专利名称：微生物转谷氨酰胺酶改性的豆粉基木材胶粘剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及木材胶粘剂及其制备方法。
背景技术：
目前我国木材工业用胶粘剂仍主要以"三醛胶"(脲醛树脂、酚醛树脂和三聚氰胺 甲醛树脂)为主，占据了人造板用胶粘剂总量的80%以上，此类胶黏剂生产的人造板在生 产、运输和使用过程中会不断释放甲醛，严重损害了人类的健康(根据2004年6月15日世 界卫生组织所发表的第153号公报经国际癌症研究机构确认甲醛可以引起人类癌症)。大 豆基胶黏剂由于具有原料来源广、无毒以及可降解性的优点，目前越来越受到重视；然而， 大豆基胶黏剂的耐水性能较差，人们多采用与合成树脂共聚或共混的方式来提高其耐水性 能，会导致其存在挥发性有毒物质，而且消耗大量能源，污染环境；有采用大豆分离蛋白为 原料对大豆基胶黏剂加以改性，但是成本较高。
发明内容
本发明目的是为了解决现有"三醛胶"胶黏剂不断释放甲醛，以大豆基胶黏剂与合
成树脂共聚或共混的方式提高其耐水性能，会导致其存在挥发有毒物质，而且消耗大量能
源，污染环境，以及采用大豆分离蛋白为原料对大豆基胶黏剂加以改性，成本较高的问题，
而提供一种微生物转谷氨酰胺酶改性的豆粉基木材胶粘剂及其制备方法。 微生物转谷氨酰胺酶改性的豆粉基木材胶粘剂按质量份数由400 500份的水、
80 120份的低温脱脂大豆粉和1. 0 1. 4份的微生物转谷氨酰胺酶制成；其中低温脱脂
大豆粉的粒径小于120目；微生物转谷氨酰胺酶活性为100U/g。 微生物转谷氨酰胺酶改性的豆粉基木材胶粘剂的制备方法按以下步骤进行一、 按质量份数称取400 500份的水、80 120份的低温脱脂大豆粉、1. 0 1. 4份的微生物 转谷氨酰胺酶；二、向反应釜中加入称取的水并升温至40 6(TC，然后加入称取的低温脱 脂大豆粉，搅拌均匀得浆液；三、调节浆液pH值至9. 5 10. 0，在温度为40 60°C的条件下 反应20 40min后调节pH值至7. 5 8. 0，再加入称取的微生物转谷氨酰胺酶，以700 800r/min的速度搅拌并反应1 1. 5h后再调节pH值至9. 5 10. 0，而后搅拌5 15min， 出料，冷却至室温，即得微生物转谷氨酰胺酶改性的豆粉基木材胶粘剂；其中步骤一中低温 脱脂大豆粉过120目筛；步骤一中微生物转谷氨酰胺酶活性为100U/g。
本发明中微生物转谷氨酰胺酶改性的豆粉基木材胶粘剂，制备成胶合板，其耐水 胶合强度参照GB/T9846. 1 9846. 8-2004《胶合板》中II类胶合板测试方法进行检测， 拉伸剪切强度为0. 54 0. 68MPa，而传统的碱法改性大豆基胶黏剂的拉伸剪切强度仅为 0. 05 0. 3MPa ;本发明中微生物转谷氨酰胺酶改性的豆粉基木材胶粘剂，使用过程中甲醛 释放量仅为0. 03 0. 04mg/L，对人体无害，属于环保型胶粘剂，产品使用安全，生产工艺简 单，利用脱脂大豆粉作为制胶原料，成本低廉，降低能耗，不污染环境，且开辟了豆粉利用的
3新途径，提高附加值，增加农民收入，有利于促进"三农"的发展。
具体实施例方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式
，还包括各具体实施方式
间的任意组合。
具体实施方式
