尿素-乙二醛树脂改性大豆蛋白胶黏剂的制备及性能研究

以尿素-乙二醛(UG)树脂和大豆分离蛋白(SPI)为主要原料制备大豆蛋白胶(SUG),并对其固体含量、黏度、表面张力系数、接触角及胶合性能进行测试;利用XPS、FT-IR和^(13)C NMR对合成的SUG的结构进行表征;采用DSC及DMA对SUG的固化性能进行测定。研究结果表明:改性后大豆蛋白胶的固体含量、黏度、表面张力系数及接触角随着SPI添加量的增加而增大,其中黏度的变化最显著;合成大豆蛋白胶中主要含有C—C、C—O—C、C=O、C=N、C=O等官能团;结合^(13)C NMR及FT-IR分析结果,可以得出UG树脂与SPI二者之间产生了交联;当SPI用量为30 g,UG树脂用量为50 g时,制备的大豆蛋白基胶黏剂性能较佳且固化后储能模量较大,为4082 MPa,在160和180℃热压温度下制备的胶合板冷水24 h湿强度分别为1.23和1.48 MPa,热水3 h湿强度分别为1.05和1.22 MPa,远大于国家标准GB/T 9846—2015对II类胶合板的要求,且具备一定的耐沸水性能。

改性大豆蛋白胶黏剂制备及其应用研究进展

目前人造板生产中大量使用的甲醛基树脂胶黏剂已成为室内甲醛污染的首要来源,极大影响着人们的健康与工作、生活质量。近些年来,大豆蛋白胶黏剂因其无毒、可生物降解、成本低、加工方便等优点,在木材胶黏剂领域受到广泛的关注。然而,相较于目前广泛商用的酚醛树脂、脲醛树脂等商用的醛基胶黏剂,大豆蛋白胶黏剂存在胶合强度低、耐水性和防霉性能差等缺陷。针对上述问题,采用交联改性、共混改性、结构改性、水解酶改性和填充改性等物理化学手段对大豆蛋白胶黏剂进行功能化改性进而提升其性能是目前常用的手段。本文综述了不同的功能改性大豆蛋白胶黏剂的方法,总结了不同改性方法所存在的问题,并对其未来的发展提出展望。

酶法改性及其在蛋白基胶黏剂的应用研究进展

蛋白基胶黏剂具有成本低廉、绿色安全、原料易得等优点,对解决传统的醛类合成树脂(脲醛树脂、酚醛树脂和三聚氰胺-甲醛树脂)胶黏剂造成的人居环境甲醛污染和化石资源依赖问题具有重要意义,在木材科学与技术研究领域及人造板生产中越来越受到重视。大豆蛋白、花生蛋白等是油料作物加工剩余物,来源丰富、成本低,是制备蛋白基胶黏剂的理想原料。然而,蛋白基胶黏剂存在耐水胶接性能差、黏度高、涂布性能不佳等突出问题,且过度依赖化石交联剂削弱了生物质胶黏剂的环保优势,制约其工业化应用和推广。酶法改性技术具有绿色、高效、专一性等特点,可对蛋白质结构进行催化改性,改善蛋白质的功能特性,从而有效降低蛋白基胶黏剂的黏度,提高蛋白质的反应活性,减少化学交联剂的用量,提高耐水胶接强度,降低材料成本并提高生产效率,在蛋白基胶黏剂中展现出良好的应用前景。笔者总结了目前蛋白基胶黏剂存在的问题及改性目标,分析了蛋白水解酶、多糖水解酶、谷氨酰胺转氨酶、酪氨酸酶、漆酶对蛋白质结构和理化性质的催化改性机理,综述了酶法改性技术在蛋白基胶黏剂中的应用进展,以期为蛋白基胶黏剂的研发和性能提升提供参考。

大豆蛋白基胶黏剂的研究进展

针对大豆蛋白基胶黏剂的耐水和胶接性能的改性方法,进行了系统性总结,主要有化学改性、物理改性、防霉改性、热压参数对胶黏剂性能影响。同时指出大豆蛋白胶黏剂存在的问题,对其未来相关研究展望。

