一种改性植物蛋白胶黏剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种改性植物蛋白胶黏剂，其主要改进之处为，采用植物蛋白粕作为胶黏剂的主体，并在其中添加多巴胺改性的聚丙烯加强蛋白胶黏剂的粘结性能，并通过优化用量，得到一种环保的改性蛋白胶黏剂。本发明专利技术制备的单板类人造板改性植物蛋白胶黏剂主要成分是植物蛋白粕，具有粘度低、固含量高，胶层韧性佳，能大量供应的优势，且胶接的胶合板无甲醛释放，彻底解决人造板带来的室内空气甲醛污染问题。

A modified vegetable protein adhesive and its preparation method

The invention provides a modified plant protein adhesive. The main improvement is that the plant protein meal is used as the main body of the adhesive, and the adhesive property of the modified polypropylene reinforced protein adhesive is added in it, and a kind of environmental modified protein adhesive is obtained by optimizing the dosage. The main component of the veneer artificial board modified plant protein adhesive prepared by the invention is plant protein meal, which has the advantages of low viscosity, high solid content, good toughness of the glue layer and can be supplied in large quantities, and the glued plywood is released without formaldehyde, and thoroughly solves the problem of indoor air formaldehyde pollution caused by wood-based panel.

【技术实现步骤摘要】
一种改性植物蛋白胶黏剂及其制备方法
本专利技术属于木材胶黏剂领域，具体涉及一种基于植物蛋白的胶黏剂，及其制备方法。
技术介绍
木材用胶黏剂消耗量持续增大，醛类胶黏剂仍占木材胶黏剂主导地位。但醛类胶黏剂存在严重的环境危害，醛类胶黏剂及其木材制品在生产和使用过程中会释放甲醛、酚类等有毒气体，造成环境污染，威胁人类健康。此外，生产醛类胶黏剂所用原料均来自于石油等非可再生资源，随着化石资源的逐渐枯竭以及人们环保意识的增强，研究和开发可再生、环境友好、适用性强的木材胶黏剂是木材行业面临的一个重要问题。考虑到植物蛋白是一类生物可再生资源，具有丰富的来源。其中，大豆蛋白价格低廉，并且，其制备的大豆蛋白基胶黏剂在生产、运输上的环保性与应用便利性，显示出较大的发展潜力。大豆蛋白的氨基酸侧链丰富，可与亲水性或疏水性官能团发生相互作用，因此，大豆蛋白基胶黏剂作为一种生物质胶黏剂，既能减少环境污染，又能高效的利用资源，响应了全球可持续发展战略，已逐渐成为研究的热点。但是，大豆蛋白作为一种应用材料，其多级结构导致分子间的结合力弱、力学性能低，一定程度上限制了其应用。聚丙烯纤维(PP纤维)可作为基体增强相，有效提高复合材料力学性能，但疏水性PP纤维与亲水性基体间界面结合力弱、相容性差、常规表面改性方法复杂、低效等问题仍是该研究领域的一个难点。近年来，生物技术、仿生技术等新技术的发展，为开发功能性复合大豆蛋白基胶黏剂提供了可能性。仿生改性操作简便、环保、无损纤维结构，在生物质胶黏剂的开发中逐渐受到重视。多巴胺(DOPA)作为仿贻贝蛋白的改性单体，在有氧环境下通过自身氧化聚合反应可有效包覆于各类基质表面，与PP混合后可改善PP纤维与大豆蛋白基体间的界面相容性。此外，聚多巴胺(PDA)包覆层的醌类结构可与蛋白质分子侧链的羟基、氨基等有效结合，进一步促进二者界面的结合力。多巴胺或多酚表面改性聚丙烯纤维(PDPP纤维)并用于增强大豆蛋白基胶黏剂，为制备生物质纤维增强大豆蛋白基复合胶黏剂提供新思路。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种改性植物蛋白胶粘剂，该胶粘剂解决了传统醛类树脂改性生物质胶黏剂含有甲醛的问题，是一种高效、环保型人造板用胶黏剂。本专利技术所述的胶黏剂由如下重量份的组分制备而成：植物蛋白粕25～35份，多巴胺改性的聚丙烯纤维0.5～1.5份，丙三醇三缩水甘油醚2～6份，水65～75份。