高涂布预压性植物蛋白胶黏剂及其制备方法与应用

喷涂装置;染料;涂料;抛光剂;天然树脂;黏合剂装置的制造及其制作,应用技术1.本发明涉及生物质胶黏剂、高分子材料技术领域，具体地说，涉及一种高涂布预压性植物蛋白胶黏剂及其制备方法与应用。背景技术：2.近年来，我国人造板年产量约3亿立方米，广泛应用于室内装饰和家具制造中。人造板胶黏剂的消耗量约1500万吨，其中以合成原料为“醛类”树脂胶黏剂及其改性产品(脲醛树脂、酚醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂)为主，占人造板用胶黏剂的90％以上，带来人居环境甲醛污染问题。植物蛋白胶黏剂因其原料丰富、可再生、安全环保等优点成为世界木材工业研究焦点，是人造板工业中最有希望大规模替代“醛类”树脂生产绿色环保木制品的胶黏剂。交联改性常被用于提高传统植物蛋白胶黏剂的耐水性，已被广泛用于实际生产，但交联改性后的胶黏剂与木材粘附界面相互作用弱，导致其预压性低，涂布均匀性差，固化胶层分布不均匀，且不具有抗菌防霉的特性，使得植物蛋白胶黏剂胶接胶合板稳定性差、产品机械加工性能差，限制其规模化工业应用。技术实现要素：3.本发明的目的是提供一种新型的高涂布预压性植物蛋白胶黏剂及其制备方法与应用。4.本发明人受到拓扑粘附的启发，在植物蛋白胶黏剂体系中构建分子拓扑结构以增强植物蛋白胶黏剂与木材界面粘附性能，有助于在保持植物蛋白胶黏剂胶接性能的同时解决胶黏剂涂布预压性差、胶接不稳定的问题，同时拓展胶黏剂功能性。5.为了实现本发明目的，第一方面，本发明提供一种高涂布预压性植物蛋白胶黏剂，所述胶黏剂是将植物蛋白和交联剂均匀分散在去离子水(分散介质)中得到溶液i，再将漆酚-丙烯酰胺共聚物均匀分散在溶液i中得到溶液ii，最后将纳米羟基磷灰石均匀分散在溶液ii中得到的植物蛋白胶黏剂。6.以质量份计，各组分用量如下：植物蛋白15份、交联剂1-3份，去离子水53-85份、漆酚-丙烯酰胺共聚物7-21份和纳米羟基磷灰石1-3份。7.所述漆酚-丙烯酰胺共聚物的制备方法如下：8.(1)将1-3g十二烷基硫酸钠和2-4g漆酚与30ml水混合，在室温下10000-20000rpm乳化分散5-10min；9.(2)将15g丙烯酰胺、0.06g n,n′‑亚甲基双丙烯酰胺和1g过硫酸铵溶解于上述分散体系中，25℃搅拌均匀即得。10.图1为本发明通过atr-ftir表征漆酚-丙烯酰胺共聚物的结构。其中，u：漆酚，puam：漆酚-丙烯酰胺共聚物。11.所述植物蛋白为水溶性大豆、花生、棉籽分离蛋白单独使用或混合使用。所述植物蛋白的粒径小于200目，蛋白质量百分含量高于90％。12.所述交联剂可选自聚酰胺环氧氯丙烷、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、三缩水甘油胺等中的至少一种。13.第二方面，本发明提供所述胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：14.(1)按照质量配比称量各组分，将植物蛋白和聚酰胺环氧氯丙烷均匀分散在去离子水中，得到溶液i；15.(2)将漆酚-丙烯酰胺共聚物均匀分散在溶液i中，室温下搅拌15-20min，得到溶液ii；16.(3)将纳米羟基磷灰石均匀分散在溶液ii中，室温下搅拌15-20min，即得。17.图2为本发明制备的植物蛋白胶粘剂的扫描电镜图。从微观扫描电镜结果可以看出，本发明制备的植物蛋白胶粘剂具有致密的交联结构，改善了其耐水胶接性能。18.图3为本发明制备的植物蛋白胶粘剂的涂布性能图。19.第三方面，本发明提供所述胶黏剂在人造板加工中的应用。20.借由上述技术方案，本发明至少具有下列优点及有益效果：21.(一)本发明采用自由基聚合制备得到漆酚-丙烯酰胺共聚物，简单高效，其与植物蛋白网络形成拓扑缠结，与纳米羟基磷灰石形成离子键，协同纳米羟基磷灰石的物理增强作用提高了胶黏剂的内聚力。从微观扫描电镜结果可以看出，本发明制备的植物蛋白胶粘剂具有致密的交联结构，改善了其耐水胶接性能。22.(二)本发明制备的漆酚-丙烯酰胺共聚物具有大量的邻苯二酚基团，赋予了胶黏剂优异的初粘性和界面相互作用，使胶黏剂具有优异的涂布性能和预压性，并且固化后可以有效提高胶黏剂与木材界面结合力。23.(三)本发明制备的漆酚-丙烯酰胺共聚物赋予胶黏剂抗菌性和防霉性，并且协同纳米羟基磷灰石赋予胶黏剂阻燃性。24.(四)本发明制备的植物蛋白胶黏剂绿色环保，无有害物质释放物，性能好，进一步拓展了植物蛋白胶黏剂的实际应用范围。25.(五)本发明制备的植物蛋白胶黏剂涂布性能好，预压性高，耐水胶接性能高，防霉、抗菌、阻燃，制备的胶合板能够满足人造板实际应用的要求。附图说明26.图1为本发明通过atr-ftir表征漆酚-丙烯酰胺共聚物的结构。其中，u：漆酚，puam：漆酚-丙烯酰胺共聚物。27.图2为本发明制备的植物蛋白胶粘剂的扫描电镜图。28.图3为本发明制备的植物蛋白胶粘剂的涂布性能图。具体实施方式29.以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所用原料均为市售商品。