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。

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。

改性大豆蛋白胶黏剂制造胶合板热压工艺研究

该文利用正交试验方法,研究了热压温度、热压时间、热压压力和施胶量对使用改性大豆蛋白胶黏剂制造的杨木胶合板胶合强度的影响规律。结果表明:①在130~160℃热压温度范围内,随着热压温度的增加,胶合板胶合强度显著增大。②在30~60 s/mm热压时间范围内,胶合板胶合强度随热压时间的增加呈上升趋势。③在0.6~1.0 MPa热压压力范围内,胶合板胶合强度随热压压力的增加几乎呈直线上升;热压压力超过1.0 MPa后,胶合板胶合强度的增加趋势有所减缓。④双面涂胶量为310 g/m2时,胶合强度达到最大值。由此得出较佳工艺参数为:热压温度160℃,热压压力1.2 MPa,热压时间60 s/mm,双面施胶量为310 g/m2。

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。

改性大豆蛋白胶黏剂制造杨木胶合板热压工艺

利用单因素试验方法，研究了热压温度、热压时间、热压压力和施胶量对使用改性大豆蛋白胶黏剂制造的杨木胶合板胶合强度的影响规律。结果表明：在100～220℃热压温度范围内，随着热压温度的增加，胶合强度显著增大；在35—60s／mm热压时间范围内，胶合强度随热压时间的增加呈上升趋势，当时间从60s／mm升至85s／mm，胶合强度几乎保持一致；热压压力在1．25MPa时，胶合强度达到最大值；施胶量在130—430g／m2热压时间范围内，胶合强度随施胶量的增加呈上升趋势。由此得出最优工艺参数为：热压温度180℃，热压压力1．25MPa，热压时间60s／mm，施胶量为310∥m2。

大豆蛋白胶黏剂制备过程中的黏度变化及其黏合性研究

运用Brabender黏度仪研究改性大豆分离蛋白(SPI)胶黏剂制备过程中的黏度变化,并对它们的黏合性进行了研究。结果发现:改性SPI胶黏剂制备过程中的黏度变化趋势大致相同;制备过程中,改性SPI胶黏剂的起始黏度随NaOH浓度的增加而增加,由90 BU增加到550 BU,而尿素、三聚磷酸钠、Na3PO4对其影响较小;0.7%(WNaOH/WSPI)NaOH改性SPI胶黏剂的黏合性较好,其T剥离强度为140.8 g/cm,比未改性SPI胶黏剂增加了61.8%。

碱性强弱对大豆蛋白胶黏剂胶合强度的影响

研究了碱性强弱对大豆蛋白胶黏剂胶合强度的影响。以自制的大豆蛋白胶黏剂为原料,采用2 mol/L的氢氧化钠溶液滴定分别制备不同pH大豆蛋白胶黏剂,并进行胶合强度的测定,以及红外光谱与DSC测试。结果表明:随着碱性增强,大豆蛋白胶黏剂的胶合强度呈先下降后升高再下降的趋势,pH 11时达到峰值;湿态胶合强度与干态胶合强度的变化趋势大体保持一致;不同pH大豆蛋白胶黏剂的红外图谱吸收峰位置大致未改变只是吸收强度发生改变,从而导致了胶合强度的改变;随着pH的增大,大豆蛋白胶黏剂的玻璃化转变温度先降低后升高;pH 10时玻璃化转变温度达到最低值76.55℃,pH 12时玻璃化转变温度达到最高值84.74℃。

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。

改性大豆蛋白胶黏剂的酸化效应

以浓硫酸为酸化剂,探讨改性大豆蛋白胶黏剂的酸化处理效应。结果表明:随pH值的降低,改性大豆蛋白胶黏剂的颜色逐渐变浅,黏度先逐渐上升再急速下降,胶合强度则先下降后上升。采用酸化处理可明显改善改性大豆蛋白胶黏剂的颜色和流变性能,且不影响其胶合性能。

改性大豆蛋白胶黏剂在高密度纤维板中的应用

以改性大豆蛋白胶黏剂和杨木纤维为原料,研究了改性大豆蛋白胶黏剂高密度纤维板的物理力学性能,并进行了中试生产试验。结果表明:在热压温度180℃,热压时间40 s/mm,施胶量10%,防水剂加入量1%的条件下,密度0.89 g/cm3的杨木高密度纤维板的物理力学性能可满足LY/T 1611—2003的要求,甲醛释放量满足GB 18580—2001中E1级的要求。

环保型大豆蛋白胶黏剂的制备

以大豆豆粕为主要原料,豆粕处理后经酶水解改性后再进行化学改性制备大豆蛋白胶黏剂,并对胶黏剂的性能进行评价,分析了酶水解的反应条件和大豆蛋白化学改性的反应条件,并探讨了热压条件对使用此大豆蛋白胶黏剂制备的胶合板的胶合强度的影响,以确定最佳工艺。

大豆蛋白胶黏剂的制备及流变固化行为研究(摘要)

采用饲料级大豆蛋白粉为原料，通过分步水解、阶梯升温及复合改性方式，制备了粒子大小均匀、体系稳定且具有良好流变行为和固化性能的大豆蛋白胶黏剂，为其工业化推广应用奠定了技术基础。

