环氧化合物改性大豆蛋白胶黏剂制备工艺与性能研究

通过三羟甲基丙烷三缩水甘油醚(THPTG)交联聚合大豆蛋白降解液制备低黏度大豆蛋白胶黏剂,研究THPTG用量、反应时间、反应温度等工艺参数对大豆蛋白胶黏剂黏度、耐水胶合强度和固化性能的影响,优化大豆蛋白胶黏剂制备工艺条件。结果表明:THPTG用量与反应时间对大豆蛋白胶黏剂黏度、耐水胶合强度均有显著影响,而反应温度仅对黏度影响较大;THPTG用量为9%时,大豆蛋白胶黏剂固化温度为130.20℃,固化反应热达到最大值199.7 J/g。大豆蛋白胶黏剂优化的制备工艺条件为THPTG 9%、反应时间50 min、反应温度70℃,制备的胶黏剂黏度为106 mPa·s,耐水胶合强度达到0.76 MPa,满足GB/T 9846—2015对于Ⅱ类胶合板标准要求。     

人造板用大豆蛋白胶黏剂研究进展

目前人造板用胶黏剂仍以醛类树脂胶黏剂为主导,存在人居环境甲醛污染和依赖化石资源等问题。随着人们环保意识提高、不可再生资源日益减少以及人造板环保等级要求的不断提升,以生物质资源为原料、水为分散介质的大豆蛋白胶黏剂,作为一种环保、可再生木材胶黏剂显示出巨大的发展潜力,但其耐水胶接性能差等问题仍制约其工业化应用,为木材工业研究热点之一。笔者综述了近年来国内外研究者在提高人造板用大豆蛋白胶黏剂耐水胶接性能方面的研究进展,重点介绍了提高大豆蛋白胶黏剂耐水胶接性能的改性方法,并分析了其改性机制与存在问题,包括蛋白质变性、接枝改性、酶改性、交联改性、大豆多糖改性、仿生改性、纳米材料改性、复合改性等,同时对提高大豆蛋白胶黏剂固体含量、降低黏度、改善抗霉变性能等方面研究进行了综述。探讨了大豆蛋白胶黏剂改性研究方向,并对其科学意义以及应用发展趋势进行了展望,以期为生物质木材胶黏剂的深入研究和在木材工业中的进一步推广应用提供理论与经验指导。     

利用脱脂豆粉制备木材胶黏剂合成工艺初探

由于世界范围内石油资源的紧缺和传统木材用胶黏剂引发的环境问题,使得木材胶黏剂工业重新重视研发豆基胶黏剂。笔者以脱脂豆粉为原料,以尿素、戊二醛为改性试剂制备复合改性木材胶黏剂。分别探讨了尿素浓度、反应温度、反应时间以及戊二醛添加量对改性胶黏剂胶合性能及耐水性的影响,并采用FT-IR分析复合改性胶黏剂样品中活性基团的变化,探索耐水胶合强度增强机理。通过试验结果分析,在试验研究范围内较优合成工艺参数为:尿素浓度为2.0M、反应时间1.0h、反应温度40℃、戊二醛添加量为2.0%(以脱脂豆粉质量为基准)。经30℃热水浸泡处理后,胶合强度达到0.85MPa。     

豆粕基木材胶黏剂的复合改性与性能研究

采用水性聚酰胺、乙二醛和异腈酸酯对豆粕蛋白粉进行复合改性制备无甲醛木材胶黏剂,并对复合胶黏剂的黏度、接触角和胶合强度进行了研究.结果表明:复合改性可显著降低豆粕基胶黏剂的黏度和接触角,增强胶黏剂在木材表面的润湿性,改善涂布性能.复合改性最佳pH值在大豆蛋白的等电点附近,当复合改性剂添加量为10％水性聚酰胺/4％异腈酸酯、10％水性聚酰胺/2％乙二醛或10％水性聚酰胺/1％乙二醛/1％异腈酸酯时,胶合强度都达到0.7MPa以上,满足国家Ⅱ类胶合板使用要求.     

