专利摘要

本发明涉及一种多重网络结构的无醛大豆蛋白胶黏剂，包括以下重量份的组分：主剂15‑18份、分散介质水85‑88份、菠萝蛋白酶0.05‑0.1份、单宁酸（TA）2‑3份、七水合硫酸锌0.25‑0.5份、交联剂1,2,3‑丙三醇二缩水甘油醚（PTGE）2‑4份。本发明的多重网络结构的无醛大豆蛋白胶黏剂形成三重网络结构，具有黏度适中、干/湿胶合强度高、韧性好、防霉性能好，而且制备胶黏剂涂覆均匀，性能稳定，产品质量稳定提高。本发明另外还涉及一种多重网络结构的无醛大豆蛋白胶黏剂的制备方法。

权利要求

1.一种多重网络结构的无醛大豆蛋白胶黏剂，其特征在于：包括以下重量份的组分：主剂15-18份、分散介质水85-88份、菠萝蛋白酶0.05-0.1份、单宁酸（TA）2-3份、七水合硫酸锌0.25-0.5份、交联剂1,2,3-丙三醇二缩水甘油醚（PTGE）2-4份，所述主剂为大豆分离蛋白；上述多重网络结构的无醛大豆蛋白胶黏剂通过以下步骤制备：

（1）按照重量份配比称量各组分，首先将主剂加入到分散介质水中，搅拌均匀，高压均质2个循环，压强30MPa，然后加入菠萝蛋白酶，将混合溶液放置在55℃的水浴锅中，在1200rpm搅拌桨搅拌下，均匀搅拌5分钟，使大豆分离蛋白充分降解；

（2）将步骤（1）得到的混合物迅速冷却至室温，首先加入交联剂1,2,3-丙三醇二缩水甘油醚 (PTGE)，在室温条件下均匀搅拌5分钟，转速为800rpm，使交联剂在混合物中均匀的分散开；然后，调节pH=9.5，升温至80℃，保温20分钟，进行预聚反应；降温40℃，称取2-3重量份的单宁酸，缓慢加入到混合物中，在转速800rpm下均匀搅拌5分钟，使单宁酸均匀分散在混合物中；最后，将0.25-0.5重量份的七水合硫酸锌充分溶解在微量的软化水中，将硫酸锌溶液滴加到混合物中，在转速800rpm下搅拌5分钟，使硫酸锌均匀分散在混合物中，多重网络结构的无醛大豆蛋白胶黏剂制备完成。

2.根据权利要求1所述的多重网络结构的无醛大豆蛋白胶黏剂，其特征在于：所述主剂的蛋白含量90%，粒径均250目。

3.根据权利要求1所述的多重网络结构的无醛大豆蛋白胶黏剂，其特征在于：所述菠萝蛋白酶的分子量33000，酶活性300μ/mg。

4.根据权利要求1所述的多重网络结构的无醛大豆蛋白胶黏剂，其特征在于：所述分散介质水选自来水、软化水、去离子水中的一种或多种。

说明书

技术领域

本发明涉及用于单板类人造板制备技术领域，具体涉及一种大豆蛋白木材胶黏剂及其制备方法。

背景技术

我国珍贵木材资源相对匮乏，人工林资源丰富，利用人工林速生材通过胶黏剂制备人造板是人居环境中家具地板、室内装饰装修的主要原材料，2018年，我国人造板总产量达3亿立方米，约占世界总产量的50%，其中60%以上为单板类人造板产品。按每吨胶黏剂平均生产9立方米人造板计算，2018年我国单板类人造板用胶黏剂消耗量约1800万吨（固体含量50%），其中脲醛树脂及其改性产品占胶黏剂总产量的90%以上，占主导地位。脲醛树脂胶黏剂因其原料充足、价格低廉、水溶性好等优势在木材工业中广泛使用，但存在制品甲醛释放问题。随着人们生活水平提高，人居环境污染问题受到关注。采用大豆蛋白胶黏剂制备人造板能解决人造板游离甲醛释放量的问题，是一个重要的解决问题的途径，但大豆蛋白胶黏剂存在耐水胶接性能差，脆性大，胶接稳定性差、防霉性差等问题，限制其工业化应用。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

