一種大豆無醛膠粘劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種大豆無醛膠粘劑及其制備方法，由脫脂蛋白粉27?33份、變性劑1?2份、降粘劑0.001?0.003份、乳化劑0.5?2.0份、增強劑7?20份、分散介質65?73份制備而成，制備方法包括分散、混合、升溫和攪拌等步驟；本發(fā)明的優(yōu)點在于：能夠滿足人造板用膠粘劑的耐水要求，保證了蛋白膠粘劑的實用性能；徹底解決了人造板帶來的室內空氣中的甲醛污染問題；主要原料為可再生資源，符合環(huán)境保護與可持續(xù)發(fā)展原則。
【專利說明】
一種大豆無醛膠粘劑及其制備方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及一種膠粘劑及其制備方法，具體地說是一種大豆無醛膠粘劑及其制備 方法，屬于膠粘劑及其制備領域。
【背景技術】
[0002] 隨著人民生活水平的提高和建筑、裝飾裝修、包裝等行業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，我國人 造板產量迅速增長。2014年，我國人造板總產量3.02億m 3,約占世界總產量的50%以上。其中 刨花板〇. 17億m3，同比增長13%;纖維板0.69億m3，同比增長16%;膠合板1.74億m 3，同比增長 7%。人造板總產量、膠合板產量、家具產量、木質地板產量連續(xù)多年位居世界首位。
[0003]人造板生產中普遍使用的膠粘劑是甲醛系合成樹脂，以脲醛樹脂及其改性產品為 主。經過多年的努力，我國人造板膠粘劑生產水平有了很大提高，人造板及其制品環(huán)保特性 有了很大改善，但是不能完全消除其制品甲醛釋放，并且不少企業(yè)生產的人造板及其制品 (家具、木地板、室內木質裝飾材料等)仍然存在著較為嚴重的甲醛釋放問題，是室內空氣污 染中甲醛污染的主要來源。
[0004] 目前，降低人造板甲醛釋放量的方法主要有如下4種：1)采用低摩爾比改性脲醛樹 脂膠粘劑;2)在改性脲醛樹脂膠粘劑中加入甲醛捕捉劑;3)對人造板進行后處理;4)采用其 他環(huán)保型膠粘劑。但是，這些技術方法都存在著諸多缺陷。例如：1)采用低摩爾比改性脲醛 樹脂膠粘劑雖然能夠有效降低人造板產品甲醛釋放量，但是產品膠合強度也往往降低，不 能滿足使用要求;并且可導致固化時間延長，生產效率降低;2)在人造板用脲醛樹脂膠粘劑 中加入甲醛捕捉劑，雖然能夠有效降低人造板游離甲醛釋放量，但是往往同時降低人造板 膠合強度；同時，一般甲醛捕捉劑價格往往遠遠高于脲醛樹脂膠粘劑，其加入提高了產品成 本，降低了產品競爭力；3)對人造板進行后處理，如公開號為CN1526528的發(fā)明專利申請中 公開了一種采用氨氣真空法制備E1/E0級環(huán)保型人造板的制造工藝;公開號為CN2394770的 實用新型專利中公開了一種降低人造板甲醛釋放量的處理裝置，這些后處理方法，不僅使 得人造板制造工藝復雜，而且后處理設備投資巨大，生產成本明顯提高;4)采用其他環(huán)保型 膠粘劑，如異氰酸酯類膠粘劑，導致人造板生產成本大幅度增加、生產工藝難度加大，企業(yè) 和用戶都難以接受;采用普通蛋白膠粘劑制備人造板膠合強度低，人造板易開膠。綜上所 述，上述措施雖然能夠有效降低人造板游離甲醛釋放量，但不能徹底解決甲醛釋放問題，或 由于生產成本過高等原因而無法推廣。
