Research Progress of Soybean Protein Adhesive:A Review

Traditional formaldehyde-based adhesives rely excessively on petrochemical resources,release toxic gases,and pollute the environment.Plant-derived soybean protein adhesives are eco-friendly materials that have the potential to replace the formaldehyde-based adhesives used to fabricate wood-based panels.However,the poor water resistance,high brittleness,and poor mildew resistance of soybean protein adhesives limit their industrial applications.This article reviews recent research progress in the modification of soybean protein adhesives for improving the bonding performance of adhesives used for wood-based panel fabrication.Modification methods were summarized in terms of water resistance,solid content,and mildew resistance.The modification mechanisms and remaining problems were also discussed.Finally,the current industrial applications and the future research direction of soybean protein adhesives are discussed.

Ⅱ类胶合板用豆粕基胶粘剂的制备研究

为了降低大豆蛋白胶的成本,提高其耐水性能和涂布性能,本研究以高温脱脂豆粕粉为主要原料,以环氧氯丙烷-聚酰胺多胺(PAE)为交联剂,并添加十二烷基硫酸钠(SDS),制得豆粕基大豆蛋白胶粘剂。着重探讨了高温脱脂豆粕粉用量以及SDS用量对大豆蛋白胶粘剂的涂布性能、胶合强度和耐水性能的影响及其作用机制。研究结果表明:引入适当SDS可通过其乳化作用使大豆蛋白伸展,从而提升大豆蛋白胶粘剂的润湿性和交联活性,进而改善胶合性能和涂布挂胶性;当高温脱脂豆粕粉用量为70%、SDS用量为0.30%时,所制备的大豆蛋白胶粘剂的胶合性能和涂布挂胶性达到最好,其63℃水泡湿强度提高到1.45 MPa,比国家标准要求值提高了45%,满足II类胶合板工业化生产需要。

环氧树脂改性大豆基木材胶粘剂的制备与表征

以表面活性剂AD改性大豆分离蛋白(SPI),然后与马来酸酐(MA)接枝后,再与环氧树脂(EPR)共混制备胶粘剂,采用L9(34)正交试验设计,探讨SPI、AD、MA及EPR用量对胶粘剂胶合性能的影响,并采用红外光谱及示差扫描量热仪探讨了SPI胶粘剂的胶粘机理。结果表明:最优工艺条件为每150 g溶剂水中,SPI用量15 g、AD用量为SPI的2.5wt%、MA1.5 g、EPR15 g;红外光谱和热性能分析表明SPI和EPR之间发生了化学反应。

丙烯酰胺改性降解大豆蛋白复合胶黏剂

目的对大豆蛋白胶黏剂进行改性研究,通过改性手段来提高胶黏剂的胶合强度。方法采用丙烯酰胺改性在碱性环境下降解的大豆蛋白来制备胶黏剂,并对胶黏剂的胶合强度等方面的性能进行测试。结果通过正交试验确定了最佳工艺条件,即丙烯酰胺（AM）,马来酸酐（MA）和质量分数为30%的过硫酸铵（APS）的质量比为12∶50∶10时,并在p H值为11的碱性条件下胶合强度最好,胶合强度达到0.91 MPa,符合GB/T 9846—2004Ⅱ类胶合板的要求。结论通过实验可以得到固含量为24%~28%的改性大豆蛋白胶。

共聚改性大豆蛋白制备胶粘剂的研究

采用改性剂MF处理大豆蛋白(SPI),用马来酸酐(MA)接枝改性后,与苯乙烯(St)发生共聚制备胶粘剂,研究了配方及反应温度对胶粘剂耐水胶接强度及粘度的影响。增加SPI的用量,胶粘剂的粘度将逐渐增大,耐水胶合强度起初增加迅速,之后增加趋势变缓;增加改性剂的用量,胶粘剂粘度与耐水胶合强度都呈先下降后上升趋势;当MA用量为1.5 g时,胶粘剂的粘度最小,而用量为4.5 g时,胶粘剂的粘度最大,随着MA用量的增加,胶粘剂耐水胶合强度先上升而后大幅下降;St用量对胶粘剂粘度的影响较复杂,但耐水胶合强度却随着St用量的增加先上升后下降,当St用量为20 mL时,耐水胶合强度达到最大值2.78 MPa;当引发剂的量为0.05 g(1mL苯乙烯)时,胶粘剂的耐水胶合强度出现最大值2.79 MPa,且此时粘度仅为12 MPa.S,对施胶影响不大。最终确定最佳反应条件为:SPI 15 g、MF6.5%(相对于SPI)、MA 3.0 g,St 20 mL,引发剂0.05 g(1 mL St用量),反应温度70°C。