一 本实施方式微生物转谷氨酰胺酶改性的豆粉基木材胶粘剂按质量份数由400 500份的水、80 120份的低温脱脂大豆粉和1. 0 1. 4份的微生物转谷氨酰胺酶制成；其中低温脱脂大豆粉的粒径小于120目；微生物转谷氨酰胺酶活性为100U/g。 本实施方式中低温脱脂大豆粉的蛋白质含量为52. 0% 54. 0%。
具体实施方式
二 本实施方式与具体实施方式
一不同的是微生物转谷氨酰胺酶改
性的豆粉基木材胶粘剂按质量份数由420 480份的水、90 110份的低温脱脂大豆粉和
1. 1 1. 3份的微生物转谷氨酰胺酶制成。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三本实施方式与具体实施方式
一不同的是微生物转谷氨酰胺酶改
性的豆粉基木材胶粘剂按质量份数由460份的水、100份的低温脱脂大豆粉和1. 2份的微生
物转谷氨酰胺酶制成。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
四本实施方式与具体实施方式
一不同的是微生物转谷氨酰胺酶改性的豆粉基木材胶粘剂按质量份数由450份的水、100份的低温脱脂大豆粉和1. 2份的微生物转谷氨酰胺酶制成。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
五本实施方式微生物转谷氨酰胺酶改性的豆粉基木材胶粘剂的制备方法按以下步骤进行一、按质量份数称取400 500份的水、80 120份的低温脱脂大豆粉、1. 0 1. 4份的微生物转谷氨酰胺酶；二、向反应釜中加入称取的水并升温至40 60°C ，然后加入称取的低温脱脂大豆粉，搅拌均匀得浆液；三、调节浆液pH值至9. 5 10. 0，在温度为40 60°C的条件下反应20 40min后调节pH值至7. 5 8. 0，再加入称取的微生物转谷氨酰胺酶，以700 800r/min的速度搅拌并反应1 1. 5h后再调节pH值至9. 5 10. 0，而后搅拌5 15min，出料，冷却至室温，即得微生物转谷氨酰胺酶改性的豆粉基木材胶粘剂；其中步骤一中低温脱脂大豆粉过120目筛；步骤一中微生物转谷氨酰胺酶活性为100U/g。 本实施方式步骤一中低温脱脂大豆粉的蛋白质含量为52. 0% 54. 0%。 本实施方式中所得微生物转谷氨酰胺酶改性的豆粉基木材胶粘剂的固体含量为
18. 0% 18. 5%。 本实施方式中所得微生物转谷氨酰胺酶改性的豆粉基木材胶粘剂，制备成胶合板，其耐水胶合强度参照GB/T 9846. 1 9846. 8-2004《胶合板》中胶合板性能测试方法进行检测，达到0. 54 0. 68MPa。 本实施方式步骤一中所使用的微生物转谷氨酰胺酶(MTGase)可以促使蛋白质中
谷氨酸(Glu)与赖氨酸(Lys)、伯胺(RNH2)之间的交联，通过脱去一分子氨，形成共价键结
合，胶粘剂内聚力增加从而提高改性胶黏剂的耐水胶合性能。反应方程式如下
<formula>formula see original document page 5</formula>
具体实施方式
六本实施方式与具体实施方式
五不同的是步骤一中按质量份数称
取420 480份的水、90 110份的低温脱脂大豆粉、1. 1 1. 3份的微生物转谷氨酰胺酶。其它步骤及参数与具体实施方式
五相同。
具体实施方式
七本实施方式与具体实施方式
五不同的是步骤一中按质量份数称取460份的水、100份的低温脱脂大豆粉、1. 2份的微生物转谷氨酰胺酶。其它步骤及参数与具体实施方式
五相同。
具体实施方式
八本实施方式与具体实施方式
