專利名稱：一種耐水型大豆蛋白膠粘劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及大豆蛋白膠粘劑的制備方法，特別是一種耐水型大豆膠粘劑的制備方 法，該大豆蛋白膠粘劑主要用在木材膠合板生產(chǎn)和家具制造上，屬于木材膠粘劑技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
大豆基膠粘劑的研究始于1923年，由于以石化產(chǎn)品為原料的合成樹(shù)脂膠粘劑具 有更好的粘接性能和耐水性能，故大豆基膠粘劑曾一度被取代。近年來(lái)，隨著膠粘劑市場(chǎng)的 不斷擴(kuò)大，全球石油資源的有限性和環(huán)境污染等問(wèn)題逐漸引起人們的重視；而合成樹(shù)脂膠 粘劑因含有甲醛、苯酚等有毒物質(zhì)，在生產(chǎn)、運(yùn)輸和使用過(guò)程中會(huì)對(duì)環(huán)境和人體健康造成極 大的危害。因此，膠粘劑行業(yè)必須考慮使用可再生的、環(huán)境友好型膠粘劑。由此使得對(duì)環(huán)境 無(wú)害而又可再生的植物蛋白膠粘劑日益受到人們的重視和青睞。由于大豆蛋白(SPI)具有 原料來(lái)源廣、可再生性強(qiáng)、反應(yīng)活性高等特點(diǎn)，所以植物蛋白膠粘劑的研究主要集中在大豆 蛋白方面。相應(yīng)地，一些大豆基膠粘劑的表征方法也隨之產(chǎn)生，為人們充分研究和應(yīng)用大豆 基膠粘劑提供了較好的條件。但大豆蛋白自身?yè)碛兄T多親水基團(tuán)，由其制備的膠粘劑耐水 性較差，在水性環(huán)境下膠合強(qiáng)度較低，從而局限了其在更廣大范圍內(nèi)的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服上述大豆膠粘劑耐水膠合強(qiáng)度低這方面的不足，解決 大豆蛋白膠粘劑的耐水膠合性能差的問(wèn)題，而提供一種具有較強(qiáng)耐水膠合強(qiáng)度的大豆蛋 白-環(huán)氧體系的大豆蛋白膠粘劑。本發(fā)明涉及的的耐水型大豆蛋白膠粘劑的制備方法分兩步制得。第一步，改性大 豆蛋白乳液的制備將大豆蛋白水溶液置于帶有高速剪切分散裝置的反應(yīng)燒瓶中，加入改 性劑脲、表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉及還原劑2-巰基乙醇，室溫條件下，利用高剪切分 散作用使各組分充分均勻混合、反應(yīng)1 3小時(shí)后，制得改性的大豆蛋白乳液。第二步，大 豆蛋白-環(huán)氧復(fù)配體系的大豆蛋白膠粘劑的制備往第一步制得的改性大豆蛋白乳液中加 入相容劑丙三醇，然后再加入環(huán)氧樹(shù)脂及固化劑六水合三乙烯二胺，混勻后，在40 80°C 下反應(yīng)1 3小時(shí)，最終制得一種具有良好耐水膠合強(qiáng)度的大豆蛋白膠粘劑。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明把化學(xué)改性與共混改性結(jié)合起來(lái)對(duì)大豆蛋白進(jìn)行改性， 大大提高了大豆蛋白膠粘劑的耐水膠合性能，同時(shí)由于環(huán)氧樹(shù)脂很難被微生物降解，因而 制得的大豆蛋白-環(huán)氧體系的耐水型大豆蛋白膠粘劑具有一定的防腐性能。本發(fā)明制造的 大豆蛋白膠粘劑可以應(yīng)用于膠合板、纖維板及刨花板等人造板的生產(chǎn)，無(wú)甲醛釋放，具有較 高的耐水性，屬環(huán)保型膠粘劑。一種耐水型大豆蛋白膠粘劑的制作方法如下(1)將15 20重量份的大豆蛋白和150重量份的水加入到反應(yīng)容器中，其中水為 溶劑，再依次加入0. 1 0. 6重量份的脲，0. 5 4重量份的十二烷基苯磺酸鈉及0. 2 0. 8 重量份的2-巰基乙醇，室溫條件下，利用高剪切分散作用使各組分充分均勻混合、反應(yīng)，制得大豆蛋白乳液；(2)待上述過(guò)程持續(xù)1 3小時(shí)后，往上述容器中加入0. 