邻苯二酚基多糖交联剂合成与表征及其对豆胶性能影响

仿照贻贝蛋白高黏附结构,合成邻苯二酚基多糖交联剂(CP)用以增强大豆蛋白胶黏剂的耐水胶接性能,研究CP原料中玉米淀粉与叔丁基二甲基氯硅烷保护的3, 4-二羟基苯甲酸(DHBAT)质量比、CP加入量、胶合板热压工艺(涂胶量、热压温度和热压时间)对大豆蛋白胶黏剂制备胶合板耐水胶接性能的影响规律,表征CP和改性大豆蛋白胶黏剂(SPI-CP)的功能性基团以及胶黏剂热稳定性、结晶区间、断面形貌等解析CP对大豆蛋白胶黏剂的增强机制。试验结果表明：通过4-二甲基氨基-吡啶和N, N-二环己基碳二亚胺催化的酯化反应将邻苯二酚结构成功接枝到玉米淀粉制成CP;CP的最佳配方为m(多糖)∶m(DHBAT)=1∶2,加入量为6%。SPI-CP胶黏剂制备胶合板耐水胶合强度较未改性时提高了64.62%,达1.07 MPa,干状胶合强度提高了154.44%,达2.29 MPa,满足国家标准中的Ⅱ类胶合板要求。这归因于CP中的邻苯二酚结构氧化形成醌类结构与蛋白氨基发生席夫碱反应,形成化学键交联,增强胶黏剂的耐水胶接性能;SCI-CP胶黏剂制备胶合板的优化热压工艺参数为热压温度130℃,热压时间4.5 min(板坯厚4...     

PMUF树脂胶黏剂的制备与性能

以尿素和三聚氰胺作为酚醛树脂改性单体制备苯酚-三聚氰胺-尿素-甲醛(PMUF)树脂胶黏剂,研究甲醛、苯酚、尿素、三聚氰胺及氢氧化钠用量对PMUF树脂胶黏剂性能的影响,并采用DSC和13C-NMR对其进行表征.结果表明:PMUF树脂游离甲醛含量低,能满足耐水、耐候性能要求较高的人造板产品的生产.当甲醛、苯酚、尿素、三聚氰胺、NaOH的摩尔比为3.1∶1∶0.7∶0.3∶0.5时胶黏剂性能最佳,其最佳固化温度为135.5℃.     

环氧化槲皮素合成及其对豆胶性能的影响

近年来,利用大豆蛋白胶黏剂替代脲醛树脂生产环保人造板产品成为研究热点,其中交联改性可有效提高大豆蛋白胶黏剂耐水胶接性能并已应用于实际生产,但传统大豆蛋白胶黏剂活性交联剂原料多来源于化石资源并且加入量大。本研究探索了利用生物多酚类化合物槲皮素与环氧氯丙烷反应制备一种生物质交联剂环氧槲皮素,用于改性大豆蛋白胶黏剂。研究了环氧槲皮素的合成以及对胶黏剂胶接性能、黏度、防霉性等的影响,解析了环氧槲皮素对大豆蛋白胶黏剂的增强作用机制。结果表明：槲皮素环氧化后红外谱图出现明显环氧特征峰,证明环氧化槲皮素成功合成;环氧槲皮素可与蛋白质氨基、羧基反应形成交联结构,胶黏剂耐水胶接性能提高,当加入质量分数6%的环氧槲皮素时,与未改性胶黏剂相比,制备胶合板的干状、耐水胶合强度分别提高62.5%和148.1%至1.95和1.34 MPa,满足Ⅱ类胶合板标准要求,同时胶黏剂黏度降低609.7%;形成的交联结构热稳定性提高,残炭率提高6.61%;未反应槲皮素中的羟基可以有效提高胶黏剂防霉性达到5 d以上,有利于胶黏剂适用期和胶接耐久性的提高。     

离子液体中通过ATRP法制备大豆蛋白胶黏剂北大核心

为提高大豆蛋白胶黏剂的胶合强度,在离子液体(1-丁基-2,3-二甲基咪唑氯盐[BDMIM][Cl])中,采用原子转移自由基聚合(ATRP)法将甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)接枝到大豆蛋白分子主链,制备大豆蛋白胶黏剂。对原料大豆蛋白进行预处理,采用红外光谱和核磁氢谱对大豆蛋白结构和大豆蛋白接枝共聚物进行表征,并通过正交试验确定优化工艺条件。结果表明:改性胶黏剂的优化工艺参数为GMA 140 mL,CuBr(溴化亚铜)147.2 mg,油浴时间3 h,在此条件下制备的胶黏剂胶合强度达到1.44 MPa,符合国家标准GB/T 9846—2015Ⅱ类胶合板要求。     

改性棉籽蛋白胶黏剂的制备及胶合性能

以棉籽粕粉为原料,用尿素进行改性处理暴露出更多的活性基团后,再用聚乙烯亚胺、环氧交联剂与活性基团反应制备棉籽蛋白胶黏剂。利用正交试验探讨尿素、聚乙烯亚胺与三羟甲基丙烷三缩水甘油醚的最佳用量。通过傅里叶红外光谱、差示扫描量热等方法,分析棉籽蛋白胶黏剂的结构变化、热稳定性等。结果表明：当尿素浓度为2 mol/L、聚乙烯亚胺为8%、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚为7%时,制备胶黏剂的湿胶合强度达到1.24 MPa,满足GB/T 9846—2015《普通胶合板》规定的Ⅱ类胶合板要求。     

生物质木材胶黏剂的研究进展

综述了几种重要生物质木材胶黏剂即单宁、木素、大豆蛋白、淀粉及木材原料基木材胶黏剂的研究进展情况,分析了生物质木材胶黏剂的应用现状,探讨了生物质木材胶黏剂的研究方向及发展趋势.     

