本发明专利技术公开一种玄武岩纤维增强大豆基木材胶黏剂及其制备方法，该胶黏剂以大豆蛋白、大豆蛋白变性剂、大豆蛋白修饰剂、改性玄武岩纤维以及蒸馏水为原料制作而成；其制备方法为将大豆蛋白变性剂与蒸馏水混合均匀后，加入改性玄武岩纤维、大豆蛋白、大豆蛋白修饰剂、最后对反应液进行均质处理，即获得该胶黏剂；本发明专利技术中，改性玄武岩纤维的亲水性与变性后的大豆蛋白进行接枝反应，有效改善了大豆基木材胶黏剂的胶合耐水性及胶接强度，同时选用纳米颗粒对大豆基木材胶黏剂进行表面修饰，不仅促进大豆蛋白分子与玄武岩纤维间的相容性，且增加了胶黏剂的固含量，所得胶黏剂施胶方便，胶接强度高，耐水性好。
【技术实现步骤摘要】
一种玄武岩纤维增强大豆基木材胶黏剂及其制备方法
本专利技术涉及木材胶黏剂生产领域，特别是一种玄武岩纤维增强大豆基木材胶黏剂及其制备方法。
技术介绍
目前，我国工业上使用的木材胶黏剂主要以脲醛、酚醛、三聚氰胺树脂胶黏剂为主，这些胶黏剂来源于石油化工产品，均属于不可再生资源，这些胶黏剂在生产、使用过程中，会持续不断地释放甲醛、苯酚等挥发性气体，造成空气环境污染，危害人体健康。因此近些年科研人员越来越关注开发一种对环境无害又可再生的植物蛋白胶黏剂，以替代传统胶黏剂。其中，大豆蛋白胶黏剂价格低廉，原料来源丰富，加工制作相对简单、易于控制而得到迅猛发展。然而蛋白质大多是亲水性物质，维持大豆蛋白胶黏剂胶合强度的氢键和二硫键在湿润状态下容易断开，导致胶黏剂耐水性差，粘合强度较低。因此业内普遍采用物理、化学和生物酶等方法对蛋白质进行改性，以获得较强的耐水性和粘结强度。如公开号为CN101319131A的专利技术专利公开一种无甲醛环保型植物蛋白改性胶黏剂，采用碱性材料、氢氧化钙乳、尿素、烷基硫酸钠、无机酸和脱离子水对天然植物粕进行化学改性，以适用于胶合板、刨花板和纤维板等人造纤维板的制作及木材的粘接；公开号为CN102433099A的专利技术专利则介绍了一种乳化增容大豆蛋白胶黏剂，利用脲、十二烷基苯磺酸钠及2-巯基乙醇对大豆蛋白进行改性，然后用OP-10对其乳化，再与环氧树脂共混，以改善胶黏剂的耐水胶合强度；公开号为CN102719217A的专利技术专利提供了一种蛋白基木材胶黏剂，以聚酰胺环氧氯丙烷PAE、聚丙烯酰胺或异氰酸酯等改性剂对蛋白质进行改性，同时利用酸度调节剂、稳定剂、保湿剂、防冻剂等采用常温配料工艺，制备出了涂胶均匀方便的蛋白基木材胶黏剂；公布号为CN102977844A的专利技术专利则公开一种改性植物蛋白胶黏剂，以水、生物酶、乳化剂对植物蛋白粕进行改性，在使用前加入交联剂水性环氧树脂和固化剂混匀，即可得植物蛋白胶黏剂；公布号CN101857792A的专利技术专利公开了一种复合改性大豆蛋白胶黏剂，采用降解-交联的复合改性方法对大豆蛋白分子进行改性，通过降解提高胶黏剂对木材表面的浸润性，通过交联提高胶黏剂固化后的分子间内聚力，合成了水性大豆蛋白胶黏剂；公开号CN101875835A的专利技术专利介绍了一种无甲醛蛋白胶黏剂，将含蛋白原料、水、聚酰胺环氧氯丙烷树脂或聚乙烯亚胺树脂等增强剂、防腐剂在室温下搅拌，制得无甲醛蛋白胶黏剂；这些公开文献虽然在一定程度上通过蛋白质改性的方法提升了胶黏剂产品的性能，但这些改性方法均依赖于化学试剂（如碱性材料、无机酸等）的处理，或蛋白质经过改性后与合成树脂（如聚酰胺环氧氯丙烷树脂或聚乙烯亚胺树脂）进行共混的手段，利用将大豆蛋白分子中的化学活性基团如巯基、氨基、羧基、羟基和芳香基等官能团充分暴露，与化学试剂或合成树脂发生交联反应达到改善大豆胶黏剂胶合耐水强度的目的。然而这些改性蛋白胶黏剂在制备过程中，均需要添加较大剂量的化工产品，对不可再生石化产品仍然有很强依赖性，且胶粘剂在性能上往往因或粘度高、或胶合强度低，或耐水性差等问题，在应用上造成很多局限性。研制一种耐水性强、胶接强度高、低粘度的蛋白胶粘剂，一直是本领域亟待解决的技术问题。
