛋白粉與水配成5X20Xwt的蛋白分散乳液，同時升高溫度，加入改性劑后再在特定pH和溫度環境下改性0.254h，最后加入防腐劑和填料，然后冷卻到常溫，出料。施膠前只需簡單調膠即可使用。利用本發明生產膠合板過程中，在涂膠及組坯步驟，將長芯方向的單板進行雙面施膠后，干燥使含水率降至1317%，拼接成完整芯板-干膠板；再把短芯方向的單板橫向拼接成完整芯板，對其雙面施膠后與干膠板縱橫疊加組坯形成板基；在熱壓和飾面步驟之間增加養生步驟，在板基間放置隔條碼垛堆放靜置48h以上。其他步驟同現有技術。本發明采用脫脂大豆粉、脫脂花生粉、谷朊粉、脫脂菜籽粉等油脂和淀粉工業副產品為原料，對其中的植物蛋白進行化學改性，形成特定的分子結構，滿足粘接木材的要求；采用酰化、酯化、脲改性、還原改性、表面活性劑改性等方法，制備出數種具較好耐水性能的植物蛋白膠粘劑；改性時所用的化學品均為無毒或低毒，制成的膠粘劑具有性質穩定、固化時間短、粘接強度高、可生物降解等優點，適用于膠合板類產品的生產，可替代目前廣泛使用的脲醛樹脂膠粘劑。本發明工藝操作簡便，無環境污染，易于形成工業化生產。按本發明方法加工的膠粘劑生產的膠合板膠合強度達1.95MPa(GB/T9846—2004為X).70MPa)，甲醛釋放量僅0.lmg/L(GB/T9846—2004為《0.5mg/L)。具體實施例方式實施例l:完全降解型植物蛋白木材膠粘劑配方(重量份數)為谷朊粉9水100檸檬酸0.77磷酸氫二鈉2.21三氯氧磷0.5四氯化碳2.5甘油0.5山梨酸鉀0.1。制備過程為將檸檬酸與磷酸氫二鈉溶于20-3(TC水中配制成pH6.0的緩沖溶液，邊攪拌邊加入谷朊粉，使之分散均勻成為乳狀液。將三氯氧磷預先溶解于四氯化碳中配成20X(v/v)的溶液。在攪拌狀態下，將三氯氧磷溶液緩慢滴加于反應體系中，IO分鐘滴加完畢。保持攪拌轉速不變，保溫反應60分鐘。反應結束前5分鐘，加入甘油和山梨酸鉀。反應完畢后，即為成品。實施例2:完全降解型植物蛋白木材膠粘劑配方(重量份數)為脫脂大豆粉10水100乙酸酐1聚丙烯酸鈉0.1脫氫乙酸0.25鈉基膨潤土5制備過程為取稱量好的脫脂大豆粉緩慢加入預熱至5CTC的水中，進料時間控制在510分鐘，在加入過程中采用150轉/分的轉速攪拌。當攪拌成為均一乳液后，將乙酸酐分5次加入反應體系中，IO分鐘加入完畢。將攪拌速度降至75r/min，保溫反應90分鐘。當反應進行至80分鐘時，加入聚丙烯酸鈉和脫氫乙酸。反應結束后，降溫至2(TC30'C，加入鈉基膨潤土，繼續攪拌5分鐘即為成品。實施例3:完全降解型植物蛋白木材膠粘劑配方(重量份數)為脫脂菜籽粉10水100碳酸鈉11.5碳酸氫鈉0.5十二烷基硫酸鈉0.5巰基乙醇0.2對羥基苯甲酸丁酯0.2辛醇0.2高嶺土5。制備過程為將碳酸鈉和碳酸氫鈉分別配制成0.lmol/L濃度的水溶液，二者以4:6的比例混合成為緩沖溶液。將緩沖溶液預熱至55'C，邊攪拌邊加入脫脂菜籽粉，攪拌轉速100r/min，5分鐘內加料完畢。保持攪拌轉速不變，依次加入十二垸基硫酸鈉和巰基乙醇，保溫反應60分鐘。反應過程中加入辛醇，消除反應產生的泡沫。反應結束前5分鐘，加入防腐劑對羥基苯甲酸丁酯。反應完畢后，邊降溫邊加入高嶺土，繼續攪拌5分鐘，即為成品。實施例4:完全降解型植物蛋白木材膠粘劑配方(重量份數)為<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>制備過程為將硼酸、氯化鉀和氫氧化鉀按比例配成pH9.0緩沖溶液。在203(TC條件下，向緩沖溶液中緩慢加入脫脂花生粉，攪拌轉速90r/min，510分鐘加料完畢。保持攪拌轉速不變，加入脲，保溫反應60分鐘。反應55分鐘時，加入二甘醇、瓜兒豆膠、富馬酸二甲酯和輕質碳酸鈣，繼續攪拌10分鐘，即為成品。權利要求1、完全降解型植物蛋白木材膠粘劑，其特征在于，由下列重量份數的成份配制而成水100份，植物蛋白粉5～20份，酸度調節劑0～15份，改性劑0.05～20份，助劑0.05～10份，防腐劑0.1～10份，填料0～10份。