木质涂饰剂及其生产方法技术

本发明专利技术提供了木质涂饰剂及其生产与使用的方法。该涂饰剂可以含有生物成分、例如蛋白，特别包括来源于乳制品加工的乳清蛋白。该木质涂饰剂降低了溶剂用量，且为木质与木制品提供了保护性安全涂层，因此是环保型涂饰剂。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及含有天然产物的木质涂饰剂，具体地涉及含有蛋白的木质涂饰剂。
技术介绍
可以使用各种涂饰剂覆盖木制品，例如器具、玩具、地板和室内装修。通常，这些涂饰剂是基于粘结剂型树脂，例如丙烯酸酯或尿烷基树脂，其中含有挥发性有机碳(VOC)溶剂。在挥发性有机碳溶剂挥发后，上述配方使树脂形成保护性薄膜。然而，该溶剂可以对施用此涂饰剂的人体产生毒害。其毒性也关系到与涂饰产品共处的人群，特别是会将玩具或器具放进嘴中的儿童。在生产干酪与其它乳制品的过程中，乳制品工业产生了大量的乳清副产品。乳清可以含有蛋白、脂肪、和碳水化合物，例如乳糖。乳清用途有限，通常会作为废物丢弃。乳清被丢弃时，由于释放到环境的生物耗氧量(BOD)增加，废弃物导致了严重的环境问题。人们已经为乳清开发了几种有限的用途。例如，乳清蛋白可以用于照相乳剂，在PH值升高的条件下，皂化乳清蛋白可以用于保护木屑的木素成分免受害虫侵扰。然后可以将该木屑用做建筑中的热绝缘材料(美国专利5,476,636)。皂化的乳清可以浸透木屑，人们认为高PH值能够保护木屑免受生物侵害。含有蛋白、脂肪和乳糖的乳清用碱皂化后可以浸透木屑，对其起保护作用，从而可以使处理过的木屑用做绝缘材料。专利技术概述本专利技术提供了木质涂饰剂及其制备与使用方法。一方面，本专利技术提供了一种木质涂饰剂。该木质涂饰剂含有蛋白。在另一方面，本专利技术提供了一种木质涂饰溶液，其中至少含有1.5％(重量百分比)蛋白和树脂。在另一方面，本专利技术提供了一种制备木质涂饰溶液的方法，其中包括先将蛋白变性生成变性蛋白，再将变性蛋白与水和树脂混合，生成木质涂饰溶液。在另一方面，本专利技术提供了一种将木质涂饰溶液施用于木基质的方法，其中木质涂饰溶液含有蛋白。在另一方面，本专利技术提供了一种试剂盒，该试剂盒包括装有木质涂饰溶液的容器和施用木质涂饰溶液的说明，其中该木质涂饰溶液含有蛋白。参见下文的详细说明，本专利技术其它的方面、实施方案和特点将显而易见。所有参考文献的内容通过在此引述合并于本文。如果合并的参考文献与本说明书之间存在矛盾，以本说明书为准。附图简述附图说明图1是表示水蒸气渗透性与击穿强度检测结果的条形图。图2是对于7种不同乳清蛋白离析物含量的涂饰剂说明其粘度与剪切速率之间关系的图形。详细描述本专利技术提供一种含有蛋白的木质涂饰剂。该木质涂饰剂可以提供一种起到保护作用、防水、坚硬、抗划伤的环保涂层。一方面，可以将多种蛋白加入木质涂饰溶液和木质涂饰剂。如文中所用，“木质涂饰”指的是木制品(例如器具、玩具和成品木器)表面上干燥、光滑、坚硬的薄膜。当施用于木制品时，木质涂饰薄膜厚度通常超过5μm，经常在10-40μm。该薄膜可以是清晰无色的，也可以保护木质免受多种因素的影响。木质涂饰还可以改进木基质的外观，例如为木质表面提供一种平滑的光泽。“木质涂饰溶液”指的是一种液体溶液、乳浊液、混悬液、或可用于木制品并且在固定后产生木质涂饰的其它易流性液体。可以将多种生物化合物加入木质涂饰剂。这些化合物包括多糖，例如纤维素和淀粉、树脂；蛋白，包括胶原蛋白、凝胶、大豆蛋白、小麦谷蛋白、玉米蛋白、酪蛋白、酪蛋白酸钠、白蛋白；以及其它。在一实施方案中，可以使用来自乳清的一种(或多种)蛋白。乳清蛋白可以作为粉末或以溶液方式使用，例如水溶液。乳清蛋白可以是乳清蛋白浓缩物(WPC)、或乳清蛋白离析物(WPI)，并且可以经过变性处理。可以采用本领域技术人员公知的方法，进行变性处理，例如热变性处理。可以将木质涂饰剂的一种(或多种)蛋白成分加入木质涂饰溶液配方，其用量在溶液重量百分比的1-60％，优选的用量在木质涂饰剂溶液重量百分比大于或等于10％、20％、30％、40％或50％。