优选的，由包括如下重量份的组分制备而成：由包括如下重量份的组分制备而成：植物蛋白粕29～31份，多巴胺改性的聚丙烯纤维0.5～1.5份，丙三醇三缩水甘油醚4.5～5.5份，水68～72份。进一步优选的，所述多巴胺改性的聚丙烯纤维的用量为0.9～1.2份。更优选的，由包括如下重量份的组分制备而成：植物蛋白粕30份，多巴胺改性的聚丙烯纤维0.9～1.2份，丙三醇三缩水甘油醚5份，水70份。优选的，所述多巴胺改性的聚丙烯纤维由如下方法制备得到：(1)在配有搅拌器的反应釜中，配制三(羟甲基)氨基甲烷-盐酸盐缓冲溶液(Tris-HCl)缓冲溶液，并将其pH值调节至8.5，在其中加入多巴胺至其浓度为0.8～1.2g/L，将溶液搅拌均匀；(2)将上述溶液的温度调至28～32℃，加入聚丙烯纤维，均匀搅拌至反应完毕，得沉淀产物；(3)用水和乙醇体积比为1：0.8～1.2的溶液清洗所述沉淀产物2-3次，冷冻干燥，即得所述多巴胺改性的聚丙烯纤维(PDPP)。作为优选的方案，所述多巴胺改性的聚丙烯纤维由如下方法制备得到：(1)在配有搅拌器的反应釜中，配制三(羟甲基)氨基甲烷-盐酸盐缓冲溶液(Tris-HCl)缓冲溶液，并将其pH值调节至8.5，在其中加入多巴胺至其浓度为1.0g/L，将溶液搅拌均匀；(2)将上述溶液的温度调至30℃，加入聚丙烯纤维，均匀搅拌至反应完毕，得沉淀产物；(3)用水和乙醇体积比为1：1的溶液清洗所述沉淀产物2-3次，冷冻干燥，即得所述多巴胺改性的聚丙烯纤维(PDPP)。优选的，所述多巴胺与聚丙烯纤维的质量比为1：10-20。优选的，所述植物蛋白粕中粗蛋白的含量为35～45％；优选的，所述植物蛋白粕为大豆、棉籽、花生或向日葵中的一种或几种蛋白粕的混合物。大豆蛋白量大且蛋白含量较高，应用更为广泛。优选的，所述植物蛋白粕由如下方法制备得到：油料作用的种子经正己烷及其同类碳氢化合物进行化学脱脂或物理压榨脱脂后，对剩余物进行干燥、粉碎即得。水可以是自来水、软化水、去离子水中的一种或多种，工业生产中采用自来水即可。本专利技术的另一目的是保护本申请所述胶黏剂的制备方法，包括如下步骤：1)将植物蛋白粕粉碎至粒径为100～150目后将其加入水中搅拌均匀；2)在步骤1)搅拌均匀后的溶液中加入丙三醇三缩水甘油醚(PTGE)，搅拌均匀；3)在步骤2)搅拌均匀后的溶液中添加多巴胺改性的聚丙烯纤维，得植物蛋白粘液；4)将所述植物蛋白粘液过胶体磨然后进行均质处理，得所述植物蛋白胶黏剂。优选的，所述均质处理的压力为20～40MPa。采用本申请所述的方法，可有制备性能优良的胶黏剂。本专利技术的最后一个目的是保护本专利技术所述胶黏剂在木材加工中的应用；优选在制备人造板粘合剂中的应用。本专利技术具有如下有益效果：1)本专利技术制备的单板类人造板改性植物蛋白胶黏剂主要成分是植物蛋白粕，具有粘度低、固含量高，胶层韧性佳，能大量供应的优质，且胶接的胶合板无甲醛释放量，彻底解决人造板带来的室内空气中的甲醛污染问题。而且本专利技术制备的胶黏剂具有耐水性好，强度高，制造工艺简单。2)多巴胺在PP纤维表面自聚合所形成的PDA层，可与大豆蛋白基体界面间形成物理化学等键合方式，有效的改善了二者界面结合力弱、相容性差的问题。3)仿“钢筋-混凝土”纤维网络的构建，可有效改善纤维复合大豆蛋白胶黏剂的力学性能。实验结果表明改性胶黏剂制备的胶合板胶合强度能够满足国标中II类胶合板要求，且甲醛释放量未检出。具体实施方式以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。本专利技术实施例中所采用PP纤维，购自汇祥纤维工厂。多巴胺摩尔质量为189.64g/mol，分析纯，购自希恩思生化科技有限公司。三(羟甲基)氨基甲烷-盐酸盐摩尔质量为157.6g/mol，分析纯，购自希恩思生化科技有限公司。上述试剂无需进一步纯化等处理。植物蛋白粕购自山东香驰粮油有限公司，蛋白质含量43％及以上，经粉碎处理，过100目筛。胶体磨型号JMS-110，购自廊坊冠通机械有限公司。均质机为同一厂家的配套设备。实施例中，如无特殊说明，所使用的手段均为本领域常规的技术手段。实施例中涉及的多巴胺改性的聚丙稀纤维由如下方法制备得到：(1)在配有搅拌器的反应釜中，配制三(羟甲基)氨基甲烷-盐酸盐缓冲溶液(Tris-HCl)缓冲溶液，并将其pH值调节至8.5，在其中加入多巴胺至其浓度为1.0g/L，将溶液搅拌均匀；(2)将上述溶液的温度调至30℃，加入聚丙烯纤维，控制多巴胺与聚丙烯纤维的质量比为1：15，均匀搅拌至反应完毕，得沉淀产物；(3)用水和乙醇体积比为1：1的溶液清洗所述沉淀产物2-3次，冷冻干燥，即得所述多巴胺改性的聚丙烯纤维(PDPP)。实施例1本实施例涉及一种改性植物蛋白胶黏剂，由包括如下重量份的原料制备而成：由如下方法制备得到：1)在配有搅拌器、温度计和冷凝装本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改性植物蛋白胶黏剂，其特征在于，由包括如下重量份的组分制备而成：植物蛋白粕25～35份，多巴胺改性的聚丙烯纤维0.5～1.5份，丙三醇三缩水甘油醚2～6份，水65～75份。

