本发明专利技术描述了用于结合纤维材料的真菌改性壳聚糖粘合剂和生产该粘合剂的方法。通过以下方法来生产粘合剂：提供含有壳聚糖的原料；真菌生长培养基；真菌培养物；将原料、生长培养基和真菌培养物混合在一起，以产生悬浮液；培养悬浮液，以产生包含改性壳聚糖固体、至少部分消耗的培养基液体和真菌残余物的培养液；分离改性壳聚糖固体与液体和真菌残余物，和溶解改性壳聚糖固体，以产生粘合树脂。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用真菌改性壳聚糖制得的粘合剂和从该粘合剂制得的木材复合物。
技术介绍
对用于制造建筑中所用的复合木材和/或纸制品的无甲醛和减甲醛的树脂存在增长的需求。这些复合产品是构成墙壁、地板、屋顶、门、橱柜、家具和建筑模型中常用的结构性或非结构性面板。目前主要使用的木材粘合剂是基于甲醛的树脂，如脲-甲醛(UF)、苯酚-甲醛(PF)和三聚氰胺-甲醛(MF)树脂，并且由这些树脂制得的复合产品是最普通的可能具有各种饰面和涂饰的胶合板、定向刨花板(OSB )、木屑板(PB )或中密度纤维板(MDF)。甲醒蒸汽对人体健康是有害的；一些计划，如LEED (Leadership in Energy andEnvi ronmenta I Design)和Greenguard允许制造商获得用于生产非甲醒或低甲醒树脂产 品的信用。这样的计划正在变成大部分复合产品、橱柜和家具制造商的销售策略的重要元素。消费者日益增加地要求0SB、PB、MDF和胶合板的供应商生产含有无甲醛或低甲醛的产品。这样的无醛或减醛树脂的一些实例是已知的。Umemura的JP2003-221571描述了包含鞣酸和壳聚糖作为用于木材的主要成分的木材粘合剂组合物。使用酸来溶解该壳聚糖，以生产可以用于各种类型的木材产品(包括胶合板和木屑板)的粘合剂。Hiromatsu的JP2005-081815公开了通过使用含有壳聚糖的粘合剂抑制从胶合板散发出来的甲醛量而减少甲醛散发的胶合板，壳聚糖是作为来自热固性树脂的甲醛的吸附剂。Peshkova, A.等人在 Investigation of ch i to san-pheno I i c ssystemsaswoodadhesives (壳聚糖-酹系统作为木材粘合剂的研究)(Journal ofBiotechnology 102:199-207，2003)中描述了作为木材粘合剂的壳聚糖-酚系统。Peshkova等人描述了所测试树脂的粘合强度与粘合剂系统的粘度正相关并且提供了低于270psi (大约1862kPa)的搭接剪切强度。尽管可利用，但对具有优异性能和低成本的以低甲醛或无甲醛生产的树脂仍然存在很大的需求。从可再生自然资源开发新类型的用于绿色复合板生产的粘合剂并且降低从复合产品中散发出来VOC的环境影响对于下一代的绿色建筑在策略上是重要的。壳聚糖是从几丁质脱乙酰基产生的氨基多糖，几丁质是在海洋甲壳类(如，螃蟹和虾)的壳和真菌的细胞壁中大量天然产生的。壳聚糖的化学结构由￠-1, 4-连接的D-葡糖胺残基组成，具有多个随机定位的N-乙酰基-葡糖胺。壳聚糖可溶于弱酸性水溶液中，并且以阳离子聚合电解质形式存在，这造成了与带负电荷的分子相互作用的可能性。换句话说，壳聚糖具有粘合特性。壳聚糖作为潜在的多糖来源已经在各个领域中受到了很多关注，并且已经对其医学和工业应用进行了广泛的研究。概述因此，本专利技术的目的在于提供一种无甲醛或具有较低甲醛水平，同时保持优异的用于纤维材料的结合特性的粘合剂树脂。因此，根据本专利技术的一个方面，提供了通过以下步骤生产的用于结合纤维材料的真菌改性壳聚糖粘合剂，所述步骤为提供含有壳聚糖的原料；提供真菌生长培养基；提供真菌培养物；将原料、生长培养基和真菌培养物混合在一起以产生悬浮液；培养悬浮液，以产生包含改性壳聚糖固体、至少部分消耗的培养基液体和真菌残余物的培养液；分离改性壳聚糖固体与液体和真菌残余物，和溶解改性壳聚糖固体，以产生粘合树脂。根据本专利技术的一个方面，提供了本文中所述的粘合剂，其中在酸中溶解改性壳聚糖。根据本专利技术的另一个实施方案，提供了本文中所述的粘附剂，其中在脲甲醛树脂或苯酚甲醛树脂中的至少一种中溶解改性壳聚糖。根据本专利技术的再另一个实施方案，提供了本文中所述的粘附剂，其中溶解与下列 步骤结合酚醛树脂与改性壳聚糖的原位聚合，或脲甲醛(UF)树脂与改性壳聚糖的原位聚入口 o因此，根据本专利技术的另一个方面，提供了一种生产用于结合纤维产品的粘合树脂的方法，其包括提供含有壳聚糖的原料；提供真菌生长培养基；提供真菌培养物；将原料、生长培养基和真菌培养物混合在一起以产生悬浮液；培养悬浮液，以产生包含改性壳聚糖固体、至少部分消耗的培养基液体和真菌残余物的培养液；分离改性壳聚糖固体与液体和真菌残余物，和溶解改性壳聚糖固体，以产生粘合树脂。根据本专利技术的再另一个方面，提供了本文中所述的方法，其中在酸中溶解改性壳聚糖固体。根据本专利技术的再另一个方面，提供了本文中所述的方法，其中在脲甲醛树脂或苯酚甲醛树脂中的至少一种中溶解改性壳聚糖固体。根据本专利技术的再一个方面，提供本文中所述的方法，其中溶解与下列步骤结合酚醛树脂与改性壳聚糖的原位聚合，或脲甲醛(UF)树脂与改性壳聚糖的原位聚合。