当出现大量的乳清蛋白时，历史上就提出了对其处理的问题，利用乳清蛋白的实施方案特别受到木质涂饰剂和乳制品行业的共同关注。仅在美国每年就生产出超过3.97×1010磅甜味乳清(pH大于5.6)和3.75×109磅酸性乳清(pH小于5.1)。通常，甜味乳清来自于凝乳干酪(rennet-coagulated cheese)的生产，而大批酸性乳清来自于松软干酪(cottage cheese)的生产。产生乳清的数量再结合其高生物需氧量(BOD)为可以使用酸性乳清、甜味乳清或两者都使用的工艺提供了重要的机会。除了利用通常作为废料的乳清外，将乳清蛋白加入木质涂饰溶液，可以提供改进的木质涂饰剂及其改进的制备与使用方法。当与不含乳清蛋白的对应木质涂饰剂相比，乳清蛋白基木质涂饰剂可以是，例如密度与粘度增长的、挥发性有机碳含量降低的、更加坚硬、更耐划伤的薄膜，其具有更优的防水性能、低毒性、低成本，并且适合包含既可以改变木质涂饰溶液特性也可以改变木质涂饰特性的各种添加剂。在一实施方案中，木质涂饰溶液的蛋白成分可以部分地或全部地由来自乳清的蛋白构成。该蛋白基本上可以由乳清蛋白构成。在一实施方案中，为了提供更耐久更清晰的涂饰，使用了蛋白纯度大于90％的乳清蛋白离析物(WPI)。优选的是，乳清蛋白离析物的蛋白纯度大于95％、大于98％或大于99％。由于乳清原料含有脂肪、碳水化合物以及其它杂质，优选的是，在加入木质涂饰溶液以前，从乳清蛋白分离出这些成分，从而生成乳清蛋白离析物(WPI)。可以采用本领域的公知方法离析这些物质，例如膜过滤法和离子交换法。在木质涂饰溶液中使用乳清蛋白，可以提供粘度达到1000mPa-s的溶液。木质涂饰溶液粘度的增长可以使其更容易施用，在木制品(例如器具、玩具、木器)表面上产生所需厚度的保护性涂饰。可以将乳清蛋白加入涂饰剂，使其粘度达到大于20、大于50、大于100、大于200、大于400、大于500mPa-s。这样可以不需要添加增加成本并影响最终涂饰性能的增稠剂与其它添加剂。当然，如果粘度太高，涂饰溶液就不容易施用，也不会产生优选的涂饰。在另一实施方案中，与一些商业可得的木质涂饰剂溶液相比，本专利技术木质涂饰溶液中挥发性有机碳的使用量更低。优选的是，以乳清蛋白的水溶液形式，向合成树脂配方添加或替换蛋白，这样可以提供有机溶剂降低例如50％、75％或90％的木质涂饰溶液，并且保持并改进了该溶液与所得涂饰的特性。例如，一些商业可得的丙烯酸与尿烷基涂饰剂含有范围在250-450g/l的挥发性有机碳，而使用乳清蛋白的类似木质涂饰配方可以将挥发性有机碳含量降低到低于100g/l、低于80g/l、低于60g/l。重要的是，在减少挥发性活性碳用量同时，仍旧保持或改进了木质涂饰和木质涂饰溶液的其它特性。例如，这样可以为施用木质涂饰剂的人群提供一个更安全的环境，可以减少散发到空气中的溶剂量，并且可以降低木质涂饰溶液的可燃性，也可以通过减少所需挥发性有机碳总量降低产品成本。同时，还可以改进该涂饰的外观与耐久性。由于用蛋白替换溶液中的成分，木质涂饰剂溶液的pH值会发生变化。例如，含有蛋白的木质涂饰剂溶液pH值可以小于9，小于8，小于7，或小于6。在一实施方案中，木质涂饰剂溶液的pH值可以在6-7。乳清蛋白可以用于补充或替换当前木质涂饰剂涂层中所用的树脂。乳清蛋白可以加入含有丙烯酸与尿烷基树脂的任何水生树脂基木质涂饰配方。优选的是，乳清蛋白既可以与丙烯酸基树脂结合使用，也可以与尿烷基树脂结合使用，并且与这些树脂彼此相互作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种木质涂饰剂，其含有蛋白。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭明若，内瑞恩赖特，李建才，
申请(专利权)人：佛蒙特大学及州农业学院，
类型：发明
国别省市：US[]