为了解决大豆蛋白胶黏剂存在的耐水性能差、脆性大的问题，本发明设计了一种多重网络结构的大豆蛋白木材胶黏剂及其制备方法，该胶黏剂具有耐水胶接强度高、韧性好、防霉性能好的特点，而且胶黏剂黏度适中、渗透性好、方便施胶，能够满足胶合板胶黏剂的耐水与工艺要求，胶黏剂成本低，保证了生物质胶黏剂的实用性能。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种多重网络结构的无醛大豆蛋白胶黏剂，包括以下重量份的组分：主剂15-18份、分散介质水85-88份、菠萝蛋白酶0.05-0.1份、单宁酸（TA）2-3份、七水合硫酸锌0.25-0.5份、交联剂1,2,3-丙三醇二缩水甘油醚（PTGE）2-4份。

其中，所述主剂为大豆分离蛋白，蛋白含量90%，粒径均250目，购自山东禹王生态食品工业有限公司；单宁酸、七水合硫酸锌购自麦克林生物化学有限公司；菠萝蛋白酶的分子量33000，酶活性300μ/mg，购自上海源叶集团有限公司；交联剂1,2,3-丙三醇二缩水甘油醚(PTGE)，作为一种柔性环氧交联剂，购自麦克林生物化学有限公司；所述分散介质水可以选择自来水、软化水、去离子水中的一种或多种，工业生产中采用自来水即可。

采用上述化学试剂配合处理方法，首先通过菠萝蛋白酶降低大豆蛋白胶黏剂的分子量，降低胶黏剂粘度，提高胶黏剂反应活性；然后引入1,2,3-丙三醇二缩水甘油醚（PTGE），通过和大豆蛋白活性基团发生环氧开环反应，形成第一层共价键网络结构；接着引入儿茶酚基单宁酸，单宁酸中的酚类物质可以提高胶黏剂防霉性能，通过儿茶酚基团和大豆蛋白活性基团相互作用形成氢键，构建第二层氢键网络；最后通过添加七水合硫酸锌引入金属离子--锌离子，锌离子价格便宜，而且可以赋予材料一定的防霉性，通过锌离子和单宁酸中的儿茶酚基团产生金属螯合，形成离子键，构建第三层离子键网络，在大豆蛋白胶黏剂中形成紧密的三重网络结构。

一种多重网络结构的无醛大豆蛋白胶黏剂的制备方法，包括如下步骤：

（1）按照重量份配比称量各组分，首先将主剂加入到分散介质水中，搅拌均匀，高压均质2个循环，压强30MPa，然后加入菠萝蛋白酶，将混合溶液放置在55℃的水浴锅中，在1200rpm搅拌桨搅拌下，均匀搅拌5分钟，使大豆蛋白充分降解；

（2）将步骤（1）得到的混合物迅速冷却至室温，首先加入交联剂1,2,3-丙三醇二缩水甘油醚 (PTGE)，在室温条件下均匀搅拌5分钟，转速为800rpm，使交联剂在混合物中均匀的分散开；然后，调节pH=9.5，升温至80℃，保温20分钟，进行预聚反应；降温40℃，称取2-3重量份的单宁酸，缓慢加入到混合物中，在转速800rpm下均匀搅拌5分钟，使单宁酸均匀分散在混合物中；最后，将0.25-0.5重量份的七水合硫酸锌充分溶解在微量的软化水中，将硫酸锌溶液滴加到混合物中，在转速800rpm下搅拌5分钟，使硫酸锌均匀分散在混合物中，多重网络结构的无醛大豆蛋白胶黏剂制备完成。

本发明的优点在于：

（1）本发明以大豆分离蛋白为原料，通过物理、生物和化学协同改性制备了多重网络结构的无醛大豆蛋白胶黏剂，不仅解决了室内胶合板甲醛污染危害人体健康问题，而且符合可持续发展理念，减少石化资源消耗；

（2）本发明通过高压均质后展开蛋白结构，使菠萝蛋白酶充分酶解作用，通过协同作用高效均匀将大豆蛋白间的肽键打开，降低了大豆蛋白的分子量，降低了胶黏剂的黏度，提高了胶黏剂的涂覆性和渗透性，使胶黏剂和单板之间形成更多的机械胶钉，提高胶合板的胶接强度；