Preparation and Properties of Plywood Adhesives with Soy Protein Isolate Modified by SDS

The effects of mass concentration,the reaction temperature and the reaction time of soy protein isolate(SPI) and sodium dodecyl sulfate (SDS) on the adhesive strength of the modified SPI adhesives has been studied through orthogonal experiments.And the adhesive mechanism of the modified SPI adhesives was discussed.The results show that the optimum formula conditions are as follows:mass concentration of SPI was 14%,that of SDS 1%,reaction temperature 35℃and the reaction time 3 h.Under the optimum conditions, the dry adhesive strength of the modified SPI adhesives was 1.82 MPa,the wet adhesive strength was 0.82 MPa,the viscosity was 5.8 Pa·s,the solid content was 12.96%.After SDS was added into SPI, the composites of SDS-SPI were formed,the internal hydrophobic groups among the SPI molecule structure were turned out and the water resistance of the modified SPI adhesives was enhanced with an increase of the modification time.When the concentration of SDS was over a defined value,the disulfide bond was broken and the modification effect of SDS went bad.     

制备工艺对标签胶性能影响的研究

以脱脂大豆粉(SF)为原料制备豆粉标签胶,主要研究了制备工艺(包括液料比、尿素加量、交联剂加量、处理时间和处理温度)对豆粉标签胶黏度、粘接性能和耐水性能的影响,并借助红外光谱对标签胶进行分析与表征。研究结果表明,豆粉标签胶的最佳制备工艺为:m(水):m(SF)为3.0:1.0,尿素加量100%,交联剂加量4.5%(占SF质量),处理温度70℃,处理时间1.0 h。此条件制备的豆粉标签胶黏度为32450mPa.s,粘接力177 N,耐常温水性(20±2)℃≥104h,远高于标签胶行业标准规定的72 h要求。FT-IR分析表明,加入交联剂后,大豆蛋白在波数为1 168 cm~(-1)处产生新特征峰,这可能是该研究豆粉标签胶具有较佳耐水性能原因所在。     

聚酰胺多胺环氧氯丙烷树脂大豆胶黏剂制备及性能研究

采用己二酸(AA)、二乙烯三胺、环氧氯丙烷(ECH)合成聚酰胺多胺环氧氯丙烷树脂(PAE),将其与大豆蛋白按比例混合制备PAE大豆胶黏剂。在合成预聚体(PA)后,通过单因素试验,探究AA与ECH摩尔比、大豆蛋白添加量对胶合板胶合强度的影响,研究了PAE对大豆蛋白的改性作用及胶接机理。结果表明:在胶黏剂合成过程中AA与ECH摩尔比为1:1.0,大豆蛋白添加量为30%,热压温度为120℃、压力1.0 MPa、热压时间6 min条件下,PAE大豆蛋白胶黏剂胶合强度可达1.02 MPa,满足GB/T 9846-2015Ι类板指标要求。     

豆胶的热反应特性及胶合特性分析

大豆蛋白胶因其可再生、可降解和环保性而受到广泛关注。豆胶的热反应特性和胶合特性研究结果显示:以20℃/min速率升温时,豆胶胶液在157℃时完全固化,在173℃开始降解;胶合板的胶合强度与涂胶量呈线性正相关。按热压温度160℃、热压时间80s/mm、压力1.6MPa、双面涂胶量450g/m2的工艺制备豆胶胶合板,其湿态胶合强度为0.78 MPa,满足GB/T 9846.3-2004《胶合板第3部分:普通胶合板通用技术条件》中Ⅱ类胶合板的要求。     

大豆基木材胶粘剂的研发

综述了20世纪70年代前大豆基木材胶粘剂开发应用和20世纪90年代以来国内外大豆基木材胶粘剂研发情况,以及大豆基木材胶粘剂开发中的关键性理论与方法。提出大豆基木材胶粘剂研发今后努力的方向。     

