一种胶合板用无醛环保型乳清蛋白胶粘剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种可用于胶合板的无醛可再生环保型乳清蛋白胶粘剂及其制备方法，以质量份为单位其构成下：水30～75份，乳清蛋白粉6～15份，十二烷基硫酸钠0.1‑0.5份，改性剂0.2～0.8份，交联剂1.0～8.0份。利用该法制备的胶粘剂不含甲醛苯酚等醛类胶粘剂携带的有害挥发物，同时该种胶粘剂胶接性能好，粘度较低，制备工艺简单且成本较低，解决了普通蛋白胶粘剂耐水性差的缺点，能够满足胶合板胶粘剂的耐水要求，适宜推广和应用，并且本发明专利技术胶粘剂制备的胶合板达到国标中Ⅱ类胶合板要求。

A formaldehyde-free environment-friendly whey protein adhesive for plywood and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种胶合板用无醛环保型乳清蛋白胶粘剂及其制备方法
本专利涉及一种胶粘剂及其制备方法，具体涉及一种胶合板用无醛环保型乳清蛋白胶粘剂及其制备方法。
技术介绍
截止到2017年，中国人造板材达到3.15亿m3。木材工业使用胶粘剂占全球胶粘剂产量的75％，是使用量最大的胶粘剂产品。据保守估计我国人造板行业胶粘剂使用量已经远超过1500万吨，醛类胶粘剂例如脲醛胶、酚醛胶、以及三聚氰胺-甲醛胶是木材工业用胶的主要产品，醛类胶粘剂约占到木材工业胶粘剂的80％以上，这类胶粘剂得到广泛的应用主要归因于其优良的胶合性能以及耐水性，但是醛类胶粘剂在生产制备存放过程以及所生产的木制品在使用过程中都会释放出甲醛，苯酚等有毒气体危害人体健康，世界各国对工作环境下甲醛释放做出了严格的要求，2004年甲醛更是被国际癌症机构(IARC)定义为I类致癌物。近年来，随着石油资源的大肆开发利用，化石类资源日益匮乏，其次随着人们对于环保意识与空气质量意识的不断增强以及对于居住环境的要求不断提高，再加上国际社会日益关注“三醛胶”中存在大量有害挥发气体例如甲醛、苯酚等危害人体健康，使得木材工业胶粘剂行业开始考虑研发新型无醛、无毒、绿色、可再生的环保胶粘剂。近些年来，生物质天然胶粘剂逐渐成为研究热点。生物质胶粘剂主要分为三类：碳水化合物胶粘剂、天然树脂胶粘剂以及蛋白质胶粘剂。碳水化合物以淀粉为代表，而天然树脂包括木质素，虫胶，松香和单宁等。近些年对于这两种胶粘剂研究较少，所制备的胶粘剂多是较低的粘合强度以及较差的耐水性，并没有在实际生产上得到广泛的应用。而蛋白质胶粘剂的主要材料是动物蛋白和植物蛋白。最重要的代表是大豆蛋白粘合剂。大豆蛋白一般从豆粕中提取，豆粕是大豆油生产的副产品，主要用作动物饲料。大豆蛋白的来源环保，以大豆蛋白为原料来制备环保型胶粘剂近些年来得到了一些较为深入的研究并且已经在一些板材制造企业得到应用。但是由于大豆胶自身较大的粘稠度，较差的初粘性，不便于施胶。通过对大豆蛋白单一改性的方法获得的胶粘剂，其胶合强度较低并且耐水性较差并不能够满足国家对于人造板基本强度性能的要求，从而限制了其在木材行业实际生产以及应用。其次，为了改善其耐水性以及提高胶合强度，在胶粘剂后期制备过程当中添加了乙二醛、戊二醛等醛类或者异氰酸酯等其他有毒物质。虽然并没有添加甲醛但是醛类物质具备相似的化学性质，在生产以及使用过程当中同样会对人体造成健康的危害，如申请号101724376A(2010-06-09)的中国专利专利技术所述，该类胶粘剂并不能够做到真正的环保。另外，大豆作为全球主要的粮食产物，在人类食品供给方面起到重要作用，过分的使用大豆来研究生产胶粘剂可能会关系到粮食安全。综上所述，就目前的多种生物质胶粘剂来说，不同生物质制备的胶粘剂存在着诸多不同的缺陷，不能够解决胶粘剂在无醛环保实用等方面的问题。一种用于木材人造板生产的无醛环保型胶粘剂的研发制备至关重要。乳清蛋白是乳酪生产过程当中的一种副产品，大约每生产1kg的乳酪需要消耗10kg的牛奶，而其中会产生8-9kg的乳清；此外，在发达国家乳酪行业十分发达，每年乳清产量达到数亿吨，而此部分乳清多被当做废物倒掉，造成了极大的浪费；因此，对废弃乳清的合理利用，不仅不会对资源配置造成影响，也为利用乳清蛋白制备一种新型蛋白胶粘剂提供了可能。本专利技术提供了一种胶合板用无醛环保型乳清蛋白胶粘剂及其制备方法，利用该法制备的胶粘剂不含甲醛苯酚等醛类胶粘剂携带的有害挥发物，同时胶粘剂胶接性能好，耐水性强，粘度相对较低，制备工艺简单且成本较低。与大豆蛋白胶粘剂相比，利用本专利技术提供的胶粘剂所制备的胶合板具有胶合强度高，耐水性强等特点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供了一种可用于胶合板制造的乳清蛋白胶粘剂的制备方法，解决当前大豆胶粘剂胶合强度低，耐水性差，粘度偏高初粘性差等问题，利用乳清蛋白制备的胶粘剂具备较低的粘度，利用乳清蛋白胶粘剂制备的胶合板具备优良的胶合性能以及耐水性能，符合国家II类胶合板的要求，并且以该胶粘剂制备的胶合板具有环保，无毒，不含有任何甲醛类物质的优点，同时所述方法工艺简单，操作方便，适宜推广，能够在人造板行业进行大规模生产利用。