小桐子蛋白基胶黏剂的改性研究

在纯碱Na OH和混合碱(Ca(OH)2/Na OH)降解改性小桐子蛋白的基础上,选取交联剂甲醛对小桐子胶黏剂进行改性。结果表明:单纯碱Na OH处理小桐子制备的胶黏剂不具有耐水性,混合碱(Ca(OH)2/Na OH)处理小桐子蛋白胶黏剂具有一定的耐水性。胶黏剂的性能测试和DSC测试结果表明,无论是单纯碱Na OH,还是混合碱(Ca(OH)2/Na OH)处理小桐子,其蛋白的降解程度有限,导致与后续的甲醛交联反应不理想。     

处理工艺对大豆蛋白基胶黏剂的影响

研究了交联改性前大豆蛋白基胶黏剂的NaHSO3改性处理工艺对大豆蛋白基胶黏剂性能的影响。结果表明：当反应温度为30℃、反应时间为0.5 h、加入4% NaHSO3处理大豆蛋白,再经交联剂改性制备的大豆蛋白基胶黏剂胶合板干、湿强度满足GB/T 9846.3-2004中有关I类胶合板的强度要求。动态热机械性能( DMA)分析结果表明, NaHSO3改性处理后大豆蛋白基胶黏剂的机械性能和热稳定性都有所提高,固化起始温度略降低。差示扫描量热( DSC)和傅里叶红外光谱( FTIR)分析表明,经NaHSO3处理后蛋白质分子中的二硫键有明显的断裂,且有明显的DSC固化放热峰。交联改性前,大豆蛋白通过NaHSO3改性处理,可以降低大豆蛋白基胶黏剂的交联剂使用量,从而在不影响使用性能的前提下,进一步降低大豆蛋白胶黏剂的制作成本。     

蛋白质改性小桐子基胶黏剂的研究

为了改善小桐子基胶黏剂的初黏性及贮存稳定性,本研究将小桐子饼粕粉分别与脱脂大豆粉、分离大豆蛋白、酪蛋白混合,并通过碱处理改性和尿素改性方法制备小桐子基胶黏剂。研究结果表明,脱脂大豆粉、分离大豆蛋白、酪蛋白分别与小桐子饼粕粉混合,小桐子基胶黏剂的干、湿强度都有明显提高,但适用期缩短。其中,分离大豆蛋白改性小桐子基胶黏剂的强度性能最好,但是适用期不长。脱脂大豆粉改性小桐子基胶黏剂在强度和适用期方面都比较理想。红外光谱和差式扫描量热分析表明,当共混脱脂大豆粉、分离大豆蛋白、酪蛋白后,小桐子基胶黏剂酰胺Ⅰ、Ⅱ的特征峰增强,小桐子基胶黏剂出现明显的固化放热峰,脱脂大豆粉较分离大豆蛋白改性的小桐子基胶黏剂固化温度高。     

环保型麻风树种子蛋白胶黏剂的制备及机理研究

以麻风树种子蛋白为原料,以三聚氰胺乙二醛（MG）树脂和环氧树脂（EPR）为交联剂,旨在为相关人造板产品尤其是胶合板制备另一种新型蛋白胶黏剂。采用红外光谱（FT-IR）、核磁共振碳谱（¹³C-NMR）、电喷雾电离质谱（ESI-MS）等分析其制备机理,同时通过检测蛋白胶胶合板性能,分析胶黏剂制备机理与实际应用之间的关系。结果表明,MG含有大量支链型的-NH-(CH)OH基团,与蛋白质的氨基等活性基团具有较好亲和性。环氧树脂与蛋白氨基反生反应,主要以N-1取代为主。单独以EPR或MG交联改性的蛋白胶不能同时满足Ⅰ、Ⅱ类胶合板强度要求。MG和EPR两者共同作为交联剂时,可以增加改性后麻风树种子蛋白胶黏剂的内聚强度和交联密度,使改性后蛋白胶同时满足Ⅰ、Ⅱ类胶合板胶接强度和耐水性能要求。综合改性后麻风树种子蛋白胶黏剂的制备成本和使用性能,4%三聚氰胺-乙二醛树脂+1%环氧树脂为最佳交联剂配方。     

乙二醛对蛋白基胶黏剂结构及性能的影响

选用2种典型蛋白原料大豆粉及谷蛋白粉,通过刨花板内结合强度性能测试及CP-MAS 13CNMR分析,对比乙二醛化蛋白基胶黏剂与甲醛化蛋白基胶黏剂的性能特征。结果表明,乙二醛与蛋白分子之间发生了化学反应,但由于其交联程度不及甲醛化蛋白胶黏剂,导致其胶接性能不及后者,若提高pMDI等交联剂的添加量,乙二醛化蛋白胶黏剂也可用于人造板制备。     