技术实现思路
针对上述问题，提供一种玄武岩纤维增强大豆基木材胶黏剂，粘度低，胶接强度高，本专利技术是这样实现的：一种玄武岩纤维增强大豆基木材胶黏剂，以质量比计，所述玄武岩纤维增强大豆基木材胶黏剂包括：大豆蛋白19-25%，大豆蛋白变性剂3-7%，大豆蛋白修饰剂3-5%，改性玄武岩纤维2-5%，余量为蒸馏水；所述大豆变性剂为硫脲、尿素、乙醇中的一种或它们的组合物；所述大豆修饰剂为纳米二氧化硅、纳米碳酸钙、纳米膨润土、纳米滑石粉或纳米蒙脱土中的一种或它们的组合物；所述改性玄武岩纤维是这样获得的：将玄武岩纤维放入等离子体表面改性处理仪中，100-500W的放电功率下处理2-5min，然后浸渍在硅烷偶联剂溶液中，40-50℃，以100-500W的功率超声振荡20-60min，在103±2℃的温度下烘干，即获得所述改性玄武岩纤维。进一步，本专利技术中，所述大豆蛋白为脱脂大豆粉、大豆渣、大豆分离蛋白、大豆浓缩蛋白中的一种或多种。进一步，本专利技术中，所述硅烷偶联剂为KH-550、KH-560、KH-580、KH-590、A-150、或A-151。本专利技术所述玄武岩纤维增强大豆基木材胶黏剂的制备方法，具体步骤如下：（a）将玄武岩纤维放入等离子体表面改性处理仪中，100-500W的放电功率下处理2-5min，然后浸渍在硅烷偶联剂中，在40-50℃，功率100-500W条件下超声振荡20-60min，再以103±2℃烘干，即获得所述改性玄武岩纤维；（b）将大豆蛋白变性剂投入蒸馏水中，40-70℃温度下，230-300rpm搅拌反应10min，然后加入步骤a获得的改性玄武岩纤维，升温至80-90℃，反应30-40min；加入大豆蛋白，保温20min；再加入大豆蛋白修饰剂，200-300rpm搅拌反应10-30min，最后对反应液进行均质处理，即获得所述玄武岩纤维增强大豆基木材胶黏剂。进一步，本专利技术所述玄武岩纤维增强大豆基木材胶黏剂的制备方法中，步骤b所述均质处理是指：将反应液加入胶体磨或均质机中处理3-5遍，处理后的玄武岩纤维增强大豆基木材胶黏剂粒径为100-300目，粘度为400-800mpa.s。本专利技术通过大豆变性剂，破坏蛋白质分子中的氢键，确保大豆蛋白分子空间结构展开，进而使蛋白反应活性基团充分暴露，能够与木材界面基团发生交接，提高胶接强度和耐水性。本专利技术中，大豆修饰剂采用纳米颗粒材料，利用纳米材料表面与界面效应及小尺寸效应，增强修饰剂与大豆蛋白亲和力，并强化彼此物理或化学结合，提高界面相容性，也可以填充并结合在大豆蛋白分子未能作用的木材表面空隙，增加有效接触面积，改善胶接强度。玄武岩纤维材料主要由二氧化硅、氧化钙、二氧化钛等氧化物组成，是一种高强度纤维材料，但该材料表面较光滑，表面能较低，与亲水性豆胶界面亲和力低。经过改性后，表面纳米二氧化硅粒子数量、活性官能团（如羟基、羰基等）均显著增加，同时提高表面粗糙度，因而可显著提高与大豆蛋白分子的交联度，有效提高胶接强度。