一种生产改性大豆蛋白胶粘剂的方法技术

本发明专利技术提供了一种改性大豆蛋白胶粘剂的制备方法。本发明专利技术属于一种有机溶剂改性大豆蛋白胶粘剂技术，其主要技术特征是，以大豆浓缩蛋白、大豆分离蛋白、脱脂大豆粉、大豆粕、豆饼中的任何一种为原料，加入有机溶剂乙醇，乙醇的疏水性基团浸入到蛋白分子内部，从而破坏其分子结构，导致蛋白变性，使蛋白分子疏水性氨基酸残基暴露出来，从而提高大豆蛋白的粘接强度和耐水性。本发明专利技术的目的是解决豆胶粘接强度低和耐水性差的问题，本发明专利技术的豆胶具有优良的粘接质量，使用时对环境无污染，且乙醇可起到消泡剂作用，与未改性豆胶相比具有更高的耐水性和粘接强度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种有机溶剂改性大豆蛋白技术，特别是一种利用有机溶剂乙 醇具有亲水和疏水两性基团特性的。
技术介绍
大豆蛋白胶粘剂代表着最重要的植物蛋白质胶粘剂，属天然胶粘剂，是人 类最早使用的胶粘剂之一，至今已有数千年的历史。它的特点是价格便宜，原 料来源较丰富，加工制造使用等方面都比较简便，但其胶接强度低，耐热及耐 腐蚀性能差，特别是耐水性差更限制了它的应用。二次世界人战后由于石油工 业的发展和合成胶粘剂的出现，石油产品的品质、性能、成本均优越于大豆蛋 白产品，大豆蛋白胶粘剂退出了木材胶粘剂的主导市场。正是由于近年来石油 资源的日益枯竭及合成胶污染环境，大豆蛋白胶粘剂又重新受到人们的重视。 但豆胶的粘接强度低，耐热及耐腐蚀性差，与酚醛树脂和其它蛋白质胶粘剂如 血液胶粘剂相比较，最重要的不利因素就是豆胶的抗水性。为了获得较好的粘结性，粘接胶必须与木材发生化学键合作用，为此，胶粘 剂的分子结构必须有高度的极性与木材纤维的极性分子键合，同时，粘接胶能 形成大分子的聚合物以减少水溶性从而增强胶的粘接强度。蛋白胶的粘接强度 取决于蛋白胶在水屮的分散性以及蛋白质的极性和非极性基团同粘接基材的相 互作用，而蛋白质改性为此提供了可能。改性方法有物理方法和化学方法。专利CN101024677公开了一种至少由一种乙烯单体和大豆蛋白构成接枝共 聚乳液及其制备方法和作为胶粘剂在纸张、木材等多孔材料的应用。但其涉及 的反应较多，工艺也很复杂。专利US20070148339公开了一种采用碱改性植物蛋白再与酚醛、脲醛、三聚 氰胺醛、三聚氰胺脲醛等交联剂聚合制备耐水性植物蛋白胶粘剂。酚醛、脲醛、 三聚氰胺醛、三聚氰胺脲醛为石油产品，仍然面临石油资源短缺的问题，且因 为含有甲醛成分，污染环境问题仍然存在。专利US6497760公开了一种采用十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠等改性 大豆蛋白制得的耐水豆胶。但十二嫁基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠为表面活性剂，改性后有大量泡沫产生，影响胶的粘接性能，因此还需解决消泡问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述技术中存在的缺陷，提供一种有机溶剂改性大豆 蛋白制备豆胶的方法。以有机溶剂乙醇为改性剂与水及大豆蛋白混合，利用乙 醇作为表面活性剂的性能，其疏水性基团浸入到蛋白分子内部，从而破坏其分 子结构，导致蛋白变性，使蛋白分子疏水性氨基酸残基暴露出来，从而提高大 豆蛋白的粘接强度和耐水性。有效的解决了豆胶耐水性差及粘接强度低的问题。 本专利技术的目的是这样实现的包括大豆浓缩蛋白、大豆分离蛋白、脱脂大豆粉、大豆粕、豆饼、乙醇，其特征是，以大豆浓縮蛋白、大豆分离蛋白、脱脂大豆粉、大豆粕、豆饼中的任何一种为原料，乙醇为改性剂，将大豆蛋白原料与乙醇及水混合，利用乙醇作为表面活性物质的性能使蛋白分子内部的疏水性基团暴露出来，以提高豆胶的粘接强度和耐水性。其中改性条件为温度25 77°C，时间为5分钟 10小时。乙醇水溶液浓度为5% 90%，优选为10% 80%。大豆蛋白与乙醇水溶液的质量比为1:20 1:1。具体工艺是，向带有机械搅拌装置的普通反应釜中加入自来水和按比例要求的大豆蛋白，启动机械搅拌浆，搅拌15min后，再按照比例加入工业酒精或无水乙醇。或不经搅拌加入蛋白后紧接着加入按比例要求的工业酒精或无水乙醇，随后启动机械搅拌桨，使之搅动浆液，同时通过水夹套或水蒸汽直接接触将反应浆液温度提到指定温度，维持在规定的时间内进行改性。本专利技术的核心是采用乙醇水溶液对大豆蛋白改性，影响本专利技术实施效果的 改性条件包括大豆蛋白与乙醇水溶液的质量比、乙醇水溶液浓度、改性温度和 时间。本专利技术使用的有机溶剂乙醇，既可为工业酒精，也可为无水乙醇。它们的 投放量以乙醇在水中的质量浓度表示。