HN-PAE树脂对大豆蛋白胶黏剂的共交联改性研究

采用低成本、富含活性基团的无甲醛尿素-环氧树脂(代号为HN)为共交联改性剂,与交联剂聚酰胺多胺-环氧氯丙烷(PAE)树脂共混制备大豆蛋白胶。红外光谱(FTIR)表征与热重分析表明:HN树脂能与PAE树脂有效共交联,同时HN-PAE树脂能与大豆蛋白上的活性基团反应,提高大豆蛋白胶的热稳定性。通过胶合板性能测试对HN树脂用量和豆粉用量进行配方优化,将HN-PAE复合树脂溶液(HN树脂质量分数70%)稀释至质量分数为6%,豆粉相对用量为30%~35%时,制备的Ⅱ类胶合板的胶合强度满足GB/T 9846-2015《普通胶合板》的要求。

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。

微晶纤维素改性大豆蛋白胶黏剂的黏结性能及热压工艺的研究

应用微晶纤维素和尿素溶液对大豆分离蛋白进行改性,得到了一系列大豆蛋白胶黏剂,考察了微晶纤维素含量、尿素浓度对胶黏剂胶黏强度的影响;进一步优化了胶黏剂的热压条件。实验结果表明:微晶纤维素改性大豆蛋白胶黏剂(MSP)的胶黏强度比未改性大豆蛋白胶黏剂的大,微晶纤维素含量对改性大豆蛋白胶黏剂胶黏强度的影响存在一个最佳值;微晶纤维素和尿素共同改性大豆蛋白胶黏剂相比仅有微晶纤维素改性的大豆蛋白胶黏剂,其胶黏强度进一步提高。研究MSP热压条件发现,其最佳热压条件为:热压温度100℃;热压压力2 MPa;热压时间10 min。

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。

木质素环氧化接枝物及其制备大豆蛋白胶黏剂研究

通过脱甲基化改性提高酶解木质素酚羟基含量,以增加其环氧化反应活性,并于碱性条件下与乙二醇二缩水甘油醚(EGDE)反应合成木质素环氧接枝物(EPDL);将其作为交联剂与大豆蛋白复合制备高性能绿色大豆蛋白胶黏剂。采用核磁共振磷谱(^(31)P-NMR)以及红外光谱(FTIR)等分析手段对脱甲基木质素(DL)及其EPDL进行分析表征,研究了木质素脱甲基化前后羟基含量、接枝物环氧值及其化学结构的变化规律,考察了EPDL对大豆蛋白胶黏剂耐水胶合性能的影响。结果表明:脱甲基化改性明显提高了木质素羟基含量,其羟基含量较原木质素(L)提高了近29%,且通过微波加热处理可有效缩短木质素脱甲基化时间;脱甲基化改性使EPDL接枝上了较多环氧基团,其环氧值达到0.350 mol/100 g,增加了与大豆蛋白分子的交联反应活性;EPDL通过与大豆蛋白分子上羟基、氨基发生交联反应形成耐水化学结构,提高了大豆蛋白胶黏剂的耐热性和胶合性能,当EPDL用量为7%时,大豆蛋白胶黏剂湿胶合强度高达1.14 MPa,满足GB/T9846-2015国家标准规定的Ⅱ类胶合板要求。

常温固化大豆蛋白胶黏剂制备非结构集成材研究

研究利用豆粉、环氧类固化剂、水性弹性体乳液制备了一种常温固化大豆蛋白胶黏剂,并用于制备非结构集成材。结果表明,胶黏剂最优配方为18 g豆粉、82 g水、2.52 g环氧固化剂、36 g水性弹性体乳液,胶黏剂固体含量27.8%,适用期可达36 h;集成材优化制备工艺为涂胶量190~210 g/m^(2)、加压时间3 h、加压压力0.6 MPa、卸压平衡时间8 h时;制备的集成材干/湿胶合强度分别达到4.14 MPa和1.25 MPa,可耐16 h沸水持续水煮或7个水煮冷冻干燥循环测试,180天室外耐候性能良好,性能优于商用水性异氰酸酯胶黏剂,成本降低41.6%。胶黏剂的制备工艺和非结构集成材产品质量满足工业化生产要求。

低黏度大豆蛋白胶黏剂制备及其在刨花板应用

常规大豆蛋白胶黏剂在刨花板应用中存在黏度高、无法喷胶、固体含量低及耐水胶接性能差等问题。为解决上述问题,本研究通过破坏大豆蛋白分子结构及分子间作用力降低胶黏剂黏度,提高胶黏剂固体含量,以满足刨花板生产工艺要求;利用环氧类交联剂与大豆蛋白交联反应形成交联网络,提高胶黏剂的耐水性和刨花板的力学性能。改性大豆蛋白胶黏剂固体含量提高至30.95%,比未改性大豆蛋白胶提高31.9%;黏度降低至35 s(涂-4杯,25℃),且储存240 h后仍然低于60 s(涂-4杯,25℃),可实现喷涂施胶,板坯预压成型性能良好,可替代表层异氰酸酯胶制备低成本无醛刨花板产品。当表层刨花加入19.8%改性大豆蛋白胶黏剂,芯层刨花加入2.6%改性大豆蛋白胶黏剂和1.7%异氰酸酯时,制备密度654 kg/m^(3)的刨花板,其2 h吸水厚度膨胀率(2.20%)、静曲强度(12.16 MPa)、弹性模量(2163 MPa)、内胶合强度(0.53 MPa)、表面胶合强度(0.85 MPa)等性能指标满足GB/T 4897—2015《刨花板》P2型刨花板的要求。

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。