与现有蛋白质改性胶黏剂相比，本专利技术一是采用等离子对玄武岩纤维进行改性，有效提高了纤维的亲水性，再利用硅烷偶联剂对等离子玄武岩纤维进行表面改性，大幅提高了玄武岩纤维表面的反应性基团；二是采用可再生资源—大豆粕粉为原料，以水作为溶剂，利用硫脲或尿素或乙醇对大豆蛋白进行变形，破坏大豆蛋白分子间或分子内的氢键、二硫键，使大豆蛋白内部活性基团充分暴露，然后与加入的改性玄武岩纤维进行接枝反应，有效改善了大豆基木材胶黏剂的胶合耐水性及胶接强度，同时选用纳米颗粒对大豆基木材胶黏剂进行表面修饰，不仅促进大豆蛋白分子与玄武岩纤维间的相容性，且增加了胶黏剂的固含量，成本相对降低，所得胶黏剂施胶方便，胶接强度高，耐水性好。具体实施方式为便于本专利技术技术方案的理解，以下结合实施例对本专利技术做进一步说明，下述实施例仅为对技术方案的说明，而非限制。实施例1制备玄武岩纤维增强大豆基木材胶黏剂：（1）将玄武岩纤维放入低温等离子体表面改性处理仪（常州新区世泰等离子体技术开发本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种玄武岩纤维增强大豆基木材胶黏剂，其特征在于，以质量比计，所述玄武岩纤维增强大豆基木材胶黏剂包括：大豆蛋白19‑25%，大豆蛋白变性剂 3‑7%，大豆蛋白修饰剂3‑5%，改性玄武岩纤维 2‑5%，余量为蒸馏水；所述大豆变性剂为硫脲、尿素、乙醇中的一种或它们的组合物；所述大豆修饰剂为纳米二氧化硅、纳米碳酸钙、纳米膨润土、纳米滑石粉或纳米蒙脱土中的一种或它们的组合物；所述改性玄武岩纤维是这样获得的：将玄武岩纤维置于等离子体表面改性处理仪中处理2‑5min，取出后浸渍在40‑50℃的硅烷偶联剂中，超声振荡20‑60min， 然后置于103±2℃的环境中烘干，即获得所述改性玄武岩纤维。
【技术特征摘要】
1.一种玄武岩纤维增强大豆基木材胶黏剂，其特征在于，以质量比计，所述玄武岩纤维增强大豆基木材胶黏剂包括：大豆蛋白19-25%，大豆蛋白变性剂3-7%，大豆蛋白修饰剂3-5%，改性玄武岩纤维2-5%，余量为蒸馏水；所述大豆蛋白变性剂为硫脲、尿素、乙醇中的一种或它们的组合物；所述大豆蛋白修饰剂为纳米二氧化硅、纳米碳酸钙、纳米膨润土、纳米滑石粉或纳米蒙脱土中的一种或它们的组合物；所述改性玄武岩纤维是这样获得的：将玄武岩纤维置于等离子体表面改性处理仪中处理2-5min，取出后浸渍在40-50℃的硅烷偶联剂中，超声振荡20-60min，然后置于103±2℃的环境中烘干，即获得所述改性玄武岩纤维；所述大豆蛋白为脱脂大豆粉、大豆渣、大豆分离蛋白、大豆浓缩蛋白中的一种或多种。2.根据权利要求1所述玄武岩纤维增强大豆基木材胶黏剂，其特征在于，所述硅烷偶联剂为KH-550、KH-560、KH-580、KH-590、A-150、或A-151。3.根据权利要求1或2所述玄武岩纤维增...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙恩惠，黄红英，常志洲，武国峰，曲萍，徐跃定，
申请(专利权)人：江苏省农业科学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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