乙醇/尿素复合改性大豆分离蛋白胶粘剂的研究

以大豆分离蛋白(SPI)含量、乙醇含量、尿素含量、交联剂含量和反应温度为试验因素,以胶粘剂的固含量、黏度、干态粘接强度和湿态粘接强度为考核指标,采用正交试验法优选出制备乙醇/尿素复合改性SPI胶粘剂的最优方案。结果表明:当w(SPI)=11%、w(乙醇)=35%、w(尿素)=4%、w(交联剂)=0.3%(均相对于SPI水溶液质量而言)和反应温度为60℃时,乙醇/尿素复合改性SPI胶粘剂的综合性能相对最好,其固含量为10.340%、黏度为52.0 Pa·s、干态粘接强度(2.540 MPa)和湿态粘接强度(1.370 MPa)均满足Ⅱ类胶合板的标准要求。

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。

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。

乌洛托品改性大豆蛋白胶粘剂性能影响的研究

以大豆蛋白为基体、乌洛托品为交联剂,制备了木材粘接用无醛环保型大豆蛋白胶粘剂。研究结果表明:当胶液pH为7、热压温度为140℃和w(乌洛托品)=7%(相对干基大豆蛋白质量而言)时,大豆蛋白胶粘剂的粘接性能相对最好;FT-IR(红外光谱)中1 236、1 007 cm-1处是乌洛托品中C—N的特征吸收峰,上述峰在pH为7和8时出现,但在pH为4、5、6时消失,表明在酸性、55℃条件下乌洛托品分解后能与蛋白质良好反应;乌洛托品能有效提高大豆蛋白胶粘剂的耐热性,并且较低的pH更有利于提高木材胶粘剂的耐热性。

大分子拥挤体系下葡聚糖对SPI的共价修饰

为探讨糖链对蛋白质的共价修饰作用,在大分子拥挤体系中通过Maillard反应制备了大豆分离蛋白(SPI)-葡聚糖共价复合物(SDC),通过十二烷基磺酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳、荧光光谱、凝胶渗透色谱、圆二色光谱等方法研究了葡聚糖共价键入后对SPI功能和构象的影响.结果表明,大豆分离蛋白和葡聚糖发生共价结合;Maillard反应的适宜条件为SPI/葡聚糖质量比1∶1,温度60℃、反应时间30 h;在大分子拥挤体系中,与未经Maillard反应的SPI/葡聚糖混合物相比,SDC表面的疏水基团减少,乳化活性较高;与SPI相比,SDC的热稳定性提高;糖链的键入使SPI的结构发生了变化,柔韧性有所增加,更有利于发挥其功能.

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。

不同储藏条件对大豆、稻谷蛋白中巯基和二硫键的影响研究

采用Ellman’s试剂比色法,研究不同温度充氮气调环境下大豆、稻谷蛋白中巯基和二硫键含量变化,与常规储藏下的二者含量作对照进行比较。研究结果表明,大豆和稻谷蛋白中巯基和二硫键的变化呈现出相同的趋势,巯基含量随着储藏时间的延长而降低,二硫键含量随着储藏时间延长而上升;气调组变化幅度小,对照组变化幅度大;相同组中,温度高的变化幅度大,温度低的变化幅度小。与常规储藏相比,充氮气调储藏能较好地保持粮食蛋白质的原有性质。

大豆分离蛋白基环保型胶水配方优化及特性研究

以大豆分离蛋白为原料,采用响应面实验设计,以粘度为响应值,对大豆分离蛋白热聚合进行工艺条件优化。通过正交实验,以粘合强度为指标,优化大豆分离蛋白基环保型胶水配方。并与市售胶水的粘合强度、固形物含量、粘度、甲醛含量进行比较。结果表明:热聚合大豆分离蛋白浓度为10%、热聚合温度为85℃、热聚合时间为50min时,粘度可达7155mPa·s;大豆分离蛋白基环保型胶水最佳配方为大豆分离蛋白5%,聚乙烯醇溶液3.32%,糖6.64%,甘油4.98%,十二烷基磺酸钠0.67%,消泡剂3.33%,防腐剂0.07%,水75.99%,粘合强度达870kPa,大豆分离蛋白胶水的总固形物含量、粘度均大于市售胶水,而粘合强度略低于市售胶水。大豆分离蛋白胶水和市售胶水甲醛含量分别为0、0.036%。