生物乙醇木质素-PAE改性大豆蛋白胶黏剂合成工艺研究

将生物乙醇木质素与自合成的聚酰胺多胺环氧氯丙烷(PAE)树脂进行接枝共聚改性大豆蛋白,制备环保型胶合板用胶黏剂,并通过单因素试验确定了木质素种类、木质素与PAE质量比、木质素与PAE树脂反应时间、大豆蛋白添加量等工艺条件对大豆蛋白胶黏剂胶合强度的影响。结果表明:当选用生物乙醇木质素与PAE进行接枝共聚、木质素与PAE质量配比为1∶4、反应时间为30 min、大豆蛋白添加量为50%(以木质素-PAE总质量而言)时,制得的三层胶合板湿胶合强度(1.03 MPa)可达到GB/T 9846—2015Ι类杨木胶合板的指标要求。     

利用苯酚液化大豆粉制备耐水性木材胶黏剂

以硫酸/磷酸为催化剂和苯酚液化,将大豆粉转化为胶黏剂的制备原料,并制备得到耐水性木材胶黏剂。采用GPC,HPLC,FTIR等手段结合胶合板压制,对豆粉苯酚液化产物及其与甲醛缩聚得到的胶黏剂进行表征。结果表明:以苯酚/豆粉质量比为3/1～2/1、5%硫酸为催化剂下,将豆粉在130～150℃下液化90min,90%以上的豆粉转化成相对分子质量为250～7250的产物,部分苯酚以1,4-取代和1,2-取代方式与豆粉反应形成结合酚;苯酚液化不仅破坏大豆蛋白的紧密球形结构,还使液化豆粉的活性基团增加,由此通过苯酚液化豆粉与甲醛缩聚,制得低游离甲醛释放的、胶接性能满足国家标准要求的Ⅰ类胶黏剂,由此所制备胶合板的28h煮-烘-煮湿强度在1.24～1.81MPa之间,达到耐候胶合板要求;苯酚/豆粉的比例对液化产物以及苯酚液化豆粉-甲醛胶黏剂的许多特性都有不同的影响,其中以苯酚/豆粉比例为3的胶黏剂胶接强度最好。     

大豆球蛋白变性剂等对豆胶黏度的影响

用二次回归正交试验设计法研究由碱、脲等组成的复合豆粕变性剂对大豆球蛋白变性效果的影响;采用低液比、高强度变性和均质处理分段进行的工艺技术,研究液比、尿素、烧碱、邻苯二酚等4个关键因素对低温豆粕中大豆球蛋白解聚作用的影响;着重考察大豆基木材胶粘剂黏度指标。分析结果,碱在复合型大豆球蛋白变性剂中是最有效和最关键的变性剂;尿素对大豆球蛋白的变性作用较碱弱;液比通过影响变性剂的浓度显著影响变性剂特别是尿素对蛋白的变性效果;邻苯二酚对豆胶黏度的影响很小。研究表明,采用低液比、高强度的大豆球蛋白变性方法,碱和尿素的用量比现有方法减少1倍以上,而对大豆球蛋白的解聚能力却明显提高;在复合的变性剂中,碱与豆粕干物的重量比为0.0271~0.0300,尿素与豆粕干物的重量比为0.02~0.12时,部分处理中豆胶黏度高达902~1973Pa.s以上,大大高于豆胶用于木材粘接时所要求的>50Pa.s的初黏度指标。采用这种复合变性法制备的大豆基木材胶粘剂达到Ⅱ类(耐热水)胶的标准。     

大豆蛋白的碱处理研究

选用碱(NaOH)对豆粉进行降解处理,研究了加碱量、十二烷基苯磺酸钠量(SDBS)、固体含量、处理温度和处理时间对大豆蛋白水解度和降解液黏度的影响。研究结果表明,利用NaOH对豆粉进行降解处理的最佳条件为:NaOH加入量7%(占豆粉的质量分数),处理时间3 h,处理温度90℃,SDBS加入量1%,固体含量30%。此条件下制备的豆胶黏度1.5 Pa.s,水解度达45%。     

交联改性大豆蛋白胶胶合板的工艺及湿剪切强度研究

为了确定应用交联改性大豆蛋白胶制造胶合板的工艺,采用正交试验,分析热压工艺参数和涂胶量对胶合板剪切强度的影响.在试验优化的工艺参数:热压温度160℃,压力1.5 MPa,时间2 min/rnm,双面涂胶量380 g/m2等条件下,胶合板的湿状剪切强度满足GB/T 9846-2004《胶合板》中Ⅰ类胶合板的要求,且不会随蒸煮时间的延长而出现明显下降,耐水性能稳定.