一种含有天然有机-无机结构的豆粕胶黏剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及生物质胶黏剂技术领域，具体涉及一种含有天然有机

【技术实现步骤摘要】
一种含有天然有机
‑
无机结构的豆粕胶黏剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及生物质胶黏剂
，具体涉及一种含有天然有机
ꢀ‑
无机结构的豆粕胶黏剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]目前木材工业使用的胶粘剂主要由石油基脲醛树脂、酚醛树脂和三聚氰胺
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甲醛树脂生产，而其制造与使用过程中甲醛的释放与可持续、环保、健康的发展战略背道而驰。环保意识的增强和对可持续产品的迫切要求，激发了本领域技术人员对绿色廉价生物质无甲醛粘合剂的研究。
[0003]基于农产品加工副产品的植物蛋白胶黏剂具有环保、低成本、可持续性和可降解性等优点，近年来引起了广泛关注。其中，在人造板生产中，大豆蛋白是最有潜力替代三醛树脂的。豆粕是一种环境友好、丰富、易得、可持续的生物质资源，是大豆油提取的残留物，因其易于加工和成本效益而在木材胶粘剂行业显示出巨大的潜力。然而，由于豆粕存在丰富的亲水基团，未改性的豆粕胶黏剂的湿剪切强度较低，而且耐水性差。此外，由于豆粕富含蛋白质与多糖等营养物质，容易发霉导致豆粕胶黏剂的储存适用期有限。
[0004]为了改善豆粕基胶粘剂的机械性能以满足工业生产和应用的需要，研究人员开发了一系列的增强策略，如调整蛋白质分子以增加表面基团，填充纳米材料，增强交联网络，以及仿生增强策略等。然而，简单的分子调控并没有提高胶黏剂的防霉性能，而且大量使用复杂的合成材料增加了胶黏剂的成本。交联网络的增加通常涉及到使用大量的交联剂来增加强度，而这种胶黏剂的生产依赖于不可再生的石化产品，这与发展战略不符。
[0005]因此，如何设计一种具有高机械强度、耐水性好、防霉性好且成本低的豆粕胶黏剂仍然具有挑战性。