乙酸甲酯对大豆蛋白胶胶膜快干性的影响

提出了大豆蛋白胶胶膜概念,通过单因素试验研究了乙酸甲酯对大豆蛋白胶胶膜快干性及胶膜胶合强度的影响。结果表明:乙酸甲酯可以显著提高胶膜的快干性,且随着添加量的增加而增快,综合考虑乙酸甲酯大豆蛋白胶膜的干燥速率及胶合强度的影响,100 g大豆蛋白胶添加15 mL乙酸甲酯为最适添加量。

大豆基木材胶粘剂的制备及热压工艺研究

应用环氧大豆油(ESO)、硼酸溶液对大豆分离蛋白(SPI)进行改性,制备了环保的大豆基木材胶粘剂。考察了ESO用量、硼酸浓度对蛋白胶粘剂胶合强度和耐水性能的影响,研究了热压工艺对胶粘剂性能的影响。结果表明:最佳反应条件为反应温度为65℃,SPI和ESO用量分别为10g和12g,硼酸浓度为1.0%,水为100mL;在热压温度为150℃,压力1.5 MPa,热压时间1.5min/mm条件下,对杨木的拉伸剪切拉伸强度达到2.2 MPa,耐湿拉伸强度达到1.86 MPa,符合木材胶粘剂的要求;红外光谱证明ESO与SPI发生了改性反应。

大豆蛋白胶黏剂改性技术的研究进展

简要阐述了大豆蛋白胶改性的主要原理,介绍了大豆蛋白胶物理改性、化学改性及酶改性的概念、不同改性方法的研究进展,指出了大豆蛋白胶粘剂黏度低的原因,大豆蛋白胶现阶段主要用于胶合板及刨花板的黏结,并对各种改性方法的优缺点进行了总结。最后对改性后的大豆蛋白胶在其他领域的应用进行了展望。

改性大豆蛋白基胶粘剂耐霉变性能研究

胶合板用大豆蛋白基胶粘剂具有原料来源广、可再生、价格低廉和无甲醛释放等优点,但其仍存在储存时间短、易霉变等缺点。采用单因素试验法探讨了防霉剂种类及含量对大豆蛋白基胶粘剂储存时间和胶合板耐霉变性能的影响。结果表明:当胶液中w(防霉剂C)=1.00%、胶液储存时间为1～14 d时,胶合板经28℃/相对湿度92%霉变处理42 d后,其胶接强度分别为0.85 MPa(比无霉变处理体系降低15%,此时胶液储存1 d)、0.88 MPa(比无霉变处理体系提高42%,此时胶液储存14 d)或变化不大(胶液储存4～10 d),说明含防霉剂C胶液的防霉耐久性相对最好。

过氧乙酸氧化大豆蛋白工艺参数优化

为提高大豆蛋白的表面活性,采用过氧乙酸氧化二硫键的方法对其进行改性。通过正交实验,过氧乙酸氧化大豆蛋白的最佳工艺条件为:20%过氧乙酸用量20%,反应温度-10℃,反应时间4h。在此条件下,过氧乙酸对二硫键的打开率为68.53%,大豆蛋白起泡性提高了60.57%,乳化性提高了11.45%,其表面活性得到了改善。

金针菇多糖对大豆分离蛋白凝胶的增强作用及其结构表征

通过将金针菇多糖(Flammulina velutipes polysaccharide,FVP)添加到大豆分离蛋白(soy protein isolate,SPI)水凝胶中并进行热处理以提高SPI水凝胶强度、持水性和热稳定性。通过对二三级结构及分子间作用力的检测,进一步分析FVP-SPI水凝胶的稳定性。结果显示:热处理及添加FVP显著提高SPI水凝胶的持水能力,热变性焓ΔH提高了25.46%,水凝胶稳定性显著提高。疏水相互作用、二硫键和静电相互作用是形成热处理FVP-SPI水凝胶的主要作用力。FVP的加入提高了静电相互作用,使水凝胶中α-螺旋向β-折叠转变,SPI中色氨酸暴露于表面,疏水性增强。FVP对SPI水凝胶的增强作用为SPI水凝胶的开发应用提供一定参考。

大豆蛋白复合纤维织物抗起毛起球性能

在分析大豆蛋白复合纤维织物起毛起球机制及其影响因素的基础上,介绍了一种能改善大豆蛋白复合纤维织物抗起毛起球性能的方法,即采用不同比例的低熔点纤维与大豆蛋白复合纤维混纺,对不同比例的大豆蛋白复合纤维/低熔点纤维混纺织物进行热处理,并对处理后的织物进行抗起毛起球性能及手感测试。通过实验得出,低熔点纤维含量为10%,热处理温度为112℃,热压处理5 min时,混纺织物抗起毛起球的效果最佳且对织物手感影响不大。