本發明涉及精細化工
技術領域：
，具體涉及一種膠原蛋白類膠黏劑及其制備方法與應用。
背景技術：
：蛋白類膠黏劑有其優良的性能，具有較好的膠黏強度，其對木材的膠黏強度可達2.378MPa，已達到Ⅱ類膠合板的膠合強度要求，而且它是選用皮革廢棄皮中的膠原蛋白為原料，具有易生物降解，對人體溫和的特性，與現行使用的“三醛膠”相比，其無甲醛釋放，對環境無污染，因此蛋白類膠黏劑的合成及性能研究近年來受到了廣泛的關注。眾所周知，我國是制革工業大國，但是傳統的制革工業鹽濕皮僅能制造出約占原料皮20％的成品革，會產生原料皮60％以上的固體廢棄物。廢棄皮中含有大量膠原蛋白，可作為一種生物質資源，因此，從經濟角度考慮，急需將皮革廢棄物資源化利用，合成一種綠色環保、易生物降解的膠原蛋白類膠黏劑。技術實現要素：本發明的目的是提供一種膠原蛋白類膠黏劑及其制備方法與應用，不僅對皮革固體廢棄物進行了高效利用，同時該膠黏劑性能優良，綠色環保。本發明所采用的技術方案為：膠原蛋白類膠黏劑的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：步驟一：明膠水溶液的制備：稱取10g～15g的明膠，加入去離子水中，在常溫下溶脹30min，然后加熱至60℃，直至明膠完全溶解，明膠溶解后加入明膠干重量30％的氯化鈉，得明膠水溶液；步驟二：多異氰酸酯基化合物中異氰酸酯基的封閉：在多異氰酸酯基化合物中，加入其質量0.4％～0.6％的封閉劑，室溫攪拌30min，得到封閉型多異氰酸酯基化合物；步驟三：膠原蛋白類膠黏劑的制備：向明膠水溶液中加入以明膠干重量為基準10％～20％的封閉型多異氰酸酯基化合物，常溫下攪拌，獲得膠原蛋白類膠黏劑。步驟一中，明膠來源于皮革廢棄皮中的膠原蛋白。步驟二中，多異氰酸酯基化合物為多苯基多甲基多異氰酸酯、聚二苯基甲烷二異氰酸酯或端異氰酸酯基聚氨酯預聚體。步驟二中，封閉劑為亞硫酸氫鈉或亞硫酸氫鉀。如所述的膠原蛋白類膠黏劑的制備方法制得的膠原蛋白類膠黏劑。如所述的膠原蛋白類膠黏劑的應用，其特征在于：該膠原蛋白類膠黏劑用于木材粘接。將合成的膠原蛋白類膠黏劑均勻地涂布在松木單板的兩側，雙面施膠量為300g/m2，組胚后于120℃，1.0Mpa的條件下熱壓6min。本發明具有以下優點：1、本發明在制備過程中為了使多異氰酸酯基與膠原蛋白更加完全反應，采用滴加的方式加入到明膠溶液中，這樣可以提高反應效率；2、采用亞硫酸氫鈉對多異氰酸酯基化合物進行封閉，減緩多異氰酸酯基化合物與明膠的反應速率，延長該木材膠黏劑的適用期限，使體系在高溫熱壓過程中異氰酸酯基與明膠、木材之間形成更充分、更均勻地膠接結構。3、本發明將皮革廢棄物資源化利用，合成了一種生物質木材膠黏劑，而且合成的膠黏劑無游離甲醛釋放，具有較好的環境友好性。4、該產品具有良好的應用前景，適用于木材行業的膠合板、刨花板等領域。附圖說明圖1為剪切力測試方法示意圖。具體實施方式下面結合具體實施方式對本發明進行詳細的說明。本發明涉及的膠原蛋白類膠黏劑的制備方法，不僅沒有釋放游離甲醛的危害，而且有效合理地對皮革固體廢棄物進行了利用，實現了其的高值轉化，同時該膠黏劑屬生物質材料，綠色環保，易于生物降解。合成路線如下：其中，反應式(1)是亞硫酸根封閉異氰酸酯基的過程；反應式(2)是封閉型異氰酸酯基與明膠中氨基發生交聯反應的過程，具體包括以下步驟：步驟一：明膠水溶液的制備：稱取10g～15g的明膠，加入去離子水中，在常溫下溶脹30min，然后加熱至60℃，直至明膠完全溶解，明膠溶解后加入明膠干重量30％的氯化鈉，得明膠水溶液；步驟二：多異氰酸酯基化合物中異氰酸酯基的封閉：在多異氰酸酯基化合物中，加入其質量0.4％～0.6％的封閉劑，室溫攪拌30min，得到封閉型多異氰酸酯基化合物；步驟三：膠原蛋白類膠黏劑的制備：向明膠水溶液中加入以明膠干重量為基準10％～20％的封閉型多異氰酸酯基化合物，常溫下攪拌，獲得膠原蛋白類膠黏劑。