五不同的是步骤一中按质量份数称取450份的水、100份的低温脱脂大豆粉、1. 2份的微生物转谷氨酰胺酶。其它步骤及参数与具体实施方式
五相同。
具体实施方式
九本实施方式与具体实施方式
五、六、七或八不同的是步骤二中升温至45 55°C。其它步骤及参数与具体实施方式
五、六、七或八相同。
具体实施方式
十本实施方式与具体实施方式
五、六、七或八不同的是步骤二中升温至50°C。其它步骤及参数与具体实施方式
五、六、七或八相同。
具体实施方式
十一 本实施方式与具体实施方式
九或十不同的是步骤三中调节浆液pH值至9. 6 9. 8。其它步骤及参数与具体实施方式
九或十相同。
具体实施方式
十二 本实施方式与具体实施方式
九或十不同的是步骤三中调节浆液PH值至9. 7 。其它步骤及参数与具体实施方式
九或十相同。
具体实施方式
十三本实施方式与具体实施方式
五、六、七、八、i^一或十二不同的是步骤三中在温度为45 55°C的条件下反应25 35min后调节pH值至7. 6 7. 9。其它步骤及参数与具体实施方式
五、六、七、八十一或十二相同。
具体实施方式
十四本实施方式与具体实施方式
五、六、七、八、i^一或十二不同的是步骤三中在温度为5(TC的条件下反应30min后调节pH值至7.8。其它步骤及参数与具体实施方式
五、六、七、八i^一或十二相同。
具体实施方式
十五本实施方式与具体实施方式
十三或十四不同的是步骤三中以720 780r/min的速度搅拌并反应1. 1 1. 4h后再调节pH值至9. 6 9. 8。其它步骤及参数与具体实施方式
十三或十四相同。
具体实施方式
十六本实施方式与具体实施方式
十三或十四不同的是步骤三中以750r/min的速度搅拌并反应1. 2h后再调节pH值至9. 7。其它步骤及参数与具体实施方式
十三或十四相同。
具体实施方式
十七本实施方式与具体实施方式
五、六、七、八、i^一、十二、十五或十六不同的是步骤三中搅拌时间为8 12min。其它步骤及参数与具体实施方式
五、六、七、八、十一、十二、十五或十六相同。
具体实施方式
十八本实施方式与具体实施方式
五、六、七、八、i^一、十二、十五或十六不同的是步骤三中搅拌时间为10min。其它步骤及参数与具体实施方式
五、六、七、八、十一、十二、十五或十六相同。
具体实施方式
十九本实施方式微生物转谷氨酰胺酶改性的豆粉基木材胶粘剂的制备方法按以下步骤进行一、按质量份数称取460份的水、100份的低温脱脂大豆粉、1. 2份的微生物转谷氨酰胺酶；二、向反应釜中加入称取的水并升温至5(TC，然后加入称取的低温脱脂大豆粉，搅拌均匀得浆液；三、调节浆液pH值至9. 6，在温度为5(TC的条件下反应30min后调节pH值至7. 8，再加入称取的微生物转谷氨酰胺酶，以750r/min的速度搅拌并反应lh后再调节pH值至9. 8，而后搅拌10min，出料，冷却至室温，即得微生物转谷氨酰胺酶改性的豆粉基木材胶粘剂；其中步骤一中低温脱脂大豆粉过120目筛；步骤一中微生物转谷氨酰胺酶活性为100U/g。 本实施方式中所得微生物转谷氨酰胺酶改性的豆粉基木材胶粘剂，按照GB/T9846. 1 9846. 8-2004《胶合板》要求制备胶合试件，II类胶合板的检测方法是将试件放在6(TC下的热水中浸渍3h，取出后在室温下冷却10min，再进行耐水胶合强度的测试，其拉伸剪切强度为0. 54MPa，粘合强度为0. 54MPa，而传统碱法改性大豆基胶黏剂的拉伸剪切强度仅为0. 05 0. 3Mpa，粘合强度为0. 05 0. 