【技术特征摘要】
1.一种改性植物蛋白胶黏剂，其特征在于，由包括如下重量份的组分制备而成：植物蛋白粕25～35份，多巴胺改性的聚丙烯纤维0.5～1.5份，丙三醇三缩水甘油醚2～6份，水65～75份。2.根据权利要求1所述的胶黏剂，其特征在于，由包括如下重量份的组分制备而成：植物蛋白粕29～31份，多巴胺改性的聚丙烯纤维0.5～1.5份，丙三醇三缩水甘油醚4.5～5.5份，水68～72份。3.根据权利要求2所述的胶黏剂，其特征在于，所述多巴胺的用量为0.9～1.2份。4.根据权利要求1～3任一项所述的胶黏剂，其特征在于，所述多巴胺改性的聚丙烯纤维由如下方法制备得到：(1)在配有搅拌器的反应釜中，配制三(羟甲基)氨基甲烷-盐酸盐缓冲溶液，并将其pH值调节至8.5，在其中加入多巴胺至其浓度为0.8～1.2g/L，将溶液搅拌均匀；(2)将上述溶液的温度调至28～32℃，加入聚丙烯纤维，均匀搅拌至反应完毕，得沉淀产物；(3)用水和乙醇体积比为1：0.8～1.2的溶液清洗所述沉淀产物2～3次，冷冻干燥，即得所述多巴胺改性的聚丙烯纤维。5.根据权利要求4...

【专利技术属性】
技术研发人员：张世锋，康海娇，王钟，赵叔军，李建章，
申请(专利权)人：北京林业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11