2、如權利要求l所述的完全降解型植物蛋白木材膠粘劑，其特征在于，所述的植物蛋白粉為脫脂大豆粉、脫脂花生粉、谷朊粉、脫脂菜籽粉中的一種或幾種的混合物；所述的酸度調節劑為檸檬酸、檸檬酸鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、硼酸、氯化鉀、鹽酸、硫酸、氫氧化鈉、氫氧化鉀中的一種或幾種的混合物；所述的改性劑為三氯氧磷、乙酸酐、琥珀酸酐、十二烷基磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、亞硫酸鈉、巰基乙醇、巰基乙酸、硫代蘇糖醇、脲、鹽酸胍中的一種或幾種的混合物；所述的助劑為四氯化碳、正己烷、磷酸三丁酯、單甘酯、間苯二酚、對苯二酚、鄰苯二酚、甘油、山梨醇、乙二醇、二甘醇、海藻膠、瓜兒豆膠、聚丙烯酸鈉中的一種或幾種的混合物；所述的防腐劑為山梨酸鉀、植酸、脫氫乙酸、對羥基苯甲酸丁酯、富馬酸二甲酯、雙乙酸鈉、苯甲酸鈉、丙酸鈉、丙酸鈣中的一種或幾種的混合物；所述的填料為面粉、硅藻土、高嶺土、膨潤土、輕質碳酸鈣、二氧化硅、陶土、硅灰石、纖維素中的一種或幾種的混合物。3、如權利要求2所述的完全降解型植物蛋白木材膠粘劑，其特征在于，所述的植物蛋白粉的蛋白質含量不得低于50%wt。4、完全降解型植物蛋白木材膠粘劑的制備方法，其特征在于，依次包括下列步驟(1)、向容器中加入100重量份的水，在攪拌狀態下加入010份的酸度調節劑溶解；(2)、在攪拌狀態下，向容器中加入520重量份的植物蛋白粉，同時根據pH值的變化情況，補充酸度調節劑；(3)、將反應體系升溫至改性反應所需溫度，攪拌狀態下向容器中加入0.0520份的改性劑和0.0510份的助劑，5'C60。C保溫反應15240分鐘；(4)、在保溫反應的最后25分鐘，向溶液中加入O.110重量份的防腐劑，攪拌均勻；(5)、向反應體系中加入010重量份的填料攪拌均勻，得木材膠粘劑。5、如權利要求4所述的完全降解型植物蛋白木材膠粘劑的制備方法，其特征在于，所述的酸度調節劑為擰檬酸、檸檬酸鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、硼酸、氯化鉀、鹽酸、硫酸、氫氧化鈉、氫氧化鉀中的一種或幾種的混合物；所述的植物蛋白粉為脫脂大豆粉、脫脂花生粉、谷朊粉、脫脂菜籽粉中的一種或幾種的混合物；所述的改性劑為三氯氧磷、乙酸酐、琥珀酸酐、十二烷基磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、亞硫酸鈉、巰基乙醇、巰基乙酸、硫代蘇糖醇、脲、鹽酸胍中的一種或幾種混合物；所述的助劑為四氯化碳、正己垸、磷酸三丁酯、單甘酯、間苯二酚、對苯二酚、鄰苯二酚、甘油、山梨醇、乙二醇、二甘醇、海藻膠、瓜兒豆膠、聚丙烯酸鈉中的一種或幾種的混合物；所述的防腐劑為山梨酸鉀、植酸、脫氫乙酸、對羥基苯甲酸丁酯、富馬酸二甲酯、雙乙酸鈉、苯甲酸鈉、丙酸鈉、丙酸鈣中的一種或幾種的混合物；所述的填料為面粉、硅藻土、高嶺土、膨潤土、輕質碳酸鈣、二氧化硅、陶土、硅灰石、纖維素中的一種或幾種的混合物。6、如權利要求5所述的完全降解型植物蛋白木材膠粘劑的制備方法，其特征在于，所述的植物蛋白粉的蛋白質含量不得低于50%wt。7、如權利要求5所述的完全降解型植物蛋白木材膠粘劑的制備方法，其特征在于，步驟(3)中的反應溫度，酰化改性的反應溫度為4(TC6(TC，酯化改性的反應溫度為20°C45°C，表面活性劑改性和還原改性的反應溫度為20。C60。C，脲改性的反應溫度為15。C50。C。全文摘要完全降解型植物蛋白木材膠粘劑及其制備方法，屬于膠粘劑
技術領域：
。膠粘劑由下列重量份數的成份配制而成水100份，植物蛋白粉5～20份，酸度調節劑0～15份，改性劑0.05～20份，助劑0.05～10份，防腐劑0.1～10份，填料0～10份。制備方法依次包括下列步驟向容器中加水，在攪拌狀態下溶解酸度調節劑；在攪拌狀態下，向容器中加入植物蛋白粉，同時根據pH值的變化情況，補充酸度調節劑；將反應體系升溫至改性反應所需溫度，攪拌狀態下向容器中加入改性劑和助劑，5℃～60℃保溫反應15～240分鐘；在保溫反應的最后2～5分鐘，向溶液中加入防腐劑，攪拌均勻；向反應體系中加入填料攪拌均勻，得木材膠粘劑。膠粘劑易于加工、粘接性能好、可降解。文檔編號C09J189/00GK101412899SQ20081004924公開日2009年4月22日申請日期2008年2月18日優先權日2008年2月18日發明者楊立新,陳錫建申請人:河南新鼎科技發展有限公司