一种以纳米酯化纤维素浆液为母体的大豆蛋白胶黏剂及其制备方法技术

技术编号:14550217 阅读:107 留言:0更新日期:2017-02-04 23:19
本发明专利技术公开了一种以纳米酯化纤维素浆液为母体的大豆蛋白胶黏剂,以重量份计,包括以下组份的原料:100份酯化率为5%~20%的纳米酯化纤维素浆液,5~20份大豆分离蛋白,1~5份酯化剂,0.1~1.0份表面活性剂,0.5~2份三聚磷酸钠,0.5~2份尿素,0.1~0.5份防腐剂和0.5~1份乳化剂。本发明专利技术的制备方法:先制备出酯化率为5%~20%的纳米酯化纤维素浆液,再向纳米酯化纤维素浆液中分批次加入大豆分离蛋白和酯化剂,搅拌均匀后加入其它助剂并搅拌均匀,即得到大豆蛋白胶黏剂。本发明专利技术的大豆蛋白胶黏剂胶合强度高、耐水性好。本发明专利技术的制备方法大幅度减少了能耗,降低了劳动强度;同时有效地节约资源、减少污染。

Soybean protein adhesive with nano esterified cellulose slurry as matrix and preparation method thereof

The invention discloses a nano cellulose slurry for esterification of soybean protein adhesive matrix, by weight, the raw material comprises the following components: 100 esterification rate is 5% ~ 20% nm esterified cellulose slurry, 5 to 20 portions of soy protein isolate, 1 to 5 portions of 0.1 to 1 portions of esterifying agent, surface active agent, 0.5 to 2 portions of sodium tripolyphosphate, 0.5 ~ 2 ~ 0.5 urea, 0.1 and 0.5 to 1 portions of preservative emulsifier. The preparation method of the invention: first the preparation of esterification rate is 5% ~ 20% nm esterified cellulose slurry to esterification of cellulose nano slurry added in batches of soybean protein isolate and esterification agent, stirring and adding other additives and evenly stirring to obtain soy protein adhesive. The soy protein adhesive of the invention has high bonding strength and good water resistance. The preparation method of the invention greatly reduces the energy consumption and reduces the labor intensity.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种大豆蛋白胶黏剂及其制备方法,尤其涉及一种以纳米酯化纤维素浆液为母体的大豆蛋白胶黏剂及其制备方法
技术介绍
近年来,人造板的需求量逐年增高,而现阶段用于人造板生产的胶黏剂使用最多的是三醛胶,即脲醛胶、酚醛胶和三聚氰胺醛胶,这3种胶是人造板甲醛含量超标的最主要来源,同时,在加工过程中也可能存在空气、废弃物及水污染等问题,对环境和人类的健康造成了严重威胁。近年来,绿色环保型胶粘剂大豆蛋白胶的使用很好地解决了石油资源紧缺及环境污染等问题,逐渐被重视和推广。大豆蛋白胶是以脱脂豆粉、大豆分离蛋白等为原料,经过改性处理得到的生物基环境友好型胶黏剂,已被应用于胶合板、纤维板和刨花板等人造板的加工制造中。大豆蛋白胶黏剂有来源丰富、无毒无害、可再生等优点,但其也存在着耐水性差、黏接强度低等缺点。为了制备性能良好的大豆蛋白胶黏剂,已经公开了一些方法。在中国专利技术专利申请公开说明书(公开号:CN104497965A)中,公开了一种以脱脂豆粉或者大豆榨油后的豆粕粉为主要原料,通过酸热处理、液化处理、聚酰胺多胺树脂的交联等多种方式最终制备得到一种豆粉含量高、低黏度、适用期长、耐水性好的防水级胶合板制备用大豆蛋白胶黏剂。近年来,纳米纤维素作为一种新型的可再生纳米材料已引起了许多关注,纳米纤维素的直径约在1nm~100nm,可以在水中分散形成稳定的胶体。它不但具有纤维素的基本结构与性能,还具有纳米颗粒的特性,具有良好的宏观量子隧道尺寸效应、表面效应和量子尺寸效应,因其独特的性质使纳米微晶纤维素在造纸、纺织、精细化工等领域得到广泛应用。采用纳米纤维素作为添加剂增强蛋白胶黏剂的相应的性能也有相关研究。