技术实现思路

[0006]鉴于此，本专利技术提供了一种豆粕胶黏剂，其原料包括如下重量份组分：25～30份豆粕、0.28～2.8份双醛壳聚糖和0.14～1.4份氨基化埃洛石纳米管。
[0007]本专利技术发现，向豆粕中引入有机
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无机杂化结构，能够结合有机和无机组分的优点，制备出一种强韧、耐水和防霉的豆粕胶黏剂。具体地，本专利技术通过向豆粕中添加一定比例的双醛壳聚糖作为有机组分，同时添加一定比例的氨基化埃洛石纳米管作为无机组分，使得双醛壳聚糖通过醛基与豆粕蛋白质中的氨基发生席夫碱反应，同时双醛壳聚糖通过醛基与氨基化埃洛石纳米管发生席夫碱反应，在胶黏剂体系中形成豆粕
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有机
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无机结构，通过双重席夫碱作用和氢键作用获得较强的界面结合能力，显著提升了豆粕胶黏剂的交联密度，同时也提高了豆粕胶黏剂的剪切强度和耐水性。
[0008]而且，本专利技术采用的双醛壳聚糖具备一定的抗菌性能，通过上述配比下反应生成的席夫碱能够进一步提高豆粕胶黏剂的防霉性能，显著提升了豆粕胶黏剂的储存适用期。
[0009]此外，在上述配比下形成的胶黏剂体系中，无机组分氨基化埃洛石纳米管能够均
匀分散在胶黏剂体系中，使得豆粕胶黏剂同时具备优异的剪切强度和韧性，具备较好的综合机械性能。
[0010]作为本专利技术的一种优选的实施方案，豆粕、双醛壳聚糖和氨基化埃洛石纳米管的重量比为1:0.01～0.1:0.005～0.05。
[0011]在上述配比关系下，豆粕胶黏剂的剪切强度和韧性能够进一步提升。
[0012]作为本专利技术的一种优选的实施方案，双醛壳聚糖和氨基化埃洛石纳米管的重量比为1～3:1。
[0013]本专利技术研究发现，控制双醛壳聚糖和氨基化埃洛石纳米管的重量比为1～3:1，能够使得豆粕胶黏剂的剪切强度达到最优，同时能够避免过多的双醛壳聚糖或氨基化埃洛石纳米管的加入造成资源浪费，有利于控制生产使用成本。
[0014]作为本专利技术的一种优选的实施方案，所述原料还包括化学交联剂，所述化学交联剂为三缩水甘油胺、丙三醇三缩水甘油醚或乙二醇三缩水甘油醚中的至少一种。
[0015]作为本专利技术的一种优选的实施方案，所述化学交联剂与豆粕的重量比为5～8:100。
[0016]通过添加上述比例的化学交联剂，使得氨基化埃洛石纳米管通过醛基、交联剂环氧基团和蛋白质极性基团的多重化学键紧密填充豆粕胶黏剂基质，能够进一步提升豆粕胶黏剂的机械强度、耐水性和防霉性。
[0017]作为本专利技术的一种优选的实施方案，所述原料还包括水；水与豆粕的重量比为2～3:1。
[0018]作为本专利技术的一种优选的实施方案，其原料包括如下重量份组分：
[0019]25～30份豆粕、1.4～2份化学交联剂、0.28～2.8份双醛壳聚糖、 0.14～1.4份氨基化埃洛石纳米管和69.9～72份水。
[0020]作为本专利技术的一种优选的实施方案，其原料包括如下重量份组分：
[0021]27～29份豆粕、1.4～2份化学交联剂、0.28～2.8份双醛壳聚糖、 0.14～1.4份氨基化埃洛石纳米管和69.9～72份水。
[0022]进一步，本专利技术还提供了上述任一方案中豆粕胶黏剂的制备方法，包括如下步骤：
[0023](1)将豆粕、双醛壳聚糖和化学交联剂在水中分散，制得第一分散液；将氨基化埃洛石纳米管在水中分散，制得第二分散液；
[0024](2)再将第一分散液与第二分散液混合，调整混合溶液的pH为8～10，然后经过搅拌后制得豆粕胶黏剂。
[0025]作为本专利技术的一种优选的实施方案，采用硅烷偶联剂改性埃洛石纳米管制得氨基化埃洛石纳米管。
[0026]作为本专利技术的一种优选的实施方案，氨基化埃洛石纳米管的制备方法包括如下步骤：将体积百分比为6～10％的3
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氨基丙基三乙氧基硅烷的乙醇溶液与埃洛石纳米管混合，在75～85℃下将悬浮液回流，然后分离固体制得氨基化埃洛石纳米管。
[0027]优选地，在80℃下将悬浮液回流24小时以上。
[0028]优选地，埃洛石纳米管与3
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氨基丙基三乙氧基硅烷的乙醇溶液的质量体积比为1:16～20。
[0029]优选地，在80℃下将悬浮液回流24小时后，通过离心回收乙醇，而后将分离的固体
采用乙醇洗涤后，得到氨基化埃洛石纳米管。
[0030]在具体实施过程中，包括但不限于在三口烧瓶中进行氨基化埃洛石纳米管的制备。
[0031]作为本专利技术的一种优选的实施方案，采用高碘酸钠氧化壳聚糖制备双醛壳聚糖。
[0032]通过上述方法制备的双醛壳聚糖能够明显改善壳聚糖的水溶性，同时具备双醛基结构。
[0033]优选地，双醛壳聚糖的制备方法包括如下步骤：
[0034](1)将壳聚糖与醋酸溶液混合，调节pH为4～5；其中，醋酸溶液中醋酸的浓度为1％～2％，壳聚糖与醋酸溶液的质量体积比为1g： 40～60mL；
[0035](2)将浓度为0.1～0.2g/mL的高碘酸钠溶液与步骤(1)中制得的混合溶液混合，在避光与冰浴条件下搅拌48h以上；
[0036](3)将步骤(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种豆粕胶黏剂，其特征在于，其原料包括如下重量份组分：25～30份豆粕、0.28～2.8份双醛壳聚糖和0.14～1.4份氨基化埃洛石纳米管。2.根据权利要求1所述的豆粕胶黏剂，其特征在于，豆粕、双醛壳聚糖和氨基化埃洛石纳米管的重量比为1:0.01～0.1:0.005～0.05。3.根据权利要求1或2所述的豆粕胶黏剂，其特征在于，双醛壳聚糖和氨基化埃洛石纳米管的重量比为1～3:1。4.根据权利要求1～3中任一项所述的豆粕胶黏剂，其特征在于，所述原料还包括化学交联剂，所述化学交联剂为三缩水甘油胺、丙三醇三缩水甘油醚或乙二醇三缩水甘油醚中的至少一种。5.根据权利要求4所述的豆粕胶黏剂，其特征在于，所述化学交联剂与豆粕的重量比为5～8:100。6.根据权利要求1～5中任一项所述的豆粕胶黏剂，其特征在于，所述原料还包括水；水与豆粕的重量比为2～3:1。7.根据权利要求1～6中任一项所述的豆粕胶黏剂，其特征在于，其原料包括如下重量份组分：25～30份豆粕、1.4～2份化学交联剂、0.28～2.8份双醛壳聚糖、0.14～1.4份氨基化埃洛石纳米管和69.9～72份水。8.根据权利要求7所述的豆粕胶黏剂，其特征在于，其原料包括如下重量份组分：27～29份豆粕、1.4～2份化学交联剂、0....

【专利技术属性】
技术研发人员：李建章，曾国栋，董友明，罗晶，高强，李炯炯，李晓娜，詹先旭，夏常磊，李邝，
申请(专利权)人：北京林业大学，
类型：发明
国别省市：