大豆蛋白胶黏剂低黏化改性研究进展

大豆蛋白胶黏剂以植物蛋白质大分子为主要原料,自身存在相对分子质量大、黏度高、流动性差等突出问题,同时大豆蛋白质分子结构复杂、空间位阻大,大量的高活性基团和疏水性基团被复杂大分子链段包裹遮蔽,导致大豆蛋白胶黏剂在木材表面涂布性能差、胶层界面分布不均、耐水胶合强度低,阻碍了其工业化推广和应用。文中探究了造成大豆蛋白胶黏剂高黏度的分子及超分子结构机理,并综述了国内外研究人员针对降低大豆蛋白胶黏剂黏度的最新进展。通过以物理改性、化学改性和生物改性分类归纳,发现通过改变大豆蛋白的二、三、四级结构,对复杂分子结构进行疏解,可有效降低大豆蛋白胶黏剂的黏度、延长储存期、改善界面涂布性能、提高胶合强度。

缩合单宁-PEI改性大豆蛋白胶黏剂制备及性能研究

以脱脂豆粕为原料,以环氧类树脂为交联剂,并用聚乙烯亚胺(PEI)改性缩合单宁为增强剂制备大豆蛋白基木材胶黏剂,探究缩合单宁与PEI添加比例对胶合板胶合强度的影响,并对改性后大豆蛋白胶黏剂的微观形貌、热稳定性等进行表征和分析,探讨缩合单宁改性大豆蛋白胶黏剂的增强机理。结果表明:当胶黏剂体系中缩合单宁与PEI的质量比为2∶1时,胶合板的耐水胶合强度为1.06 MPa,与未改性的相比提高了360.8%,满足GB/T 9846—2015Ⅱ类板指标要求。该胶黏剂原料为可再生资源,且具有良好的耐水性,具有工业应用的潜力。

大豆蛋白胶黏剂及其胶合板防霉研究进展

目的 改进大豆蛋白胶易霉变、储存时间短,将其作为胶黏剂使用制备的板材性能低等缺点,提高胶合板的使用寿命,使板材的适用范围和领域得以拓宽。方法 通过综述大豆蛋白胶和胶合板易发霉原因,以及近年来国内外在针对大豆蛋白胶和胶合板防霉性能方面的研究进展,分析其改性原理以及仍存在的问题,介绍原子转移自由基聚合(ATRP)法目前在豆胶改性中的应用。结论 采用ATRP法对大豆蛋白胶黏剂进行防霉接枝改性,可在保证胶合强度的同时延长胶合板使用时间,为今后制备具有优良防霉性能的大豆蛋白胶合板以及工业化推广提供新思路。

基于改性大豆蛋白胶黏剂的竹刨花板性能

为了开发生物质胶黏剂及环境友好型竹刨花板,研究了基于十二烷基硫酸钠改性的大豆蛋白胶黏剂施胶量对竹刨花板物理力学性能的影响,结果表明,大豆蛋白胶黏剂的较佳施胶量为13%。通过响应曲面设计研究了热压温度、热压时间和板坯含水率对竹刨花板的力学性能及耐水性的影响,得到最优工艺参数条件为:热压温度175℃,热压时间8.5min,板坯含水率26.0%,在此条件下,静曲强度达16.8MPa,内结合强度达0.65MPa,吸水厚度膨胀率达6.7%。实验室测得竹刨花板物理力学性能指标均达到国家标准。

大豆蛋白基生物质胶黏剂的合成及热力学性能

以大豆蛋白为原料,研究了生物质大豆蛋白胶黏剂(SPA)的合成及热力学性能。在单因素试验基础上,采用GL9(34)正交平衡区组设计试验,对改性SPA的合成工艺进行了优化。结果表明:改性SPA优化合成工艺条件为硫脲用量1.5 mol,二氧化硅质量0.5 g,三聚磷酸钠质量3 g,最佳工艺下SPA(OSPA)胶接木质材料湿状胶合强度达1.01 MPa,与正交平衡区组设计第7组SPA(SPA7)相比,其胶合强度降低了10%,但胶合板压缩率减少了29.35%,多次验证,湿状胶合强度变异系数为1.7%,具有较高的实用性和稳定性。差示扫描量热仪(DSC)曲线上出现结晶吸热峰,且OSPA起始温度降低,峰值温度略提高,其热焓值由83.89 J/g升高到99.61 J/g;热重分析(TG)表明OSPA分解温度向高温偏移,至800℃时残炭率为25.20%,热稳定性提高。扫描电镜(SEM)分析表明OSPA界面出现诱发银纹,断面层形貌结合致密,改善了大豆蛋白基生物质胶黏剂的胶合强度及耐水性。