[0005] 另外，目前普遍采用的人造板膠粘劑也都存在著原料的化石資源依賴問題，不符 合可持續(xù)發(fā)展的要求。

【發(fā)明內容】

[0006] 為了解決上述問題，本發(fā)明設計了一種大豆無醛膠粘劑及其制備方法，能夠滿足 人造板用膠粘劑的耐水要求，保證了蛋白膠粘劑的實用性能;徹底解決了人造板帶來的室 內空氣中的甲醛污染問題;主要原料為可再生資源，符合環(huán)境保護與可持續(xù)發(fā)展原則。
[0007] 本發(fā)明的技術方案為： 一種大豆無醛膠粘劑，包括以下重量份的組分： 脫脂蛋白粉20-40份、降粘劑0.0005-0.005份、乳化劑0.1-5.0份、變性劑1-5份、增強劑 1-30份、分散介質60-80份。
[0008] 優(yōu)選地，所述大豆無醛膠粘劑，按重量份計，包括如下組分:脫脂蛋白粉27-33份、 降粘劑0.001-0.003份、乳化劑0.5-2.0份、變性劑1-2份、增強劑7-20份、分散介質65-73份。
[0009] 其中，所述脫脂蛋白粉中的蛋白含量在40%以上，優(yōu)選43~50%，以確保更理想的應 用效果和控制成本。
[0010] 所述脫脂蛋白粉可選自脫脂豆蛋白粉、脫脂花生蛋白粉、脫脂棉柏粉、脫脂血蛋白 粉、脫脂羽毛蛋白粉、脫脂骨蛋白粉中的一種或幾種，其中優(yōu)選為脫脂豆蛋白粉或脫脂花生 蛋白粉。
[0011] 進一步地，所述脫脂蛋白粉的粒徑均大于150目，優(yōu)選200~250目。
[0012] 本發(fā)明所述脫脂豆蛋白粉、脫脂花生蛋白粉、脫脂棉柏粉、脫脂血蛋白粉、脫脂羽 毛蛋白粉和脫脂骨蛋白粉均可市售購得，如可購自匯福糧油有限公司、周口益海糧油有限 公司、中國糧油股份有限公司等，或采用常規(guī)脫脂方法制備得到，具體方法本發(fā)明對此不作 特別限定。
[0013] 所述的降粘劑為木瓜蛋白酶、菠蘿蛋白酶、中性蛋白酶中的一種。
[0014] 所述的乳化劑為聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚醚酰亞胺中的一種。
[0015] 所述變性劑選自十二烷基苯磺酸鈉、尿素、鹽酸胍、碳酸鈉的一種或幾種。
[0016] 上述變性劑均為市售產品，可購自天津化工有限公司等。采用上述變性劑可將蛋 白分子解聚暴露分子內部的活性基團，有利于與加入的增強劑反應形成更加密實的交聯(lián)網(wǎng) 絡，為增強膠粘劑奠定基礎;采用降粘劑可使蛋白質分子降解，產生大量小分子蛋白，一方 面分子鏈降解形成大量小分子蛋白質有利于蛋白內功能官能團的暴露，另一方面大分子蛋 白質降解小分子蛋白質使膠粘劑粘度大幅度降低，生成的小分子蛋白質有利于滲入木材中 形成更多膠釘，增加膠粘劑干濕狀膠合強度;采用乳化劑可以使膠粘劑各個組分混合更加 均勻，促進各組分的有效接觸，并且加入的乳化劑也可參與反應，與膠粘劑體系形成交聯(lián)網(wǎng) 絡結構。
[0017] 所述增強劑變性劑選自尿素、鹽酸胍、碳酸鈉(10%溶液）中的一種。
[0018] 所述增強劑為一定條件下制備的氧化單寧。
[0019] 其中，所述單寧為縮合單寧，制備過程為：在三口瓶中加入100g單寧溶解在80g水 中調節(jié)pH值到7.0，加入氯酸鈉10g，加熱至50°C反應30分鐘，降溫至30°C，制備氧化單寧。增 強劑通過對單寧分子中B環(huán)氧化，將B環(huán)上的鄰苯酚氧化為鄰苯醌，可與蛋白上氨基和羧酸 基發(fā)生交聯(lián)反應形成交聯(lián)網(wǎng)絡結構，增強膠粘劑耐水膠接性能。