2 1重量份的丙三醇， 攪拌3 5min，丙三醇的作用是確保大豆蛋白乳液與后續(xù)加入的環(huán)氧樹(shù)脂間相容性更好；(3)往反應(yīng)容器中，再依次加入5 20重量份的環(huán)氧樹(shù)脂及0. 2 1重量份的六 水合三乙烯二胺，混勻后，在40 80°C下反應(yīng)1 3小時(shí)，制備出耐水型大豆蛋白膠粘劑。本發(fā)明中所述的大豆蛋白選用大豆粉、大豆分離蛋白或低溫豆粕中的一種。本發(fā)明中所述的環(huán)氧樹(shù)脂為E51或E44環(huán)氧樹(shù)脂中的一種。本發(fā)明制備得到的耐水型大豆蛋白膠粘劑的創(chuàng)新之處在于以可再生資源——大 豆蛋白為原料，選用水相作為溶劑，選用脲、十二烷基苯磺酸鈉及2-巰基乙醇對(duì)大豆蛋白 同時(shí)進(jìn)行改性，破壞其中的氫鍵、二硫鍵，使多肽鏈充分舒展，使其疏水性基團(tuán)外露，然后與 環(huán)氧樹(shù)脂共混，改善大豆膠粘劑的耐水膠合強(qiáng)度，且為了增強(qiáng)大豆蛋白乳液與環(huán)氧樹(shù)脂間 的相容性，使用丙三醇對(duì)兩者進(jìn)行增容，同時(shí)選擇六水合三乙烯二胺作為固化劑，有效加快 了大豆膠粘劑的固化速度，所得膠粘劑具有優(yōu)良的耐水膠合強(qiáng)度，且由于使用了較多的水 做溶劑，使得膠粘劑的成本得到有效控制，得到了具有產(chǎn)業(yè)化價(jià)值的大豆蛋白的深加工產(chǎn) 品，提高了大豆蛋白的附加值。本發(fā)明(1)合成得到了耐水膠合性能優(yōu)良的大豆蛋白膠粘劑；(2)發(fā)明出一種環(huán)氧樹(shù)脂改性大豆蛋白膠粘劑的制作方法，且使用丙三醇對(duì)兩者 進(jìn)行增容，使得整個(gè)膠粘劑體系更加均相、穩(wěn)定，使用六水合三乙烯二胺作為固化劑，使得 大豆膠粘劑的固化速度得到明顯提高；(3)選用水做溶劑，大幅度降低大豆蛋白及環(huán)氧樹(shù)脂的使用量，膠粘劑成本因此而 大幅度降低，更具有使用價(jià)值；(4)膠粘劑不會(huì)產(chǎn)生甲醛、苯酚等有毒有害的物質(zhì)，膠黏劑在使用過(guò)程中環(huán)保、衛(wèi) 生，可應(yīng)用于木材膠合板、刨花板、纖維板等領(lǐng)域。
具體實(shí)施例方式以下的具體實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步說(shuō)明，而不是限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例1 (1)將15g的大豆分離蛋白和150g的水加入到反應(yīng)容器中，其中水為溶劑，再依次 加入0. Ig的脲，0. 5g的十二烷基苯磺酸鈉及0. 2g的2-巰基乙醇，室溫條件下，利用高剪切 分散作用使各組分充分均勻混合、反應(yīng)，制得大豆蛋白乳液；(2)待上述過(guò)程持續(xù)1小時(shí)后，往上述容器中加入0. 2g的丙三醇，攪拌攪拌3min， 丙三醇的作用是確保大豆蛋白乳液與后續(xù)加入的環(huán)氧樹(shù)脂間相容性更好；(3)往反應(yīng)容器中，再依次加入5g的E51型環(huán)氧樹(shù)脂及0. 2g的六水合三乙烯二 胺，混勻后，在40°C下反應(yīng)1小時(shí)，制備出耐水型大豆蛋白膠粘劑。經(jīng)檢測(cè)膠粘劑固含量為30. 2%，在楊木單板表面的接觸角為42°，用旋轉(zhuǎn)粘度 計(jì)測(cè)得粘度為192mPa*S，膠粘劑粘接楊木單板的耐水膠合強(qiáng)度(63°C，3h)為1.385MPa，數(shù) 值上明顯超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T9846. 3規(guī)定的值(0. 7MPa)。實(shí)施例2