基于模型化合物的糠醇改性大豆蛋白基胶黏剂机理研究

为了开发真正意义上的环保型大豆蛋白基胶黏剂,该文以糠醇作为交联剂,以组成蛋白质分子的二肽为起点,采用模型化合物思想研究大豆蛋白基胶黏剂的交联改性基础理论,借助核磁共振C谱和电喷雾电离质子仪分析糠醇交联改性大豆蛋白基胶黏剂的机理。同时通过检测大豆蛋白胶胶合板性能,分析大豆蛋白基胶黏剂制备基础理论与实际性能之间的关系。研究结果表明:1)糠醇与丙谷二肽的共缩聚反应和糠醇的自缩聚反应,两者为竞争关系;2)一般碱性条件下,糠醇极其稳定,两者都不明显,只有在强碱性条件下糠醇可能产生活性稍大的酰胺负离子与丙谷二肽发生一定的共缩聚,反应速率较慢,实现共缩聚的时间太长,但自缩聚反应依然不明显;3)糠醇与丙谷二肽的共缩聚反应和糠醇的自缩聚反应都需要较强的酸性,且前者低于后者,酸性太强时糠醇自缩聚占主导,酸性太弱时产生的糠醇碳正离子浓度和反应活性较弱,不利于自缩聚和共缩聚;在pH值为3时,共缩聚表现出较强的竞争性。4)糠醇与丙谷二肽共缩聚反应和糠醇自缩聚反应主要发生在酸性条件下,糠醇与丙谷二肽发生共缩聚反应位点首先是端酰胺基团,其次是伯胺,而肽键氨基由于存在较大的空间位阻导致几乎不参与反应。5)糠醇与大豆蛋白模型化合物反应机理与大豆蛋白基胶黏剂实际性能具有较强的对应性,即在pH值为3时,糠醇与大豆蛋白基胶黏剂反应程度较高,表现为较强的耐水性和热稳定性。该研究工作的开展对实现大豆蛋白基胶黏剂的科学使用,提升大豆蛋白基胶黏剂的市场竞争力具有重要意义。

大豆蛋白基胶黏剂主要性能与表征方法动态研究

通过综述大豆蛋白基胶黏剂的主要性能测试方法以及表征方法,提出制定和完善大豆蛋白基胶黏剂的评价标准,多元化大豆蛋白基胶黏剂的表征手段和方法,对促进大豆蛋白基胶黏剂的实际应用、提升大豆蛋白基胶黏剂的市场竞争力具有重要意义。

改性大豆蛋白胶黏剂基料的制备及表征

以尿素为改性剂,亚硫酸氢钠、过硫酸铵(APS)为引发剂,将甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)接枝到大豆分离蛋白(SPI)上制备改性大豆蛋白胶黏剂基料。研究了尿素浓度及处理时间、引发剂用量、反应温度、单体用量等因素对改性大豆蛋白胶黏剂基料的黏度和耐水性的影响,确定了最佳的工艺条件。最佳工艺条件为:尿素浓度3 mol/L,预处理时间30 min,反应温度50℃,NaHSO3、APS和GMA分别占大豆蛋白的质量分数为5%、10%和84%。合成的基料黏度为59.68(mPa·s),胶膜水溶物含量为44.12%,对桦木的拉伸剪切强度为5.85 MPa,基本满足木材胶黏剂要求。红外光谱证明GMA和SPI发生了接枝反应。

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。

大豆蛋白基胶黏剂研究与应用现状

该文综述了大豆蛋白基胶黏剂在木材行业的发展历程、研究和应用现状,同时也阐述了大豆蛋白(脱脂大豆粉和大豆分离蛋白)应用于标签胶行业的可行性和研究现状。指出了当前大豆蛋白基胶黏剂的研究存在的问题并提出了相关建议。

基于大豆蛋白改性的环境友好型胶黏剂的研究进展

天然大豆蛋白作为一种可再生资源,具有优越的功能特性,通过改性能获得环保、黏结性强的生物质胶黏剂,符合目前环境友好型胶黏剂的市场需要。综述了大豆蛋白质的改性原理、改性技术及胶黏剂的应用,指出了目前研究中存在的问题和今后的研究重点。