附图简述现在将参考附图，通过说明显示了本专利技术的某些实施方案，并且其中图I是根据本专利技术的一个实施方案，用于结合纤维材料的粘合树脂的生产方法的方框图；图2是表示在潮湿和干燥测试条件下胶合板样品剪切强度的柱状图，比较了用非改性壳聚糖制备的粘合剂和使用根据本专利技术的几个实施方案改性的壳聚糖的粘合剂；图3是表示胶合板样品剪切强度的柱状图，比较了用非改性壳聚糖制备的粘合剂和使用根据本专利技术的几个实施方案改性并用脲甲醛(UF)树脂加强的壳聚糖的粘合剂；和图4是表示胶合板样品剪切强度的柱状图，比较了用非改性壳聚糖制备的粘合剂和使用根据本专利技术的几个实施方案改性并且用苯酚甲醛(PF)树脂加强的壳聚糖的粘合剂。某些实施方案的详述现在参照附图，其中图I说明了用于结合纤维材料的粘合树脂的生产方法(I)的方框图。理解纤维材料将包含各种纤维素材料，包括但不限于纸、木材、胶合板、刨花板、木屑板、纤维板及其组合。粘合树脂的生产方法(I)从提供至少三种原料开始a)含有壳聚糖的原料(2);b)真菌生长培养基(4)和c)真菌培养物(6)。在优选的实施方案中，含有壳聚糖的原料(2)源自海洋来源，如虾或甲壳类的壳。在优选的实施方案中，真菌生长培养基(4)产自包含KN03、KH2PO4, MgSO4. 7H20、FeCl3. 6H20、聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种的无菌水溶液，和含有用于真菌生长的矿物质和维生素中的至少一种的营养液。在优选的实施方案中，以在25°C下在皮氏培养皿中的2%麦芽提取物琼脂培养基上培养一周的菌丝体栓(直径5mm)的形式来提供真菌培养物,将理解培养基和培养时间可以改变。在优选实施方案中，用以下真菌中的至少一种来制备真菌培养物，但不限于哈茨 木霉(Trichoderma harzianum Rifai)、绿色木霉(Trichoderma viride Pers. :Fr.)和粉红粘帚霉(Gliocladium roseum Bainier)。子囊菌门(Ascomycota)或有丝分裂真菌的其他真菌物种也可以用于该目的。将以上所列的三种原料a)、b)和c)组合或混合(10)，以产生混合物或悬浮液(12)。本领域技术人员将理解可以使用超过一个的菌丝体栓，在优选的实施方案中，将三(3)至八(8)个栓置于500毫升总体积的悬浮液(12)中。在特别优选的实施方案中，将五(5)个菌丝体栓(直径5mm)用于500毫升总体积的悬浮液(12)中。在其中可以进行培养的无菌密封容器中本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.02.01 US 61/300,0771.通过以下方法生产的用于纤维材料的真菌改性壳聚糖粘合剂 提供含有壳聚糖的原料(2); 提供真菌生长培养基(4); 提供真菌培养物(6); 将原料(2)、生长培养基(4)和真菌培养物混合(10)在一起，以产生悬浮液(12); 培养(20)悬浮液(12)，以产生包含改性壳聚糖固体(32)、至少部分消耗的培养基液体(34)和真菌残余物(36)的培养液(22)； 分离(30)改性壳聚糖固体(32)与液体(34)和真菌残余物(36)，和 溶解(40)改性壳聚糖固体(32)，以产生粘合树脂(42)。2.权利要求I的粘合剂，其中在酸中溶解改性壳聚糖。3.权利要求I的粘合剂，其中在脲甲醛树脂或苯酚甲醛树脂的至少一种中溶解改性壳聚糖。4.权利要求I的粘合剂，其中真菌培养物包含哈茨木霉(TrichodermaharzianumRifai)、绿色木霉(Trichoderma viridePers. :Fr.)和粉红粘帚霉(Gliocladium roseumBainier)中的至少一种。5.权利要求4的粘合剂，其中以在25°C下在2%麦芽提取物琼脂培养基上培养一周的菌丝体栓的形式来提供真菌培养物。6.权利要求I的粘合剂，其中培养基(4)产自包含KN03、KH2P04、MgS04.7H20、FeCl3. 6H20、聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种的无菌水溶液，和含有用于真菌生长的矿物质和维生素中的至少一种的营养液。7.权利要求2的粘合剂，其中溶解(40)与下列步骤结合 酚醛树脂与改性壳聚糖(32)的原位聚合，或 脲甲醛(UF)树脂与改性壳聚糖(32)的原位聚合。8.权利要求I的粘合剂，其中培养悬浮液(22)是在25°C下持续21天。9.权利要求I的粘合剂，其中分离(30)培养液(22)包括 将培养液(22)过滤除去真菌残余物(36)，以产生在液体(34)中包含改性壳聚糖固体(32)的第二种培养液,和 将第二种培养液过滤除去液体(34)，以产生改性壳聚糖固体(32)。10.权利要求9的粘合剂，其中分离(30)进一步包括 用水洗涤改性壳聚糖固体(32)； 干燥改性壳聚糖固体，和 将改...
【专利技术属性】
技术研发人员：DQ·杨，Y·张，XM·王，H·万，G·布伦特，
申请(专利权)人：FP创新研究中心，
类型：发明
国别省市：
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