(1)將20g的大豆粉和150g的水加入到反應(yīng)容器中，其中水為溶劑，再依次加入 0. 6g的脲，4g的十二烷基苯磺酸鈉及0. Sg的2-巰基乙醇，室溫條件下，利用高剪切分散作 用使各組分充分均勻混合、反應(yīng)，制得大豆蛋白乳液；(2)待上述過(guò)程持續(xù)3小時(shí)后，往上述容器中加入Ig的丙三醇，攪拌攪拌5min，丙 三醇的作用是確保大豆蛋白乳液與后續(xù)加入的環(huán)氧樹(shù)脂間相容性更好；(3)往反應(yīng)容器中，再依次加入20g的E44型環(huán)氧樹(shù)脂及Ig的六水合三乙烯二胺， 混勻后，在80°C下反應(yīng)3小時(shí)，制備出耐水型大豆蛋白膠粘劑。經(jīng)檢測(cè)膠粘劑固含量為37. 4%，在楊木單板表面的接觸角為52°，用旋轉(zhuǎn)粘度 計(jì)測(cè)得粘度為273mPa*S，膠粘劑粘接楊木單板的耐水膠合強(qiáng)度(63°C，3h)為1.631MPa，數(shù) 值上明顯超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T9846. 3規(guī)定的值(0. 7MPa)。實(shí)施例3 (1)將17. 5g的低溫豆粕和150g的水加入到反應(yīng)容器中，其中水為溶劑，再依次加 入0. 35g的脲，2. 25g的十二烷基苯磺酸鈉及0. 5g的2-巰基乙醇，室溫條件下，利用高剪切 分散作用使各組分充分均勻混合、反應(yīng)，制得大豆蛋白乳液；(2)待上述過(guò)程持續(xù)2小時(shí)后，往上述容器中加入0.6g的丙三醇，攪拌攪拌4min， 丙三醇的作用是確保大豆蛋白乳液與后續(xù)加入的環(huán)氧樹(shù)脂間相容性更好；(3)往反應(yīng)容器中，再依次加入12. 5g的E51型環(huán)氧樹(shù)脂及0. 6g的六水合三乙烯 二胺，混勻后，在60°C下反應(yīng)2小時(shí)，制備出耐水型大豆蛋白膠粘劑。經(jīng)檢測(cè)膠粘劑固含量為35. 3%，在楊木單板表面的接觸角為47°，用旋轉(zhuǎn)粘度 計(jì)測(cè)得粘度為233mPa*S，膠粘劑粘接楊木單板的耐水膠合強(qiáng)度(63°C，3h)為1.654MPa，數(shù) 值上明顯超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T9846. 3規(guī)定的值(0. 7MPa)。實(shí)施例4 (1)將15g的大豆分離蛋白和150g的水加入到反應(yīng)容器中，其中水為溶劑，再依次 加入0. 35g的脲，4g的十二烷基苯磺酸鈉及0. 2g的2-巰基乙醇，室溫條件下，利用高剪切 分散作用使各組分充分均勻混合、反應(yīng)，制得大豆蛋白乳液；(2)待上述過(guò)程持續(xù)2小時(shí)后，往上述容器中加入0. 6g的丙三醇，攪拌攪拌5min， 丙三醇的作用是確保大豆蛋白乳液與后續(xù)加入的環(huán)氧樹(shù)脂間相容性更好；(3)往反應(yīng)容器中，再依次加入5g的E44型環(huán)氧樹(shù)脂及0. 6g的六水合三乙烯二 胺，混勻后，在80°C下反應(yīng)1小時(shí)，制備出耐水型大豆蛋白膠粘劑。經(jīng)檢測(cè)膠粘劑固含量為29. 8%，在楊木單板表面的接觸角為41°，用旋轉(zhuǎn)粘度 計(jì)測(cè)得粘度為175mPa*S，膠粘劑粘接楊木單板的耐水膠合強(qiáng)度(63°C，3h)為1.402MPa，數(shù) 值上明顯超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T9846. 3規(guī)定的值(0. 7MPa)。實(shí)施例5 (1)將17. 5g的大豆粉和150g的水加入到反應(yīng)容器中，其中水為溶劑，再依次加入 0. 6g的脲，0. 5g的十二烷基苯磺酸鈉及0. 5g的2-巰基乙醇，室溫條件下，利用高剪切分散 作用使各組分充分均勻混合、反應(yīng)，制得大豆蛋白乳液；(2)待上述過(guò)程持續(xù)3小時(shí)后，往上述容器中加入0.2g的丙三醇，攪拌攪拌4min， 丙三醇的作用是確保大豆蛋白乳液與后續(xù)加入的環(huán)氧樹(shù)脂間相容性更好；(3)往反應(yīng)容器中，再依次加入20g的E51型環(huán)氧樹(shù)脂及0. 6g的六水合三乙烯二胺，混勻后，在40°C下反應(yīng)3小時(shí)，制備出耐水型大豆蛋白膠粘劑。