刨花板用大豆蛋白基胶黏剂的制备

为改善大豆蛋白基胶黏剂刨花板的内结合强度和耐水性,将碱、尿素共同作用于大豆蛋白,并采用环氧氯丙烷交联、酚醛树脂交联共聚改性的方法制备大豆蛋白基胶黏剂。研究结果表明:碱处理时间60 min、处理温度45℃、加碱量8%、环氧氯丙烷交联反应时间20 min、豆胶(S)与酚醛树脂(PF)的质量比(m_S∶m_(PF))为7∶3时,大豆蛋白基胶黏剂性能较好。此时胶黏剂的黏度低、可操作性较好,可以满足刨花板制备中胶黏剂的喷胶黏度要求。FT-IR分析表明,先后经碱降解改性、环氧氯丙烷交联改性、酚醛树脂共聚改性后,伯氨基和COO—特征峰由强到弱直至消失,说明在制胶体系中,环氧氯丙烷或者酚醛树脂与蛋白质降解液的游离氨基、COO—发生了反应。

脱脂大豆蛋白/蔗糖-磷酸二氢铵胶黏剂的合成工艺研究

以脱脂大豆蛋白(defattedsoyprotein,DSF)、蔗糖(Sucrose)、磷酸二氢铵(ammonium dihydrogen phosphate,ADP)为主要原料,制备一种新型大豆蛋白-蔗糖基胶黏剂(DSF/SADP),探讨固体物质质量分数、脱脂大豆蛋白与蔗糖-磷酸二氢铵糖液的质量比、合成温度及合成时间对胶黏剂胶合强度的影响,分析胶黏剂的热固化行为与固化机理。在胶黏剂的优化合成工艺:固体物质质量分数70%、脱脂大豆蛋白与蔗糖-磷酸二氢铵溶液质量比1∶4、合成温度70℃、合成时间3h的条件下,热压温度为170℃,热压时间为7min时,制备三层胶合板的湿胶合强度为0.99MPa。胶黏剂不溶解率、热重分析和差示扫描量热分析的结果显示,DSF/SADP胶黏剂在热降解过程中可能伴随着缩聚反应的发生;红外光谱测试和微观形貌观察结果显示,5-羟甲基糠醛或其衍生物参与交联反应,形成的C-O-C是固化后聚合物的主要连接键;加入DSF的胶黏剂固化后表面孔洞直径减小,表面更加致密。

生物质基无甲醛胶黏剂的研究进展

木材加工行业当前使用的胶黏剂原料主要来自石油资源,石油资源的不可再生性和人们对环境问题以及胶黏剂中甲醛等有毒挥发性物质的日益关注,迫使人们寻找可再生的无甲醛木材胶黏剂。利用价格低廉的可再生资源开发无甲醛环保型胶黏剂是我国木材胶黏剂行业的研发方向。因此,研究生物质基无甲醛木材胶黏剂具有重要的科学意义和应用前景。生物质胶黏剂普遍存在黏度大、胶合强度低、耐水性差等问题,围绕如何解决这些问题,研究人员进行了大量的研究。主要介绍了大豆蛋白基无甲醛胶黏剂、淀粉基无甲醛胶黏剂、木质素基无甲醛胶黏剂的国内外研究现状,并对其存在的问题及解决对策进行了分析,同时,对无甲醛胶黏剂的前景进行了展望,以期为生物质基无甲醛胶黏剂在木材加工领域的应用提供参考。

大豆蛋白基人造板胶黏剂改性技术研究进展

绿色环保型大豆蛋白胶黏剂在人造板生产领域中具有很大的应用潜力,但其胶接强度和耐水性能有待进一步提高。从大豆蛋白的改性原理、改性方法以及大豆蛋白胶在人造板胶黏剂中的应用等方面,进行归纳总结,分析研究中存在的问题,并提出相应的发展建议。

改性大豆蛋白基胶黏剂的研究进展

目的解决大豆蛋白胶黏剂胶合强度低、粘度大的问题,使制得的胶黏剂能满足室内使用人造板及胶合制品的要求。方法通过综述改性大豆蛋白胶黏剂在胶合强度、粘度方面的研究进展,分析原子转移自由基聚合(ATRP)法改性大豆蛋白胶黏剂的前景。结论采用ATRP对大豆蛋白进行接枝改性,可在提高胶合强度的同时保障粘度适中。ATRP改性大豆蛋白胶黏剂为改性大豆蛋白胶黏剂的研究提供了新的探索道路,对制备粘度适中、胶合强度。