在中国专利技术专利申请公开说明书(公开号:CN103013436A)中提出以纳米纤维素作为改性剂增强大豆蛋白胶黏强度,通过加入纳米纤维素改性大豆蛋白胶黏剂使得其获得更好的胶黏强度或耐水性。但该大豆蛋白胶黏剂制备过程中,采用先制备好的微晶纳米纤维素粉末作为原料,一方面,纳米纤维素的制备过程中一般是先得到其纳米纤维素的浆液,含有大量的溶剂,而在将其浓缩干燥的过程需要消耗大量的能量;另一方面,在采用植物纤维制备微晶纳米纤维素干燥过程中对于纳米纤维的形态、性能有较大的影响,引起其量子尺寸效应的降低,添加到大豆蛋白胶黏剂中对胶黏强度的增强作用有限。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足,提供一种具有强度高、耐水性好、稳定性好等优良特性的以纳米酯化纤维素浆液为母体的大豆蛋白胶黏剂,以及能耗低、步骤简单的以纳米酯化纤维素浆液为母体的大豆蛋白胶黏剂的制备方法。为解决上述技术问题,本专利技术提出的技术方案为:一种以纳米酯化纤维素浆液为母体的大豆蛋白胶黏剂,以重量份计,包括以下组份的原料:100份酯化率为5%~20%的纳米酯化纤维素浆液,5~20份大豆分离蛋白,1~5份酯化剂,0.1~1.0份表面活性剂,0.5~2份三聚磷酸钠,0.5~2份尿素,0.1~0.5份防腐剂,0.5~1份乳化剂。其中所述酯化率是指纳米纤维素中羟基酯化的数量占羟基总数的百分比,纳米酯化纤维素和未酯化纳米纤维素形成一定的配比增强大豆蛋白胶黏剂。上述的大豆蛋白胶黏剂,优选的,所述纳米酯化纤维素浆液的固含量为10%~12%。纳米纤维素浆液中纳米纤维素固含量对胶黏强度有一定的影响,若含量太低,则无法最大的发挥其纳米尺寸相应,而含量太高,纳米纤维素浆液中大量存在的氢键导致分子间作用力增大,容易引起团聚现象。上述的大豆蛋白胶黏剂,优选的,所述纳米酯化纤维素浆液中纤维长度为1~100nm的纳米酯化纤维素的质量分数为35%~60%;纤维长度为100~1000nm的纳米酯化纤维素的质量分数为30%~50%;纤维长度为1μm~10mm的纳米酯化纤维素的质量分数为10%~15%。合理的长度分布可以获得最佳的胶黏强度。上述的大豆蛋白胶黏剂,优选的,所述酯化剂为乙酸酐或/和琥珀酸酐;所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠或/和十二烷基苯磺酸钠,二者可与蛋白质分子发生强烈的相互作用,使蛋白质分子形成复合物进入水相。改性后的蛋白质结构伸展,其内部的疏水端向外,从而使疏水性增加,进而增强蛋白胶的耐水性。上述的大豆蛋白胶黏剂,优选的,所述防腐剂选用硼酸丁酯;所述乳化剂选用乳化石蜡。作为一个总的专利技术构思,本专利技术还提供一种上述的大豆蛋白胶黏剂的制备方法,包括以下步骤:(1)称取100份纸浆,加入质量分数为1%~5%氢氧化钠进行预处理,并同时机械研磨1~3h,然后加入1~5份酯化剂继续研磨0.5~1.0h,最后加入100~300份水终止反应,将获得的产物透析至pH=7~9、酯化率为5%~20%的纳米酯化纤维素浆液;(2)取步骤(1)获得的纳米酯化纤维素浆液100份,分批次加入5~20份大豆分离蛋白和1~5份酯化剂,搅拌均匀后加入0.1~1.0份表面活性剂、0.5~2份三聚磷酸钠、0.5~2份尿素、0.1~0.5份防腐剂、0.5~1份乳化剂,在50~70℃下充分搅拌至各组分分散均匀,即得到所述大豆蛋白胶黏剂。上述的制备方法,优选的,所述步骤(2)中,大豆分离蛋白和酯化剂分批次加入的具体步骤为:第一次加入配比中大豆分离蛋白质量的10%~20%和配比中酯化剂质量的20%~30%,在50~70℃下充分搅拌0.5~2h;第二次加入大豆分离蛋白质量的30%~40%和酯化剂质量的40%~50%,在50~70℃下充分搅拌0.5~2h;第三次加入大豆分离蛋白质量的40%~60%和酯化剂质量的20%~30%,在50~70℃下充分搅拌0.5~2h。上述的制备方法,优选的,所述酯化剂为乙酸酐或/和琥珀酸酐,两种不同的酸酐具有不同的空间效应以及引入的相应的基团对于胶黏剂的强度具有很大的影响;所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠或/和十二烷基苯磺酸钠;所述防腐剂为硼酸丁酯;所述乳化剂选用乳化石蜡。上述的制备方法,优选的,所述步骤(1)获得的纳米酯化纤维素浆液的固含量为10%~12%;所述纳米酯化纤维素浆液中纤维长度为1~100nm的纳米酯化纤维素的质量分数为35%~60%;纤维长度为100~1000nm的纳米酯化纤维素的质量分数为30%~50%;纤维长度为1μm~10mm的纳米酯化纤维素的质量分数为10%~15%。上述通过步骤(1)得到的酯化率为5%~20%的纳米酯化纤维浆液,在后续的步骤(2)中纳米纤维素通过进一步酯化,直至酯化率为10%~50%。本专利技术中纳米纤维素及蛋白质经过酯化反应以后,亲水的羟基转化为疏水的酯本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种以纳米酯化纤维素浆液为母体的大豆蛋白胶黏剂,其特征在于,以重量份计,包括以下组份的原料:100份酯化率为5%~20%的纳米酯化纤维素浆液,5~20份大豆分离蛋白,1~5份酯化剂,0.1~1.0份表面活性剂,0.5~2份三聚磷酸钠,0.5~2份尿素,0.1~0.5份防腐剂,0.5~1份乳化剂。

