国内大豆胶粘剂的改性研究进展

大豆胶粘剂是一种绿色环保胶粘剂,在人造板领域具有很大的应用潜力.为改善大豆胶黏剂的耐水胶合性能及防腐性能,人们进行了大量的改性研究,其中耐水胶合性能的改性研究较多,包括物理改性、尿素改性、酸碱盐改性、接枝共聚、共混改性、有机试剂改性、晶须、纳米改性等.该文对目前国内有关大豆胶粘剂的改性研究进展进行了综述.     

共聚改性大豆蛋白制备胶粘剂的研究

采用改性剂MF处理大豆蛋白(SPI),用马来酸酐(MA)接枝改性后,与苯乙烯(St)发生共聚制备胶粘剂,研究了配方及反应温度对胶粘剂耐水胶接强度及粘度的影响。增加SPI的用量,胶粘剂的粘度将逐渐增大,耐水胶合强度起初增加迅速,之后增加趋势变缓;增加改性剂的用量,胶粘剂粘度与耐水胶合强度都呈先下降后上升趋势;当MA用量为1.5 g时,胶粘剂的粘度最小,而用量为4.5 g时,胶粘剂的粘度最大,随着MA用量的增加,胶粘剂耐水胶合强度先上升而后大幅下降;St用量对胶粘剂粘度的影响较复杂,但耐水胶合强度却随着St用量的增加先上升后下降,当St用量为20 mL时,耐水胶合强度达到最大值2.78 MPa;当引发剂的量为0.05 g(1mL苯乙烯)时,胶粘剂的耐水胶合强度出现最大值2.79 MPa,且此时粘度仅为12 MPa.S,对施胶影响不大。最终确定最佳反应条件为:SPI 15 g、MF6.5%(相对于SPI)、MA 3.0 g,St 20 mL,引发剂0.05 g(1 mL St用量),反应温度70°C。     

豆粕粉制备胶合板用生物质胶黏剂的研究

采用氢氧化钠和乙醇改性剂处理豆粕粉(SBM),用硫脲作交联剂,选用十二烷基硫酸钠(SDS)表面活性剂制备出具有较好耐水性能的木材用胶黏剂。研究p H、乙醇、硫脲及SDS用量对杨木胶合板耐水胶合强度的影响,并结合浴比(物料质量比)因素,探讨退粘剂(硫酸)对反应体系黏度和胶合强度的作用机理。借助扫描电子显微镜(SEM)分析手段阐明退粘剂对豆粕粉胶黏剂黏度及耐水性增强效应。结果表明:当p H13、乙醇用量15%、硫脲用量7%及SDS为5%,浴比为1∶3.5(豆粕粉质量为基准)时,耐水胶合强度可达0.98 MPa,当加入0.5%退粘剂后,黏度由84 520 m Pa·s降低至1 239 m Pa·s,胶接强度增加18.07%。SEM结果发现豆粕粉胶黏剂固化断面胶接致密,有效改善了胶液黏度和耐水胶合性能。     

大豆基胶黏剂改性的研究进展

大豆蛋白的凝胶性能够使大豆分离蛋白具有较高的粘度、可塑性和弹性,由大豆分离蛋白形成的胶黏剂不会释放甲醛等有害气体,是高环保型胶黏剂.但是普通大豆胶黏剂耐水性差、胶合强度低,而且耐腐蚀性差、易于生物降解,所以需要进行改性处理以期提高耐水性以及胶合强度.常用改性方法包括:物理改性、化学改性、仿生改性、酶改性等,通过对大豆蛋白改性处理方法的归纳,介绍了大豆胶的最新研究动态,以及国内外大豆胶改性的先进技术,从而总结出适宜的改性方法,为实际的生产与应用提供依据.     

环氧树脂改性大豆基木材胶粘剂的制备与表征

以表面活性剂AD改性大豆分离蛋白(SPI),然后与马来酸酐(MA)接枝后,再与环氧树脂(EPR)共混制备胶粘剂,采用L9(34)正交试验设计,探讨SPI、AD、MA及EPR用量对胶粘剂胶合性能的影响,并采用红外光谱及示差扫描量热仪探讨了SPI胶粘剂的胶粘机理。结果表明:最优工艺条件为每150 g溶剂水中,SPI用量15 g、AD用量为SPI的2.5wt%、MA1.5 g、EPR15 g;红外光谱和热性能分析表明SPI和EPR之间发生了化学反应。     