氧化淀粉改性脲醛树脂的制备及性能

采用氧化淀粉改性脲醛树脂,考查氧化淀粉添加比例对脲醛树脂性能的影响,并对胶合板的胶合强度和游离甲醛释放量进行了测试,以确定最佳的工艺条件。实验结果表明:氧化淀粉的加入明显降低了胶合板及脲醛树脂溶液中的游离甲醛释放量,较好地提高了胶合板的胶合强度。当氧化淀粉的添加量为2%(m(氧化淀粉)∶m(尿素)=2∶100)时,改性脲醛树脂胶黏剂中液体游离甲醛质量分数0.23%,合成的胶合板中游离甲醛质量浓度0.44 mg·L~(-1),达到GB/T 9846.3—2004中E0级要求,且胶接性能良好,干强度和湿强度均达到了GB/T9846.5—2004Ⅱ类胶合板的标准。     

木材用淀粉基复合胶黏剂的制备与性能

采用次氯酸钠对玉米淀粉进行氧化制备淀粉胶黏剂,再用功能内交联剂(异氰酸酯)共混改性制备淀粉基复合胶黏剂。考查了复合胶黏剂体系的pH、PVA质量分数与用量、淀粉用量、异氰酸酯加入比例对淀粉基复合胶黏剂胶接性能的影响。胶接实验结果表明:利用变性的氧化淀粉,PVA质量分数为10%,PVA加入比例为3/5,淀粉与水比为3/8时,获得最佳的胶结强度和耐水性能。采用XPS分析胶层化学结构,结果表明:异氰酸酯与淀粉胶黏剂、木材中的羟基反应形成化学键结合是提高胶接强度和耐水性关键所在。所制得的改性淀粉胶黏剂性能更加优异,符合Ⅱ类胶合板的使用要求。     

丙烯酰胺改性玉米蛋白复合胶黏剂的制备

用复合改性方法,即采用丙烯酰胺和马来酸酐联合改性玉米蛋白,在引发剂过硫酸铵作用下引发丙烯酰胺双键聚合制成复合改性玉米基胶黏剂,与传统胶黏剂进行对比分析;用傅立叶红外光谱分析复合改性玉米蛋白胶样品中活性基团的变化,探索改性玉米基胶黏剂耐水胶合强度的增强机理。结果表明:复合改性玉米基胶黏剂性能达到国家标准GB/T 9846—2004胶合板中Ⅱ类胶合板的耐水要求,其胶接的木制品无有害气体释放,达到国际E_0级水平。     

蓝藻蛋白基胶黏剂的制备与应用

以蓝藻蛋白为研究对象,主要研究了NaOH降解工艺和杨木等离子体处理工艺对蓝藻蛋白基胶合板胶合强度和耐水性能的影响。结果表明:NaOH处理能够显著提高蓝藻蛋白胶黏剂胶合性能,但仅有干状胶合强度,不具有耐水强度;NaOH降解蓝藻蛋白粉最佳工艺为7%NaOH (占蓝藻蛋白),料液比为70∶50,处理时间为0.5 h,处理温度为30℃;等离子体适宜的处理功率和处理有时间有助于胶合强度和耐水性的提高,最佳处理工艺为处理工艺1 kW,处理时间1 min。     

羟甲基酚制备单宁基胶黏剂与性能

以杨梅单宁为原料,以羟甲基酚作为单宁基胶黏剂键桥增长剂,分析了羟甲基酚对单宁基胶黏剂适用期及其制备的胶合板耐水性影响,并对相关制备工艺进行优化。结果表明,以羟甲基酚作为单宁基胶黏剂键桥增长剂所制备的单宁基胶黏剂耐水性略低于普通酚醛树脂,但施胶性能和适用期优于普通酚醛树脂。单宁基胶黏剂最佳制备工艺为:羟甲基加量10%,甲醛加量6%,热压温度180℃,热压时间3min。     

热固性双醛淀粉胶黏剂的制备及性能研究

以双醛淀粉为主要原料合成淀粉胶黏剂,采用交联剂异氰酸酯对其进行改性,研究聚乙烯醇（PVA）加入量、pH、异氰酸酯改性剂的添加量、热压温度对淀粉胶黏剂胶接性能的影响。结果表明：当反应体系 pH 为2.0、PVA 加入量（质量比）为5.0％、异氰酸酯改性剂添加量为双醛淀粉的20％、热压温度为110℃时,制得的胶合板性能满足Ⅱ类胶合板的使用要求。     