經(jīng)檢測(cè)膠粘劑固含量為38. 9%，在楊木單板表面的接觸角為50°，用旋轉(zhuǎn)粘度 計(jì)測(cè)得粘度為243mPa*S，膠粘劑粘接楊木單板的耐水膠合強(qiáng)度(63°C，3h)為1.588MPa，數(shù) 值上明顯超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T9846. 3規(guī)定的值(0. 7MPa)。實(shí)施例6 (1)將20g的低溫豆粕和150g的水加入到反應(yīng)容器中，其中水為溶劑，再依次加入 0. Ig的脲，2. 25g的十二烷基苯磺酸鈉及0. Sg的2-巰基乙醇，室溫條件下，利用高剪切分 散作用使各組分充分均勻混合、反應(yīng)，制得大豆蛋白乳液；(2)待上述過(guò)程持續(xù)1小時(shí)后，往上述容器中加入0. 6g的丙三醇，攪拌攪拌5min， 丙三醇的作用是確保大豆蛋白乳液與后續(xù)加入的環(huán)氧樹(shù)脂間相容性更好；(3)往反應(yīng)容器中，再依次加入5g的E44型環(huán)氧樹(shù)脂及0. 6g的六水合三乙烯二 胺，混勻后，在80°C下反應(yīng)1小時(shí)，制備出耐水型大豆蛋白膠粘劑。經(jīng)檢測(cè)膠粘劑固含量為34. 6%，在楊木單板表面的接觸角為46°，用旋轉(zhuǎn)粘度 計(jì)測(cè)得粘度為219mPa·S，膠粘劑粘接楊木單板的耐水膠合強(qiáng)度(63°C，3h)為1.319MPa，數(shù) 值上明顯超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T9846. 3規(guī)定的值(0. 7MPa)。實(shí)施例7 (1)將20g的大豆分離蛋白和150g的水加入到反應(yīng)容器中，其中水為溶劑，再依次 加入0. 35g的脲，4g的十二烷基苯磺酸鈉及0. 6g的2-巰基乙醇，室溫條件下，利用高剪切 分散作用使各組分充分均勻混合、反應(yīng)，制得大豆蛋白乳液；(2)待上述過(guò)程持續(xù)2小時(shí)后，往上述容器中加入0.6g的丙三醇，攪拌攪拌4min， 丙三醇的作用是確保大豆蛋白乳液與后續(xù)加入的環(huán)氧樹(shù)脂間相容性更好；(3)往反應(yīng)容器中，再依次加入12. 5g的E51型環(huán)氧樹(shù)脂及0. 6g的六水合三乙烯 二胺，混勻后，在80°C下反應(yīng)3小時(shí)，制備出耐水型大豆蛋白膠粘劑。經(jīng)檢測(cè)膠粘劑固含量為37. 1%，在楊木單板表面的接觸角為39°，用旋轉(zhuǎn)粘度 計(jì)測(cè)得粘度為242mPa*S，膠粘劑粘接楊木單板的耐水膠合強(qiáng)度(63°C，3h)為1.243MPa，數(shù) 值上明顯超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T9846. 3規(guī)定的值(0. 7MPa)。實(shí)施例8 (1)將17. 5g的大豆粉和150g的水加入到反應(yīng)容器中，其中水為溶劑，再依次加入 0. 35g的脲，0. 5g的十二烷基苯磺酸鈉及0. 5g的2-巰基乙醇，室溫條件下，利用高剪切分 散作用使各組分充分均勻混合、反應(yīng)，制得大豆蛋白乳液；(2)待上述過(guò)程持續(xù)3小時(shí)后，往上述容器中加入Ig的丙三醇，攪拌攪拌5min，丙 三醇的作用是確保大豆蛋白乳液與后續(xù)加入的環(huán)氧樹(shù)脂間相容性更好；(3)往反應(yīng)容器中，再依次加入12. 5g的E44型環(huán)氧樹(shù)脂及0. 6g的六水合三乙烯 二胺，混勻后，在40°C下反應(yīng)3小時(shí)，制備出耐水型大豆蛋白膠粘劑。經(jīng)檢測(cè)膠粘劑固含量為31. 8%，在楊木單板表面的接觸角為53°，用旋轉(zhuǎn)粘度 計(jì)測(cè)得粘度為234mPa*S，膠粘劑粘接楊木單板的耐水膠合強(qiáng)度(63°C，3h)為1.516MPa，數(shù) 值上明顯超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T9846. 