晶须与偶联剂改性大豆蛋白胶黏剂

选用硅烷偶联剂KH560作为改性剂,对碳酸钙晶须进行表面改性.研究了经KH560改性的碳酸钙晶须对大豆分离蛋白(SPI)胶黏剂粘接性能和耐水性的影响,考察了KH560用量和碳酸钙晶须用量对胶黏体系性能的影响.利用万能试验机测试对胶黏剂体系的剪切强度进行了测试,借助差示扫描量热仪(DSC)对胶黏剂热性能进行了分析.结果表明:当KH560用量为4%(wt)、碳酸钙晶须用量为2%(wt)、SPI含量为10%(-at)时体系的粘接性能和耐水性最好,与未改性SPI胶黏剂相比,干剪切强度提高了28.88%,浸泡后剪切强度提高了71.41%,湿剪切强度提高了76.68%;变性温度与未改性SPI胶黏剂相比有所下降.此外,利用FYIR和光学显微镜对体系内部结构进行了表征.     

甲醇联合改性大豆蛋白胶黏剂的研究

以甲醇、十二烷基磺酸钠、尿素为原料,研究了它们对大豆分离蛋白改性后胶黏性的改观作用。结果表明:随着甲醇含量的增加胶合强度先增后减,当甲醇含量占总体质量分数15%时胶合强度最好。取该条件下的大豆蛋白胶黏剂进行有关反应次序的对比试验。研究表明其部分干态胶合强度略有下降,湿态胶合强度有提升,且反应次序为SDS、甲醇、尿素所得的胶黏剂胶合强度达到最优。DSC、SEM图像和IR图像分析结果说明经此方法改性后的蛋白质展现出更多的二级结构从而大幅度的提升了其胶粘性,与此同时改性后的大豆蛋白玻璃化转化温度降低,从而降低了热压温度,说明经甲醇联合改性后的大豆蛋白胶黏剂不但能更加适应规模化的工业生产还可以节约资源。     

戊二醛改性提高大豆胶粘剂耐水性能

以脱脂大豆粉(SF)为原料,选用十二烷基硫酸钠(SDS)和戊二醛(GA)作为改性试剂,制备出具有较好耐水性能的木材用胶粘剂,并应用于杨木胶合板,分别研究了pH值、戊二醛用量、反应时间以及最终改性胶粘剂贮存时间对耐水胶合性能及表观粘度的影响,并采用十二烷基硫酸钠.聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)和傅屯叶变换红外光谱(FT-IR)分析手段探讨了改性胶粘剂耐水性能增强机理.结果表明:较佳合成工艺为:pH值为12.0,GA添加量0.80wt%(基于脱脂豆粉质量),反应时间1.0 h,反应温度30.0℃.按照GB/T 9846-2004胶合板中Ⅱ类板标准检测,耐水胶合强度可达0.68MPa.SDS-PAGE谱图说明蛋白质分子间形成化学键交联,FT-IR分析表明有环状吡啶结构生成,这些可能是改性胶粘剂耐水性能提高的原因.     

碱性蛋白酶改性大豆蛋白胶黏剂的研究

为解决大豆蛋白胶黏剂相对分子量高、黏度大以及改性剂用量多等问题,需要制备一种由碱性蛋白酶改性的新型大豆蛋白胶黏剂,使其满足室内使用胶合板及胶合制品的要求。本研究以脱脂大豆蛋白粉为主要研究对象,碱性蛋白酶作为改性剂,探究不同酶添加量、pH、酶解温度、酶解时间对大豆蛋白胶黏剂胶合强度的影响,并通过正交试验对其工艺条件进行优化。结果表明：大豆蛋白胶黏剂适宜反应条件为碱性蛋白酶添加量10 000 U·g^-1、pH9.5、酶解温度60℃、酶解时间100 min。改性胶黏剂与未改性的大豆蛋白胶黏剂相比,黏度由2 400 s降低为13 s,胶合强度由0.74 MPa提高为0.98 MPa,符合国家标准GB/T 9846—2004Ⅱ类胶合板要求。试验表明碱性蛋白酶改性大豆蛋白胶黏剂在胶合板生产领域中具有良好的应用前景。     

木材粘接用交联大豆蛋白胶的研究

以氢氧化钠改性脱脂大豆蛋白粉为基础胶,选用六次甲基四胺(HMTA)作为交联剂,制备了聚乙烯醇(PVA)改性的大豆蛋白胶黏剂。通过正交试验方法研究了HMTA用量、PVA溶液用量(PVA质量百分比浓度为12%)、热压温度、热压时间对粘接性能的影响;并用红外和热失重分析仪探讨了大豆蛋白胶的粘接机理。结果表明:当HMTA质量百分比用量为6.5%,热压温度为140℃,热压时间为10 min,大豆蛋白胶黏剂粘接性能较优;120℃加热1 h后,酰胺Ⅰ带和酰胺Ⅱ带红外特征峰朝高波数方向移动,表明高温下蛋白质胶内部的氢键数目减少;而属于HMTA的C-N的红外响应峰(1 236和1 007 cm~(-1))减小。研究结果表明HMTA参与了化学交联反应,HMTA的加入能提高大豆蛋白胶黏剂的耐热性能。     