豆胶/PF的混合应用

研究了化学改性豆胶加入酚醛(PF)树脂交联剂后提高胶合板强度的问题。利用石灰乳、氢氧化钠、硅酸钠等化学药剂按不同配制比例对豆粉进行改性,制备豆胶;按胶合强度筛选出的最优配方,以达到Ⅲ类胶合板的强度要求。将改性豆胶与PF胶按3∶1的比例混合应用,在150℃温度、2.5MPa压力、5min热压时间条件下压制的胶合板可以达到Ⅰ类胶合板的强度要求。PF胶以适当的比例添加才能起到良好的交联作用。豆胶与PF的混合应用使胶合板的强度和耐水性得到极大改善,为开发利用低成本高性能天然胶黏剂做出了有益的探索。     

单宁-大豆蛋白胶黏剂基胶合板等离子体改性研究

以相思单宁和大豆蛋白制备单宁-大豆蛋白胶黏剂(SFT)为研究对象,以胶合板胶合性能和耐水性能为测试指标,分析了等离子改性的杨木及松木胶合板性能。结果表明,与大豆蛋白胶黏剂相比,胶黏剂SFT胶合板胶合强度和耐水性能有明显提高,其中单宁与大豆蛋白复合交联体系的形成及邻苯二酚基团引入可能是关键因素。等离子处理后的杨木和松木表面接触角显著减小,表面能显著提高,表面润湿性能得到了很大的改善,其协同SFT制备的杨木胶合板和松木胶合板胶合强度与耐水性能显著提高,但松木胶合板性能的提升幅度要明显高于杨木胶合板。FI-IR和SEM分析表明,等离子体高能粒子在杨木和松木木材表面同时发生了物理和化学作用,前者是在木材表面形成蚀刻粗化面,后者是在木材表面产生大量的极性基团。此外,等离子体可能使油脂发生氧化降解,甚至转化成有利于胶接的成分,使得等离子改性的松木胶合板性能提升幅度高于杨木胶合板。     

低甲醛释放脲醛树脂的合成温度与固化性能

针对低甲醛释放脲醛树脂固化速度慢的问题,在确定n(甲醛)∶n(尿素)=0.96∶1.00的优选合成工艺配方的基础上,采用正交试验优化低甲醛释放脲醛树脂不同反应阶段的合成反应温度,在兼顾胶黏剂胶接性能和环保性能的基础上,主要考查合成反应温度对低甲醛释放脲醛树脂胶黏剂固化速度的影响。结果表明:在合成低甲醛(F)/尿素(U)摩尔比脲醛树脂时,不同阶段的反应温度对树脂的固化速度有显著影响。当加成反应温度为90℃,缩聚前期反应温度为85℃,缩聚中期反应温度为75℃时合成的脲醛树脂胶黏剂,胶中游离甲醛质量分数在0.075%以下,固化速度明显加快,胶接性能优良,胶合板甲醛释放量为0.365 mg/L,达到GB/T 9846.3—2004中E0级要求,胶合板强度达到国家Ⅱ类板标准。     

木质素环氧聚合物合成及其改性大豆蛋白胶黏剂的性能

以木质素、乙二醇二缩水甘油醚为材料,在碱性催化剂作用下开环反应合成木质素环氧聚合物(EPL),将木质素环氧聚合物与大豆分离蛋白(SPI)进行交联反应,制备改性大豆蛋白胶黏剂;采用环氧值测定、傅里叶红外光谱、核磁共振、热质量分析等方法,分析木质素环氧聚合物的环氧值、化学结构,探索木质素环氧聚合物对改性大豆蛋白胶黏剂结构、热稳定性、胶合强度的影响,评价木质素环氧聚合物对大豆蛋白胶黏剂结构、胶合性能的改性效果.结果表明:木质素成功接枝环氧基团,合成了高反应活性的木质素环氧聚合物,环氧值为2.92 mol/kg,与商用水性环氧树脂环氧值接近;木质素环氧聚合物可以与大豆蛋白分子发生氢键作用和化学反应,形成交联结构,提高改性大豆蛋白胶黏剂的耐热性能;当木质素环氧聚合物质量分数为5％时,改性大豆蛋白胶黏剂胶合强度达到0.99 MPa,满足国家标准GB/T 9846—2015规定的Ⅱ类胶合板要求.     

湿固化胶粘接高含水率染色和固色桦木胶接性能探讨

为了系统研究不同表面状态下桦木单板的胶接性能,在比较桦木素材、染色桦木以及固色桦木表面润湿性能的基础上,采用湿固化异氰酸酯胶黏剂,对比分析了素材、染色和固色桦木3种试件在含水率30%、50%、70%和90%条件下的干状及湿状胶接强度.结果表明:随着含水率的升高,素材、染色和固色桦木表面的平衡接触角均呈上升趋势,胶接强度均呈下降趋势,并且其湿状胶接强度均明显低于各自的干状胶接强度;素材的干湿状胶合强度均明显高于染色和固色两种试件.     