3MPa ;传统碱改性大豆基胶黏剂的典型配制将300份的水(30°C )放入调胶机中，搅拌下加入IOO份的豆粉，然后搅拌15min(要求物料呈细腻均匀、无块状物)，然后每隔lmin依次加入20份的石灰乳(氧化钙与水按重量比1 : 4混合)、20份的氢氧化钠(30wt% ) 、40份的水玻璃(40波美度)，搅拌5 15min后出料。 本实施方式中所得微生物转谷氨酰胺酶改性的豆粉基木材胶粘剂，按照GB/T9846. 1 9846. 8-2004《胶合板》要求制备胶合试件，然后参照GB18580-2001《室内装饰装修材料人造板及其制品中甲醛释放限量》中干燥器法对胶合试件的甲醛释放量进行检测，并与E。级胶合试件的释放量相比较，使用本实施方式中所得胶粘剂制备的胶合试件，其甲醛释放量仅为0. 04mg/L，而现有E。级胶合试件的甲醛释放量为0. 5mg/L，可见本实施方式中所得胶粘剂制备的胶合试件更具环保性。
具体实施方式
二十本实施方式微生物转谷氨酰胺酶改性的豆粉基木材胶粘剂的制备方法按以下步骤进行一、按质量份数称取450份的水、100份的低温脱脂大豆粉、1. 2份的微生物转谷氨酰胺酶；二、向反应釜中加入称取的水并升温至45t:，然后加入称取的低温脱脂大豆粉，搅拌均匀得浆液；三、调节浆液pH值至10. 0，在温度为4『C的条件下反应50min后调节pH值至7. 5，再加入称取的微生物转谷氨酰胺酶，以800r/min的速度搅拌并反应1. 5h后再调节pH值至9. 8，而后搅拌15min，出料，冷却至室温，即得微生物转谷氨酰胺酶改性的豆粉基木材胶粘剂；其中步骤一中低温脱脂大豆粉过120目筛；步骤一中微生物转谷氨酰胺酶活性为100U/g。 本实施方式中所得微生物转谷氨酰胺酶改性的豆粉基木材胶粘剂，按照GB/T9846. 1 9846. 8-2004《胶合板》要求制备胶合试件，II类胶合板的检测方法是将试件放在6(TC下的热水中浸渍3h，取出后在室温下冷却10min，再进行耐水胶合强度的测试，其拉伸剪切强度为0. 68MPa，粘合强度为0. 68MPa，而传统碱法改性大豆基胶黏剂的拉伸剪切强度仅为0. 05 0. 3Mpa，粘合强度为0. 05 0. 3MPa ;传统碱改性大豆基胶黏剂的典型配制将300份的水(30°C)放入调胶机中，搅拌下加入100份的豆粉，然后搅拌15min(要求物料呈细腻均匀、无块状物)，然后每隔lmin依次加入20份的石灰乳(氧化钙与水按重量比1 : 4混合)、20份的氢氧化钠(30wt% ) 、40份的水玻璃(40波美度)，搅拌5 15min后出茅斗。
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本实施方式中所得微生物转谷氨酰胺酶改性的豆粉基木材胶粘剂，按照GB/ T9846. 1 9846. 8-2004《胶合板》要求制备胶合试件，然后参照GB18580-2001《室内装 饰装修材料人造板及其制品中甲醛释放限量》中干燥器法对胶合试件的甲醛释放量进行检 测，并与E。级胶合试件的释放量相比较，使用本实施方式中所得胶粘剂制备的胶合试件，其 甲醛释放量仅为0. 03mg/L，而现有E。级胶合试件的甲醛释放量为0. 5mg/L，可见本实施方 式中所得胶粘剂制备的胶合试件更具环保性。
权利要求
一微生物转谷氨酰胺酶改性的豆粉基木材胶粘剂，其特征在于微生物转谷氨酰胺酶改性的豆粉基木材胶粘剂按质量份数由400～500份的水、80～120份的低温脱脂大豆粉和1.0～1.4份的微生物转谷氨酰胺酶制成；其中低温脱脂大豆粉的粒径小于120目；微生物转谷氨酰胺酶活性为100U/g。