纸板用大豆蛋白胶粘剂的研究

研究了尿素改性大豆分离蛋白(SPI)粘接单面涂布白板纸的最佳工艺.用尿素溶液对大豆分离蛋白进行改性,并用白板纸进行粘接,确定了其最佳工艺条件:尿素浓度3 mol·L-1、SPI含量10%、反应温度40℃、反应时间5 h,测得粘接强度为69.5125N·cm-2.单因素试验和正交试验结果表明:尿素浓度对改性SPI胶的粘接强度影响最大,其次是SPI含量和反应温度,反应时间的影响最小,尿素改性后豆胶的粘接强度有所提高.     

乙酸甲酯对大豆蛋白胶胶膜快干性的影响

提出了大豆蛋白胶胶膜概念,通过单因素试验研究了乙酸甲酯对大豆蛋白胶胶膜快干性及胶膜胶合强度的影响.结果表明:乙酸甲酯可以显著提高胶膜的快干性,且随着添加量的增加而增快,综合考虑乙酸甲酯大豆蛋白胶膜的干燥速率及胶合强度的影响,100 g大豆蛋白胶添加15 mL乙酸甲酯为最适添加量.     

纳米微粒对大豆蛋白胶粘剂性能的影响

以大豆分离蛋白为原料,研究纳米微粒对大豆蛋白胶粘剂的干态胶接强度、耐水强度及防腐性能的影响。添加纳米TiO2、SiO2、Al2O3均可提高大豆蛋白胶粘剂的干态胶接强度、耐水强度及防腐性能,其中添加纳米Al2O3对提高胶接强度、耐水强度效果最好,最佳添加量为0.8%;添加纳米TiO2对提高防腐效果最好,最佳添加量为0.8%。并用扫描电镜分析了大豆蛋白基纳米复合胶粘剂的微观形貌。     

热处理强度对大豆分离蛋白凝胶形成能力的影响

为探究不同热处理强度对大豆分离蛋白凝胶形成能力的影响,并对两者之间的关系进行研究,采用热分析、圆二色谱、质构测定、SDS-PAGE等方法对蛋白样品的变性程度、二级结构以及凝胶性质进行分析。结果表明:SPI中7S与11S组分完全变性拟合方程分别为y=3.784 12×10~(13)x~(-6.521 6)和y=2.925 07×10~(11)x~(-4.818 1),凝胶强度和持水性分别在95℃处理30和50 min时出现最大值25.1 g和93%。凝胶强度与持水性均随着温度和时间的增加,呈现出先增加后减小的趋势。表面疏水性和表面巯基含量最大分别为364.4±23.76和6.936±0.050 68μM·g~(-1),表面性质测定结果表明凝胶形成能力的降低是由于加热条件较为剧烈时,蛋白质分子会重新将部分疏水区包埋,导致作用基团减少。本研究建立了热处理强度和凝胶强度与持水性的拟合方程,为目的不同的SPI凝胶制备提供参考,同时也为长保质期豆腐的工业化生产中煮浆工序的工艺参数提供一定指导。     

酒石酸酰化改性制备低固体含量大豆蛋白胶黏剂的研究

以L-酒石酸和乙酰氯在极少量磷酸做催化剂的条件下制备二乙酰基酒石酸,之后将二乙酰基酒石酸溶于乙醇中制备改性剂,加入到制备好的p H10.50~10.90低浓度大豆分离蛋白预处理液中,制备胶黏剂。测试胶黏剂的固体物含量、DSC、胶合强度以及胶黏剂横切面。结果表明:p H10.7~10.8时,200 m L大豆分离蛋白预处理液中加入0.4 g二乙酰基酒石酸和10 m L无水乙醇制备的改性剂,最终得到的胶黏剂有良好的耐水性,胶合强度2 MPa,远超过国家对Ⅱ类胶合板胶合强度的要求(≥0.7 MPa)。     

大豆多糖固化脲酶胶黏剂填料的制备工艺研究

用吸附法检测大豆多糖固定化脲酶,得出最佳反应温度为60～70℃,pH为5.5～6.5。结果显示,大豆多糖亲水性能稳定,固化后是良好的胶黏剂填充材料。