步驟一中，明膠來源于皮革廢棄皮中的膠原蛋白。步驟二中，多異氰酸酯基化合物為多苯基多甲基多異氰酸酯、聚二苯基甲烷二異氰酸酯或端異氰酸酯基聚氨酯預聚體。步驟二中，封閉劑為亞硫酸氫鈉或亞硫酸氫鉀。制得的膠原蛋白類膠黏劑用于木材粘接，操作時，將合成的膠原蛋白類膠黏劑均勻地涂布在松木單板的兩側，雙面施膠量為300g/m2，組胚后于120℃，1.0Mpa的條件下熱壓6min。實施例一一種膠原蛋白類木材膠黏劑的制備方法，包括下述步驟：步驟一：稱取10g明膠，加入100mL去離子水，在常溫下溶脹30min，然后加熱至60℃，待明膠完全溶解后，加入3g氯化鈉，得明膠水溶液；步驟二：稱取25g聚異佛爾酮二異氰酸酯，加入其質量的0.4％的亞硫酸氫鈉，室溫攪拌30min，得到封閉型聚二苯基甲烷二異氰酸酯；步驟三：在明膠水溶液中加入明膠質量10％的封閉型聚二苯基甲烷二異氰酸酯，在室溫下均勻攪拌1h，得到封閉型異氰酸酯基改性的明膠溶液；步驟四：將合成的膠原蛋白類膠黏劑均勻地涂布在松木單板的兩側(雙面施膠量為300g/m2)，組胚后于120℃，1.0Mpa的條件下熱壓6min即可，取3組試樣，取平均值。實施例二一種膠原蛋白類木材膠黏劑的制備方法，包括下述步驟：步驟一：稱取10g明膠，加入100mL去離子水，在常溫下溶脹30min，然后加熱至60℃，待明膠完全溶解后，加入3g氯化鈉，得明膠水溶液；步驟二：稱取25g多苯基多甲基多異氰酸酯，加入其質量的0.5％的亞硫酸氫鈉，室溫攪拌30min，得到封閉型多苯基多甲基多異氰酸酯；步驟三：在明膠水溶液中加入明膠質量15％的封閉型多苯基多甲基多異氰酸酯，在室溫下均勻攪拌1h，得到封閉型異氰酸酯基改性的明膠溶液；步驟四：將合成的膠原蛋白類膠黏劑均勻地涂布在松木單板的兩側(雙面施膠量為300g/m2)，組胚后于120℃，1.0Mpa的條件下熱壓6min即可，取3組試樣，取平均值。實施例三一種膠原蛋白類木材膠黏劑的制備方法，包括下述步驟：步驟一：稱取10g明膠，加入100mL去離子水，在常溫下溶脹30min，然后加熱至60℃，待明膠完全溶解后，加入3g氯化鈉，得明膠水溶液；步驟二：稱取25g端異氰酸酯基聚氨酯預聚體，加入其質量的0.6％的亞硫酸氫鈉，室溫攪拌30min，得到封閉型端異氰酸酯聚氨酯預聚體；步驟三：在明膠水溶液中加入明膠質量20％的封閉型端異氰酸酯基聚氨酯預聚體，在室溫下均勻攪拌1h，得到封閉型異氰酸酯基改性的明膠溶液；步驟四：將合成的膠原蛋白類膠黏劑均勻地涂布在松木單板的兩側(雙面施膠量為300g/m2)，組胚后于120℃，1.0Mpa的條件下熱壓6min即可，取3組試樣，取平均值。上述幾個實施例子，皆滿足國家木材膠黏劑的膠黏強度要求，對比施膠方便程度以及原料成本等綜合因素，封閉型多苯基多甲基多異氰酸酯所合成的膠黏劑為最佳膠黏劑。測試：將實施例二合成的膠黏劑依照GB/T14074.10-93進行剪切力測試(所用木材為松木，雙面涂膠量為300g/m2)，并計算其膠黏強度。將本發明合成出的膠黏劑攪拌均勻，按照GB/T14074.10-1993進行剪切力測試。所用木板按圖1進行涂膠，涂膠量為300g/m2(雙面)。實驗數據如下(進行3次平行試驗)：序號123剪切力/N2163.322243.462013.52膠粘強度/MPa2.4042.4932.237徐騰，黃鑫，廖學品等人使用戊二醛進行交聯所制備的木材膠黏劑，其膠黏強度最佳為1.35MPa[1]，且使用戊二醛會有釋放游離甲醛的危害。而本發明所合成的膠黏劑強度已達到2.378MPa，遠高于1.35MPa且無甲醛釋放。本發明的內容不限于實施例所列舉，本領域普通技術人員通過閱讀本發明說明書而對本發明技術方案采取的任何等效的變換，均為本發明的權利要求所涵蓋。當前第1頁1 2 3