[0020] 所述分散介質選擇普通自來水或軟化水。
[0021] 本發(fā)明同時還提供了一種人造板用膠粘劑的制備方法，包括如下步驟： 1) 按照重量配比稱量蛋白粉、乳化劑、變性劑并且使其均勻分散于分散介質中，水浴升 溫至30 °C攪拌20分鐘； 2) 水浴升溫至50°C，加入降粘劑攪拌10分鐘，繼續(xù)升溫至90°C攪拌20分鐘對蛋白酶進 行滅活處理。
[0022] 3)降溫至20°C，加入增強劑，攪拌均勻。
[0023]本發(fā)明的優(yōu)點在于： 1)本發(fā)明采用變性劑、乳化劑、降粘劑共同作用，使大豆蛋白分子從卷曲的大分子舒展 后切斷為短分子鏈蛋白，并且在乳化劑作用下均勻的分散，為后續(xù)增強劑的加入提供了合 適的分子量和大量的反應活性官能團，并且降低了膠粘劑粘度。
[0024] 2)本發(fā)明采用變性劑變性后用氧化單寧增強膠粘劑，使增強劑與大豆蛋白分子相 互作用形成交聯(lián)互穿網(wǎng)絡結構，解決了普通蛋白膠粘劑耐水性差、耐水煮性能差的問題，能 夠滿足人造板用膠粘劑的耐水要求，保證了蛋白膠粘劑的實用性能，并且由本發(fā)明的膠粘 劑制備的膠合板達到國標中Π 類膠合板要求； 3) 本發(fā)明對蛋白粉和氧化單寧為原料改性處理后作為人造板用膠粘劑，不含有游離甲 醛，膠接的人造板不存在甲醛釋放問題，徹底解決了人造板帶來的室內空氣中的甲醛污染 問題； 4) 蛋白粉和單寧為可再生的資源，作為膠粘劑的主要原料，有助于解決常規(guī)人造板膠 粘劑中使用合成化石原料的枯竭問題，符合環(huán)境保護與可持續(xù)發(fā)展原則； 5) 有效利用了農副產品加工剩余物和造紙工業(yè)廢棄物，綜合利用資源，節(jié)約生產成本， 提高了產品的附加值。
[0025]下面結合具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。
【具體實施方式】
[0026] 以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。在不背離本發(fā)明精神 和實質的情況下，對本發(fā)明方法、步驟或條件所作的修改或替換，均屬于本發(fā)明的范圍。
[0027] 若未特別指明，實施例中所用的技術手段為本領域技術人員所熟知的常規(guī)手段。 此外，實施例中所使用的所有各組分原料均為已知的市售產品。
[0028] 本發(fā)明中涉及到的百分號"%"，若未特別說明，食指質量百分比;但溶液的百分比， 除另有規(guī)定外，是指溶液l〇〇ml中含有溶質若干克;液體之間的百分比，是指20 °C時容量的 比例。
[0029] 實施例1 本實施例提供了一種人造板用膠粘劑，所述膠粘劑按以下重量配比進行備料： 軟化水 73 kg 脫脂豆蛋白粉 27 kg 變性劑 1.0kg 降粘劑 0.001kg 乳化劑 〇.5kg 增強劑 7kg 其中，脫脂豆蛋白粉的蛋白含量43%以上(購自匯福糧油有限公司）;變性劑為市售普通 鹽酸胍、降粘劑為木瓜蛋白酶、乳化劑為聚乙烯醇(購自北京化學試劑有限公司，含量99%); 增強劑為自制氧化單寧（固體含量60%，黏度1800mPa. s)。
[0030] 本實施例同時提供了上述膠粘劑的制備方法，具體制備步驟如下： 1)在配有攪拌器的混合器中，加入全部的軟化水、脫脂豆蛋白粉、乳化劑、變性劑，攪拌 均勻，升溫至30 °C攪拌20分鐘。