投放量的多少由乙醇能够对蛋白改性的 有效浓度决定，本专利技术可采用任何大豆蛋白为原料，如大豆分离蛋白、大豆浓 縮蛋白、脱脂大豆粉、大豆粕和豆饼等。其中，优选大豆分离蛋白和大豆浓縮蛋白。底物浓度太高时，大豆蛋白浆液的粘度过高，影响改性效果。另一方面， 底物浓度太低，会增加下游处理过程中干燥胶液的难度，且如果改性浆液直接 作为胶粘剂使用，因为固含量低会造成粘接强度低，甚至会发生跑胶现象。 本专利技术的实施效果可以用豆胶的粘接强度和耐水性两个指标衡量。 采用乙醇作为改性剂制备的豆胶具有优良的粘接质量，使用时对环境无污 染。乙醇改性的豆胶具有比未改性豆胶更高的耐水性和粘接强度。改性大豆蛋白胶液可直接作为胶粘剂使用或将乙醇挥发后直接作为胶粘剂使用，也可经冷冻干燥或喷射干燥等方法干燥后磨成粉末储存以备需要时使用。本专利技术的改性大豆蛋白胶粘剂适用于纸张和木材的粘接，可适当加入固化 剂、偶联剂、稳定剂、阻燃剂、抗冻剂、防霉剂等添加剂。本专利技术的优点是所制的豆胶具有优良的粘接质量，使用时对环境无污染， 且乙醇可起到消泡剂作用，与未改性豆胶相比具有更高的耐水性和粘接强度。 具体实施例方式实施例l:向带有机械搅拌装置的普通反应釜中加入90ml自来水，并按照 比例要求向其中加入15g大豆浓縮蛋白(干基重量)，启动机械搅拌浆，搅拌 15min后，加入60g95X的工业酒精，同时通过水夹套将反应浆液温度提到50 °C，维持60min进行改性。在本例中大豆蛋白与乙醇水溶液的质量比为1: 10， 乙醇水溶液质量浓度为38%。将制得的胶施到待测样品上测得粘接强度为 55.78Mpa。测耐水性经三轮浸泡后的粘接强度为47.54Mpa。实施例2:与实施例l相同，但不经搅拌加入浓縮蛋白后紧接着加入30g无 水乙醇，随后启动机械搅拌浆，并将发酵罐的温度调整为75°C。在本例中大豆 蛋白与乙醇水溶液的质量比为1: 8，乙醇水溶液质量浓度为25%。将制得的胶 施到待测样品上测得粘接强度为62.14Mpa。测耐水性经三轮浸泡后的粘接强度 为53.10Mpa。实施例3:与实施例l相同，但大豆蛋白原料改为大豆分离蛋白。将制得的 胶施到待测样品上测得粘接强度为70.25Mpa。测耐水性经三轮浸泡后的粘接强 度为64.29Mpa。粘接强度的测定5(l)胶粘木板样品的制备以胡桃木为待测材料，采用Hettiarachchy et al.， JAOCS， 1995， 72 (12): 1461-1464所描述的方法来制备待测用的木材样品， 每个样品长50mm，宽20mm，厚3mm。将三块木材粘在一起，涂布面积为2cm X2cm，蛋白质密度为1.80mg/cm2，标准偏差为±0.04mg/cm2。加压粘接木块。 (2)测定胶粘强度木材样品的剪切强度(胶粘强度)是由WDT-10型微机控 制电子万能实验机测定的，拉伸速度为10mm/min。每个样测6组数据取平均值。耐水性的测定根据Hettiarachchy et al所述的方法，将胶粘好的木板样品 放置在一容器中，室温下在自来水中浸泡48h，然后在室温下空气干燥48h。每 个样制备6个样品，在经过三次的浸泡干燥循环后，测量胶粘木板样品的剪切 强度。权利要求1、一种改性大豆蛋白胶粘剂的方法，包括大豆浓缩蛋白、大豆分离蛋白、脱脂大豆粉、大豆粕、豆饼、乙醇，其特征是，以大豆浓缩蛋白、大豆分离蛋白、脱脂大豆粉、大豆粕、豆饼中的任何一种为原料，乙醇为改性剂，将大豆蛋白原料与乙本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改性大豆蛋白胶粘剂的方法，包括大豆浓缩蛋白、大豆分离蛋白、脱脂大豆粉、大豆粕、豆饼、乙醇，其特征是，以大豆浓缩蛋白、大豆分离蛋白、脱脂大豆粉、大豆粕、豆饼中的任何一种为原料，乙醇为改性剂，将大豆蛋白原料与乙醇及水混合，其中改性条件为：温度２５～７７℃，时间为５分钟～１０小时，乙醇水溶液浓度为５％～９０％，优选为１０％～８０％，大豆蛋白与乙醇水溶液的质量比为１∶２０～１∶１，具体工艺是，向带有机械搅拌装置的普通反应釜中加入自来水和按比例要求的大豆蛋白，启动机械搅拌浆，搅拌１５ｍｉｎ后，再按照比例加入工业酒精或无水乙醇，或不经搅拌加入蛋白后紧接着加入按比例要求的工业酒精或无水乙醇，随后启动机械搅拌浆，使之搅动浆液，同时通过水夹套或水蒸汽直接接触将反应浆液温度提到指定温度，维持在规定的时间内进行改性。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：班玉凤，朱海峰，赵文凯，杨旭鹏，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：发明
国别省市：21[中国|辽宁]