ACQ防腐胶合板胶合性能的研究

用氨(胺)溶性季铵铜(ACQ)作防腐剂,采用浸渍法对单板进行防腐处理,分别以酚醛树脂(PF)和脲醛树脂(UF)为胶黏剂,压制防腐胶合板,研究ACQ对胶合性能的影响。结果表明:用PF将经防腐处理的单板压制成胶合板,单板ACQ吸药量对胶合性能影响不明显。马尾松和杨木单板的ACQ吸药量分别为7.81和15.54 kg.m-3时,最佳胶合强度分别为1.50和1.69 MPa。用UF将经防腐处理的单板压制成胶合板,单板ACQ吸药量对杨木胶合板胶合性能影响不明显,吸药量为8.75 kg.m-3时,胶合强度最佳,为1.60 MPa;但ACQ防腐剂对UF胶马尾松胶合板胶合性能有负面影响,使胶合强度达不到国家标准要求,如果将马尾松单板蒸煮处理后再浸渍ACQ或者浸渍ACQ后在低温下干燥,胶合强度明显提高,最大值分别达到1.32和1.03 MPa,这是由于经过处理去除了马尾松单板内的部分抽出物或阻止了ACQ与抽出物的某些成分反应,从而减小了ACQ对UF胶马尾松胶合板胶合强度的影响。     

热压型淀粉基水性异氰酸酯木材胶黏剂的研制

对利用复合变性玉米淀粉,制造热压型淀粉基水性高分子——异氰酸酯胶黏剂(API)进行了系统的研究。以复合变性淀粉乳液、二元酸、聚乙烯醇、PMDI为主要影响因素,以拉伸剪切强度为评价目标,通过正交试验优化出满足日本JISK6806—1995指标要求的热压型淀粉基API的配方,对影响胶黏剂理化性能的因素进行了系统分析。经验证性试验证明:所优化出的配方具有明显的生产可操作性,交联剂PMDI可不经封闭直接使用,完全能够满足现有的木材胶合制品生产工艺的要求。     

反应条件对GUF树脂合成及动态热机械性能的影响研究

选用乙二醛(G)部分取代甲醛(F)与尿素(U)反应制备乙二醛-尿素-甲醛(GUF)共缩聚树脂,探究不同反应条件对所合成GUF树脂基本性能的影响规律,用动态热机械性能分析方法(DMA)对人造板的热压过程进行模拟和树脂的固化过程进行监测,并以此为依据优化GUF树脂的合成条件,用优化条件下合成的GUF树脂制备胶合板并测定其力学性能及甲醛释放量。结果表明:GUF树脂的较优合成条件为乙二醛与尿素先在pH为4.0~5.0,于70~80℃保温反应1 h,乙二醛、尿素、甲醛的物质的量比nG∶nU∶nF为0.7∶1.0∶0.7,再加入甲醛于pH为5.0~6.0保温反应2 h;在优化条件下合成的GUF树脂固化后其储存模量达到13 976 MPa,以其胶合的胶合板胶合强度能满足国标GB/T 9846.3—2004对III类胶合板干状胶合强度的要求,甲醛释释放量也能满足国标GB/T 9846.3—2004对E0级胶合板的要求,可以直接用于室内并在干燥状态下使用。     

新型酚醛树脂改性大豆蛋白胶的研究（Ⅱ）

为了降低大豆蛋白胶的固化温度,提高交联剂改性豆胶的效率,减少交联剂的用量,最终降低豆胶成本,以分离大豆蛋白(SPI)降解液改性的酚醛树脂作为交联剂,使用前将其与大豆胶直接混合。通过核磁共振(¹³C-NMR)、差式扫描量热分析（DSC）改性前后酚醛树脂的结构变化和固化性能。结果表明,较普通酚醛树脂,以SPI降解液改性的酚醛树脂作为豆胶的交联剂,豆胶胶合板干、湿剪切强度明显提高,增幅分别为36.49%和22.03%;¹³C-NMR分析表明,SPI降解液改性的酚醛树脂体系羟甲基含量提高近27%。游离甲醛及甲醛聚合物含量降低近2.18倍,为后期豆胶的低毒或无毒化提供可能;DSC测试结果表明,以SPI降解液改性的酚醛树脂作为豆胶的交联剂,可以降低豆胶的固化温度,交联反应更容易。