2. 根据权利要求1所述的微生物转谷氨酰胺酶改性的豆粉基木材胶粘剂，其特征在于 微生物转谷氨酰胺酶改性的豆粉基木材胶粘剂按质量份数由420 480份的水、90 110 份的低温脱脂大豆粉和1. 1 1. 3份的微生物转谷氨酰胺酶制成。
3. 根据权利要求1所述的微生物转谷氨酰胺酶改性的豆粉基木材胶粘剂，其特征在于 微生物转谷氨酰胺酶改性的豆粉基木材胶粘剂按质量份数由460份的水、100份的低温脱 脂大豆粉和1. 2份的微生物转谷氨酰胺酶制成。
4. 制备如权利要求1所述微生物转谷氨酰胺酶改性的豆粉基木材胶粘剂的方法，其特 征在于微生物转谷氨酰胺酶改性的豆粉基木材胶粘剂的制备方法按以下步骤进行一、按 质量份数称取400 500份的水、80 120份的低温脱脂大豆粉、1. 0 1. 4份的微生物转 谷氨酰胺酶；二、向反应釜中加入称取的水并升温至40 6(TC，然后加入称取的低温脱脂 大豆粉，搅拌均匀得浆液；三、调节浆液pH值至9. 5 10. O，在温度为40 6(TC的条件下 反应20 40min后调节pH值至7. 5 8. 0，再加入称取的微生物转谷氨酰胺酶，以700 800r/min的速度搅拌并反应1 1. 5h后再调节pH值至9. 5 10. 0，而后搅拌5 15min， 出料，冷却至室温，即得微生物转谷氨酰胺酶改性的豆粉基木材胶粘剂；其中步骤一中低温 脱脂大豆粉过120目筛；步骤一中微生物转谷氨酰胺酶活性为100U/g。
5. 根据权利要求4所述的微生物转谷氨酰胺酶改性的豆粉基木材胶粘剂的制备方法， 其特征在于步骤一中按质量份数称取420 480份的水、90 110份的低温脱脂大豆粉、 1. 1 1. 3份的微生物转谷氨酰胺酶。
6. 根据权利要求4或5所述的微生物转谷氨酰胺酶改性的豆粉基木材胶粘剂的制备方 法，其特征在于步骤二中升温至45 55°C。
7. 根据权利要求6所述的微生物转谷氨酰胺酶改性的豆粉基木材胶粘剂的制备方法， 其特征在于步骤三中调节浆液pH值至9. 6 9. 8。
8. 根据权利要求4、5或7所述的微生物转谷氨酰胺酶改性的豆粉基木材胶粘剂的制 备方法，其特征在于步骤三中在温度为45 55°C的条件下反应25 35min后调节pH值至 7. 6 7. 9。
9. 根据权利要求8所述的微生物转谷氨酰胺酶改性的豆粉基木材胶粘剂的制备方法， 其特征在于步骤三中以720 780r/min的速度搅拌并反应1. 1 1. 4h后再调节pH值至 9. 6 9. 8。
全文摘要
微生物转谷氨酰胺酶改性的豆粉基木材胶粘剂及其制备方法，它涉及木材胶粘剂及其制备方法。它解决了现有“三醛胶”胶黏剂不断释放甲醛，以大豆基胶黏剂与合成树脂共聚或共混的方式提高其耐水性能，会导致其存在挥发有毒物质，并消耗大量能源，污染环境以及采用大豆分离蛋白为原料对大豆基胶黏剂加以改性，成本高的问题。本发明胶黏剂由水、低温脱脂大豆粉和微生物转谷氨酰胺酶制成。方法一、称取原料；二、水升温后加低温脱脂大豆粉，搅拌得浆液；三、调浆液pH值，加微生物转谷氨酰胺酶，搅拌反应后调pH值，再搅拌，出料，冷却至室温即得。本发明中胶黏剂使用过程中甲醛释放量小，成本低廉，降低能耗，不污染环境。
文档编号C09J11/08GK101696347SQ200910309438
公开日2010年4月21日 申请日期2009年11月9日 优先权日2009年11月9日
发明者刘巍, 李晓平, 李飞, 王伟宏, 翁向丽 申请人:东北林业大学;