[0031] 2)升溫至50°C，加入降粘劑攪拌10分鐘，繼續(xù)升溫至90°C攪拌20分鐘對蛋白酶進 行滅活處理。
[0032] 3)降溫至20Γ，加入增強劑，攪拌均勻。
[0033]所得膠粘劑的性能質量指標見表1。
[0034] 實施例2 本實施例提供了一種人造板用膠粘劑，所述膠粘劑按以下重量配比進行備料 自來水 71 kg 脫脂豆蛋白粉 29 kg 變性劑 1.5kg 降粘劑 0.002kg 乳化劑 1.0kg 增強劑 12kg 其中，脫脂豆蛋白粉的蛋白含量43%以上(購自匯福糧油有限公司）；變性劑為市售尿 素、降粘劑為菠蘿蛋白酶、乳化劑為聚丙烯酰胺(購自北京化學試劑有限公司，含量99%);增 強劑為自制氧化單寧（固體含量60%，黏度1800mPa. s)。
[0035] 本實施例所述膠粘劑的制備方法同實施例1，所得膠粘劑的性能質量指標見表1。
[0036] 實施例3 本實施例提供了一種人造板用膠粘劑，所述膠粘劑按以下重量配比進行備料： 軟化水 69 kg 脫脂花生蛋白粉 31 kg 變性劑 1.0kg 降粘劑 0.002kg 乳化劑 1.5kg 增強劑 18kg 其中，脫脂豆蛋白粉的蛋白含量43%以上(購自匯福糧油有限公司）；變性劑為市售尿 素、降粘劑為中性蛋白酶、乳化劑為聚醚酰亞胺(購自北京化學試劑有限公司，含量99%);增 強劑為自制氧化單寧（固體含量60%，黏度1800mPa. s)。
[0037] 本實施例所述膠粘劑的制備方法同實施例1，所得膠粘劑的性能質量指標見表1。
[0038] 實施例4 本實施例提供了一種人造板用膠粘劑，所述膠粘劑按以下重量配比進行備料： 軟化水 67 kg 脫脂花生蛋白粉 33 kg 變性劑 2.0kg 降粘劑 0.003kg 乳化劑 2.0kg 增強劑 20kg 其中，脫脂豆蛋白粉的蛋白含量43%以上(購自匯福糧油有限公司）;變性劑為市售碳酸 鈉、降粘劑為菠蘿蛋白酶、乳化劑為聚醚酰亞胺(購自北京化學試劑有限公司，含量99%);增 強劑為自制氧化單寧（固體含量60%，黏度1800mPa. s)。
[0039] 本實施例所述膠粘劑的制備方法同實施例1，所得膠粘劑的性能質量指標見表1。
[0040] 表1實施例1-4所制備膠粘劑性能指標
對照例1-8 分別與實施例1-4相比，對照組1-4依次為不加入變性劑、降粘劑、乳化劑的膠粘劑。 [0041 ]分別與實施例1-4相比，對照組5-8依次為不加入增強劑的膠粘劑。
[0042] 對照例9 市售的50%固體含量的低游離甲醛含量三聚氰胺改性脲醛樹脂膠粘劑(具體配方為:三 聚氰胺添加量為膠粘劑總重量的10%，摩爾比1.18,尿素分三批加入摩爾比分別為2.1、 1.45、1.18,三聚氰胺隨第二批尿素加入，購自徐州安聯(lián)木業(yè)有限公司） 試驗例 分別采用本發(fā)明實施例1-4和對照例1-9的膠粘劑制造三層400 X 400mm膠合板。
[0043] 楊木單板:含水率干燥到6-14%;厚1.6mm; 單板膠粘劑采用本發(fā)明實施例1-5的產品和對照例1-10的產品。
[0044] 按以下正常工藝制備膠合板： 施膠:芯板雙面施膠，涂膠量為300-460g/m2。
[0045]陳化方式及時間：閉合陳化，10-30分鐘。
[0046] 預壓壓力及時間:預壓30-40分鐘，壓力0.8MPa。
[0047] 熱壓壓力：1 · OMPa，熱壓溫度：110-120°C，熱壓時間：70-90s/mm。