【技术特征摘要】
1.一种以纳米酯化纤维素浆液为母体的大豆蛋白胶黏剂,其特征在于,以重量份计,包
括以下组份的原料:100份酯化率为5%~20%的纳米酯化纤维素浆液,5~20份大豆分离蛋白,
1~5份酯化剂,0.1~1.0份表面活性剂,0.5~2份三聚磷酸钠,0.5~2份尿素,0.1~0.5份防腐
剂,0.5~1份乳化剂。
2.如权利要求1所述的大豆蛋白胶黏剂,其特征在于,所述纳米酯化纤维素浆液的固含
量为10%~12%。
3.如权利要求1所述的大豆蛋白胶黏剂,其特征在于,所述纳米酯化纤维素浆液中纤维
长度为1~100nm的纳米酯化纤维素的质量分数为35%~60%;纤维长度为100~1000nm的
纳米酯化纤维素的质量分数为30%~50%;纤维长度为1μm~10mm的纳米酯化纤维素的质
量分数为10%~15%。
4.如权利要求1所述的大豆蛋白胶黏剂,其特征在于,所述酯化剂为乙酸酐或/和琥珀
酸酐;所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠或/和十二烷基苯磺酸钠。
5.如权利要求1所述的大豆蛋白胶黏剂,其特征在于,所述防腐剂选用硼酸丁酯,所述
乳化剂选用乳化石蜡。
6.一种以纳米酯化纤维素浆液为母体的大豆蛋白胶黏剂的制备方法,其特征在于,包括
以下步骤:
(1)称取100份纸浆,加入质量分数为1%~5%的氢氧化钠进行预处理,并同时机械研
磨1~3h,然后加入1~5份酯化剂继续研磨0.5~1.0h,最后加入100~300份水终止反应,将
获得的产物透析至pH=7~9、酯化率为5%~20%的纳米酯化纤维素...

【专利技术属性】
技术研发人员:黄自知胡云楚袁利萍冯斯宇卿彦吴义强
申请(专利权)人:中南林业科技大学
类型:发明
国别省市:湖南;43

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