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种胶合板用无醛环保型乳清蛋白胶粘剂，所述乳清蛋白胶粘剂按重量份数计算，由如下配比的原料制备而成：水30～75份，乳清蛋白粉6～15份，十二烷基硫酸钠0.1-0.5份，改性剂0.2～0.8份，交联剂1.0～8.0份。作为优选，上述胶粘剂以乳清分离蛋白作为主体制备而来，与浓缩蛋白相比，分离蛋白蛋白含量更好，所制备的胶粘剂的耐水性以及胶合强度相较于较低含量的蛋白质所制备的胶粘剂性能较好，原料蛋白质含量较高也可以减少对低蛋白含量原料的提取过程；同时作为一种可再生资源，有助于解决常规胶合板中使用合成化石原料的能源问题，符合可持续发展与环境保护原则。其中，上述乳清分离蛋白粉作为一种常用的乳酪加工胜于无为本领域技术人员所了解和容易获取的，本专利技术不作特别限定。其中，优选上述乳清蛋白胶粘剂按重量份数计算，包括：水40～60份，乳清蛋白粉8～12份，十二烷基硫酸钠0.1-0.3份，改性剂0.4～0.6份，交联剂1.0～7.0份。作为优选，所述的改性剂选择氢氧化钠，制备胶粘剂时利用质量分数20-30％的氢氧化钠溶液。通过氢氧化钠改性后的蛋白质分子，能够与交联剂发生化学反应形成稳定的化学键，从而提高了胶粘剂与木材之间的化学胶接作用。作为优选，所述的交联剂为乙二醇二缩水甘油醚，甲基丙烯酸甘油酯，1,4-丁二醇二缩水甘油醚中的一种或几种，交联剂能够与蛋白质分子当中的氨基、羧基、羟基等以及木材表面的活性基团发生开环反应形成三维的网状结构能够提高胶粘剂的耐水性，另外乙二醇二缩水甘油醚是一种小的油分子，可以作为分子润滑剂均匀的分布在蛋白质当中降低胶粘剂的粘度。本专利技术乳清蛋白进行处理后作为胶合板胶粘剂，不含有游离甲醛，交接的胶合板不存在甲醛释放问题，在保证胶合板性能的同时也解决了当下多数人造板带来的室内空气中甲醛的污染问题。专利技术人在利用乳清蛋白胶粘剂制备胶合板的过程当中发现，利用水溶蛋白粉混合液在70℃改性，添加氢氧化钠溶液改性制备的胶液即可制备胶合板，且胶合强度以及耐水性较强远超过国家II类胶合板的要求，但是利用该方法制备的胶粘剂流动性、初粘性以及渗透性较差，不利于胶合板的施胶过程。经过试验发现，利用交联剂对胶液进行改性获得的胶粘剂，具备较好的流动性、初粘性，易于施胶，有利于提高胶粘剂与木材的粘结能力，且利用该种胶粘剂制备的胶合板具备良好的胶合强度以及耐水性，完全符合国家II类胶合板的要求。为实现上述目的，一种无醛环保可再生的乳清蛋白胶粘剂的制备方法，所述方法具体如以下步骤：1)将乳清蛋白粉加入水中并搅拌均匀，得混合物；2)向所述混合物中加入改性剂，搅拌均匀；3)分批加入交联剂，搅拌均匀，即得。本专利技术所述的制备方法中，所述步骤1为：将乳清蛋白粉按照与水1:5的质量比混合，搅拌均匀后在50-75℃条件下搅拌30min，得混合物；本专利技术所述的制备方法中，所述步骤2为：使所述混合物升温至80℃后加入改性剂保温20min。本专利技术所述的制备方法中，所述步骤3为：使所述混合物降温至6本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种胶合板用无醛环保型乳清蛋白胶粘剂，其特征在于：所述乳清蛋白胶粘剂按重量份数计算，由如下配比的原料制备而成：水30～75份，乳清蛋白粉6～15份，十二烷基硫酸钠0.1‑0.5份，改性剂0.2～0.8份，交联剂1.0～8.0份。

【技术特征摘要】
1.一种胶合板用无醛环保型乳清蛋白胶粘剂，其特征在于：所述乳清蛋白胶粘剂按重量份数计算，由如下配比的原料制备而成：水30～75份，乳清蛋白粉6～15份，十二烷基硫酸钠0.1-0.5份，改性剂0.2～0.8份，交联剂1.0～8.0份。2.根据绝权利要求1所述的乳清蛋白胶粘剂，其特征在于：所述乳清蛋白胶粘剂按重量份数计算，由如下配比的原料制备而成：水40～60份，乳清蛋白粉8～12份，十二烷基硫酸钠0.1-0.3份，改性剂0.4～0.6份，交联剂1.0～7.0份。3.根据权利要求1或2所述的乳清蛋白胶粘剂，其特征在于：所述乳清蛋白粉为乳清浓缩蛋白、乳清分离蛋白中的一种或几种。4.根据权利要求3所述的乳清蛋白胶粘剂，其特征在于：所述乳清蛋白蛋白质含量在80％以上。5.根据权利要求1所述的乳清蛋白胶粘剂，其特征在于：所述的交联剂为乙二醇二缩水甘油醚，甲基丙烯酸甘油酯，1,4-丁二醇二缩水甘油醚中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：高振忠，侯贤锋，孙瑾，陈宛涓，百明阳，李锰，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44