30.本发明中涉及到的百分号“％”，若未特别说明，指质量百分比；但溶液的百分比，除另有规定外，是指溶液100ml中含有溶质若干克；液体之间的百分比，是指25℃时容量的比例。31.以下实施例中使用的植物蛋白为大豆分离蛋白，购自山东山松大豆蛋白有限公司，粒径为200目，蛋白质量百分含量为90％。32.交联剂聚酰胺环氧氯丙烷购自山东天成化工有限公司，ph值约为4.5，固含量为12.0wt％左右。33.纳米羟基磷灰石购自天津希恩思生化科技有限公司。34.所用分散介质为去离子水。35.实施例1高涂布预压性植物蛋白胶黏剂的制备方法36.本实施例提供一种涂布性能、预压性优异的多功能植物蛋白胶黏剂的制备方法，所述植物蛋白胶黏剂按以下重量配比进行备料：[0037][0038]所述植物蛋白胶黏剂的制备方法如下：[0039](1)按照重量配比称量各组分，将大豆分离蛋白和交联剂聚酰胺环氧氯丙烷分散在去离子水(分散介质)中搅拌均匀。[0040](2)将漆酚-丙烯酰胺共聚物均匀分散在步骤(1)的体系中得到的分散液，25℃搅拌15min。[0041](3)将纳米羟基磷灰石均匀分散在步骤(2)的体系中得到的分散液，25℃搅拌15min，得到大豆蛋白胶黏剂。[0042]其中，漆酚-丙烯酰胺共聚物的制备方法如下：[0043](1)将1g十二烷基硫酸钠和2g漆酚与30ml水混合，在25℃下20000rpm乳化分散8min；[0044](2)将15g丙烯酰胺、0.06g n,n′‑亚甲基双丙烯酰胺和1g过硫酸铵溶解于上述分散体系中，25℃搅拌均匀即得。[0045]实施例2[0046]本实施例提供一种涂布性能、预压性优异的多功能植物蛋白胶黏剂的制备方法，所述植物蛋白胶黏剂按以下重量配比进行备料：[0047][0048]所述植物蛋白胶黏剂的制备方法同实施例1中所述。[0049]漆酚-丙烯酰胺共聚物的制备方法如下：[0050](1)将2g十二烷基硫酸钠和3g漆酚与30ml水混合，在25℃下15000rpm乳化分散10min；[0051](2)将16g丙烯酰胺、0.07g n,n′‑亚甲基双丙烯酰胺和0.8g过硫酸铵溶解于上述分散体系中，25℃搅拌均匀即得。[0052]对比例1-4：[0053]对比例1为大豆分离蛋白15g和分散介质85g均匀混合；对比例2为大豆分离蛋白15g、分散介质70g、交联剂聚酰胺环氧氯丙烷15g均匀混合；对比例3为大豆分离蛋白15g、分散介质66g、交联剂聚酰胺环氧氯丙烷15g、丙烯酰胺4g、过硫酸铵0.2g、n,n′‑亚甲基双丙烯酰胺0.06g在25℃均匀混合制备而成)，上述药品均购自天津希恩思生化科技有限公司。对比例4为酚/醛摩尔比为1.01的三聚氰胺改性脲醛树脂(e0级)购自山东千森木业有限公司。[0054]试验例：[0055](1)分别采用本发明实施例1-2和对比例1-4的胶黏剂制备三层胶合板进行胶合强度测试。[0056]杨木单板：含水率干燥到12％；尺寸40cm×40cm×0.15cm。[0057]按以下工艺进行制备：[0058]施胶：涂胶量为180g/m2。[0059]加工三层胶合板的工艺条件：压力1mpa，温度120℃，时间6min。[0060]按照gb/t17657-1999《人造板及饰面人造板理化性能实验方法》检测方法对横拼材产品进行性能检测。[0061](2)分别采用本发明实施例1-2和对比例1-4的胶黏剂制备三层胶合板进行预压性测试。[0062]按以下工艺进行制备：[0063]施胶：涂胶量为180g/m2。[0064]加工三层胶合板的工艺条件：压力1mpa，温度25℃，时间1h。[0065](3)分别采用本发明实施例1-2和对比例1-4的胶黏剂进行防霉测试。[0066]将15g合成粘合剂转移到培养皿中，然后储存在相对湿度为50％，温度为30℃的恒温恒湿箱中。[0067]分别采用本发明实施例1-2和对比例1-4的胶黏剂进行对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白色念珠菌的抗菌活性测试。[0068]上述测试结果见表1。[0069]表1植物蛋白胶黏剂的综合性能[0070][0071]以上试验结果表明，本发明植物蛋白胶相比醛类胶粘剂具有低甲醛释放量。此外，本发明植物蛋白胶粘剂涂布性能好、预压胶合强度高，是由于漆酚-丙烯酰胺共聚物上带有大量的邻苯二酚基团，与植物蛋白网络形成拓扑缠结后有效地提高了胶粘剂的内聚力，同时赋予胶粘剂优异的初粘性，增强了胶粘剂与木材之间的界面相互作用。将胶粘剂应用于胶合板中，胶合板的耐水胶合强度按ii类胶合板要求检测可达1.22mpa，干强度可达2.41mpa，符合ii类胶合板标准要求(≥0.7mpa)。由于漆酚的自身特性，赋予了胶粘剂优异的抗菌、防霉性。[0072]虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之做一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。









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