[0048] 按GB/T17657-1999《人造板及飾面人造板理化性能實驗方法》檢測方法對生產的 膠合板產品進行性能檢測，檢測結果見表2。
[0049]表2膠合板甲醛釋放量與膠合強度 實驗結果表明，本發(fā)明無甲醛生物質膠粘劑制造的膠合板的甲醛釋放量都很低(為木 材本體甲醛釋放），添加增強劑的生物質膠粘劑制備的膠合板的膠合強度按II膠合板檢測 在1. lOMPa以上，能達到水煮10小時不開膠，干強度1.2以上，比對照組的提高了50%左右，增
強效果顯著。
[0050] 本發(fā)明無甲醛蛋白膠粘劑使用方便，不必對現(xiàn)有人造板生產設備和工藝做改動， 因此不需要增加設備投資。
[0051] 本發(fā)明制備的膠粘劑可替代含甲醛的常規(guī)膠合板膠粘劑，制備膠合板時的總施膠 量不變，因此使用成本與改性脲醛樹脂膠粘劑相當。因此，本發(fā)明的蛋白膠粘劑具有良好的 應用前景。
[0052] 雖然，上文中已經用一般性說明及具體實施方案對本發(fā)明作了詳盡的描述，但在 本發(fā)明基礎上，可以對之作一些修改或改進，這對本領域技術人員而言是顯而易見的。因 此，在不偏離本發(fā)明精神的基礎上所做的這些修改或改進，均屬于本發(fā)明要求保護的范圍。
【主權項】
1. 一種大豆無醛膠粘劑，其特征在于:包括以下重量份的組分： 脫脂蛋白粉27-33份、降粘劑0.001-0.003份、乳化劑0.5-2.0份、變性劑1 -2份、增強劑 7-20份、分散介質65-73份。2. 根據(jù)權利要求1所述的一種大豆無醛膠粘劑，其特征在于:所述脫脂蛋白粉選自脫脂 豆蛋白粉、脫脂花生蛋白粉、脫脂棉柏粉、脫脂血蛋白粉、脫脂羽毛蛋白粉、脫脂骨蛋白粉中 的一種或幾種。3. 根據(jù)權利要求1所述的一種大豆無醛膠粘劑，其特征在于:所述脫脂蛋白粉的粒徑均 大于150目。4. 根據(jù)權利要求1所述的一種大豆無醛膠粘劑，其特征在于:所述變性劑選自尿素、鹽 酸胍、碳酸鈉中的一種。5. 根據(jù)權利要求1所述的一種大豆無醛膠粘劑，其特征在于:所述降粘劑選自木瓜蛋白 酶、菠蘿蛋白酶、中性蛋白酶中的一種。6. 根據(jù)權利要求1所述的一種大豆無醛膠粘劑，其特征在于:所述乳化劑選自聚丙烯酰 胺、聚乙烯醇、聚醚酰亞胺中的一種。7. 根據(jù)權利要求1所述的一種大豆無醛膠粘劑，其特征在于:所述增強劑為一定條件下 制備的氧化單寧。8. 根據(jù)權利要求7所述的一種大豆無醛膠粘劑，其特征在于，所述增強劑合成工藝為： 將100g單寧溶解在80g水中調節(jié)pH值到7.0,加入氯酸鈉10g，加熱至50°C反應30分鐘，降溫 至30°C備用，制備氧化單寧。9. 根據(jù)權利要求1所述的一種大豆無醛膠粘劑，其特征在于:所述分散介質選擇普通自 來水或軟化水。10. -種如權利要求1-9任意一項所述的人造板用膠粘劑的制備方法，其特征在于，包 括如下步驟： 1) 按照重量配比稱量蛋白粉、乳化劑、變性劑并且使其均勻分散于分散介質中，水浴升 溫至30 °C攪拌20分鐘； 2) 水浴升溫至50 °C，加入降粘劑攪拌10分鐘，繼續(xù)升溫至90 °C攪拌20分鐘對蛋白酶進 行滅活處理； 3) 降溫至20°C，加入增強劑，攪拌均勻。
【文檔編號】C09J11/08GK105969304SQ201610372059
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月31日
【發(fā)明人】高強, 羅晶, 李建章, 陳惠 , 張偉
【申請人】北京林業(yè)大學