（3）本发明通过蛋白分子降解后预缩聚重成为分子均匀稳定的胶黏剂基质，构建三重网络结构胶黏剂具有胶接强度高、韧性好、防霉性能好的特点，因为共价键、氢键、离子键三重网络的协同作用使大豆蛋白胶黏剂形成了一个紧密的网络结构，提高了胶黏剂的胶合强度，PTGE作为柔性交联剂和大豆蛋白发生交联反应，提高了胶黏剂的韧性，同时自重单宁酸中的酚类物质和金属离子-锌离子赋予胶黏剂良好的防霉性；

（4）本发明不添加有毒物质，利用大豆分离蛋白酶解、交联剂PTGE、单宁酸、七水合硫酸锌协同改性合成多重网络结构的无醛大豆蛋白胶黏剂，效率高、无有害物质释放物、工艺性好、成本低，可工业化应用；

经实验证明：本发明的胶黏剂形成三重网络结构，具有黏度适中、干/湿胶合强度高、韧性好、防霉性能好，而且制备胶黏剂涂覆均匀，性能稳定，产品质量稳定提高。

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改或替换，均属于本发明的范围。

若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。此外，实施例中所使用的所有各组分原料均为已知的市售产品。

本发明中如涉及到的百分号“%”，若未特别说明，指质量百分比；但溶液的百分比，除另有规定外，是指溶液100ml中含有溶质若干克；液体之间的百分比，是指20℃时容量的比例。

实施例1

本实施例提供了一种多重网络结构的无醛大豆蛋白胶黏剂的制备方法，所述胶黏剂按以下重量配比进行备料：

大豆分离蛋白 15 kg

自来水 85kg

菠萝蛋白酶 0.1kg

交联剂PTGE 4kg

单宁酸 3kg

七水合硫酸锌 0.5kg

本实施例同时提供了上述胶黏剂的制备方法，具体制备步骤如上文发明内容部分所述。

实施例2

本实施例提供了一种多重网络结构的无醛大豆蛋白胶黏剂的制备方法，所述胶黏剂按以下重量配比进行备料：

大豆分离蛋白 12 kg

自来水 88kg

菠萝蛋白酶 0.05kg

交联剂PTGE 2kg

单宁酸 2kg

七水合硫酸锌 0.25kg

本实施例所述胶黏剂的制备方法同实施例1。

对照例1

本对照例涉及的胶黏剂按以下重量配比进行备料，直接混合、搅拌均匀制备：

自来水 85 kg

大豆分离蛋白 15 kg

对照例2

本对照例涉及的胶黏剂按以下重量配比进行备料，制备方法同实施例1的步骤（1），但无均质过程：

自来水 85 kg

大豆分离蛋白 15 kg

菠萝蛋白酶 0.1kg

对照例3

本对照例涉及的胶黏剂按以下重量配比进行备料，制备方法同实施例1，但无均质过程：

自来水 85 kg

大豆分离蛋白 15 kg

菠萝蛋白酶 0.1kg

交联剂PTGE 4kg

对照例4

本对照例涉及的胶黏剂按以下重量配比进行备料，制备方法同实施例1，但无均质过程。

自来水85 kg

大豆分离蛋白15 kg

菠萝蛋白酶0.1kg

交联剂PTGE4kg

单宁酸3kg

试验例

分别采用本发明实施例1-2和对照例1-4的胶黏剂制备三层胶合板：

杨木单板：含水率干燥至8％；尺寸400mm×400mm×1.5mm。

按以下正常制备工艺：

施胶：芯板双面施胶，涂胶量为320g/m²。

压力、温度、时间分别为：0.8MPa、120℃、6分钟。

按GB/T17657-1999《人造板及饰面人造板理化性能实验方法》检测方法对横拼材产品进行性能检测，检测结果见表1。

实验结果表明，本发明的多重网络结构的无醛大豆蛋白胶黏剂制备胶合板的湿胶合强度按II类胶合板要求检测可达1.36MPa，干强度可达2.57MPa，同时，所制备的多重网络结构的无醛大豆蛋白胶黏剂放置15天依然没有发生霉变，相比于对照组提升显著。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

一种多重网络结构的无醛大豆蛋白胶黏剂及其制备方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。