3規(guī)定的值(0. 7MPa)。實(shí)施例9 (1)將18g的低溫豆粕和150g的水加入到反應(yīng)容器中，其中水為溶劑，再依次加入0. 4g的脲，3g的十二烷基苯磺酸鈉及0. 6g的2-巰基乙醇，室溫條件下，利用高剪切分散作 用使各組分充分均勻混合、反應(yīng)，制得大豆蛋白乳液；(2)待上述過(guò)程持續(xù)2. 5小時(shí)后，往上述容器中加入0. 7g的丙三醇，攪拌攪拌 3. 5min，丙三醇的作用是確保大豆蛋白乳液與后續(xù)加入的環(huán)氧樹(shù)脂間相容性更好；(3)往反應(yīng)容器中，再依次加入IOg的E51型環(huán)氧樹(shù)脂及0. 4g的六水合三乙烯二 胺，混勻后，在60°C下反應(yīng)2小時(shí)，制備出耐水型大豆蛋白膠粘劑。經(jīng)檢測(cè)膠粘劑固含量為34. 6%，在楊木單板表面的接觸角為47°，用旋轉(zhuǎn)粘度 計(jì)測(cè)得粘度為238mPa*S，膠粘劑粘接楊木單板的耐水膠合強(qiáng)度(63°C，3h)為1.435MPa，數(shù) 值上明顯超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T9846. 3規(guī)定的值(0. 7MPa)。
權(quán)利要求
1.一種耐水型大豆蛋白膠粘劑的制備方法，其特征是(1)將15 20重量份的大豆蛋白和150重量份的水加入到反應(yīng)容器中，其中水為溶 劑，再依次加入0. 1 0. 6重量份的脲，0. 5 4重量份的十二烷基苯磺酸鈉及0. 2 0. 8 重量份的2-巰基乙醇，室溫條件下，利用高剪切分散作用使各組分充分均勻混合、反應(yīng)，制 得大豆蛋白乳液；(2)待上述過(guò)程持續(xù)1 3小時(shí)后，往上述容器中加入0.2 1重量份的丙三醇，攪拌 攪拌3 5min，丙三醇的作用是確保大豆蛋白乳液與后續(xù)加入的環(huán)氧樹(shù)脂間相容性更好；(3)往反應(yīng)容器中，再依次加入5 20重量份的環(huán)氧樹(shù)脂及0.2 1重量份的六水合 三乙烯二胺，混勻后，在40 80°C下反應(yīng)1 3小時(shí)，制備出耐水型大豆蛋白膠粘劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐水型大豆蛋白膠粘劑的制備方法，其特征在于所述的 大豆蛋白選用大豆粉、大豆分離蛋白或低溫豆粕中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐水型大豆蛋白膠粘劑的制備方法，其特征在于所述的 環(huán)氧樹(shù)脂為E51或E44環(huán)氧樹(shù)脂中的一種。
全文摘要
本發(fā)明涉及的是一種耐水型大豆蛋白膠粘劑的制備方法。將大豆蛋白和水加入到反應(yīng)容器中，其中水為溶劑，再依次加入脲、十二烷基苯磺酸鈉及2-巰基乙醇，室溫條件下，利用高剪切分散作用使各組分充分均勻混合、反應(yīng)，制得大豆蛋白乳液；然后加入丙三醇，增強(qiáng)大豆蛋白乳液與后續(xù)加入的環(huán)氧樹(shù)脂間的相容性；往反應(yīng)容器中，再依次加入環(huán)氧樹(shù)脂及固化劑六水合三乙烯二胺，混勻后，在40～80℃下反應(yīng)，制備出耐水型大豆蛋白膠粘劑。本發(fā)明合成得到了耐水膠合性能優(yōu)良的大豆蛋白膠粘劑；該膠粘劑不會(huì)產(chǎn)生甲醛、苯酚等有毒有害的物質(zhì)，膠黏劑在使用過(guò)程中環(huán)保、衛(wèi)生，可應(yīng)用于木材膠合板、刨花板、纖維板等領(lǐng)域。
文檔編號(hào)C09J189/00GK102002338SQ20101055048
公開(kāi)日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2010年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月19日
發(fā)明者徐菡芳, 王考將, 雷文 申請(qǐng)人:南京林業(yè)大學(xué)