专利名称：一种耐水型大豆蛋白胶粘剂的制备方法
技术领域：
本发明涉及大豆蛋白胶粘剂的制备方法，特别是一种耐水型大豆胶粘剂的制备方 法，该大豆蛋白胶粘剂主要用在木材胶合板生产和家具制造上，属于木材胶粘剂技术领域。
背景技术：
大豆基胶粘剂的研究始于1923年，由于以石化产品为原料的合成树脂胶粘剂具 有更好的粘接性能和耐水性能，故大豆基胶粘剂曾一度被取代。近年来，随着胶粘剂市场的 不断扩大，全球石油资源的有限性和环境污染等问题逐渐引起人们的重视；而合成树脂胶 粘剂因含有甲醛、苯酚等有毒物质，在生产、运输和使用过程中会对环境和人体健康造成极 大的危害。因此，胶粘剂行业必须考虑使用可再生的、环境友好型胶粘剂。由此使得对环境 无害而又可再生的植物蛋白胶粘剂日益受到人们的重视和青睐。由于大豆蛋白(SPI)具有 原料来源广、可再生性强、反应活性高等特点，所以植物蛋白胶粘剂的研究主要集中在大豆 蛋白方面。相应地，一些大豆基胶粘剂的表征方法也随之产生，为人们充分研究和应用大豆 基胶粘剂提供了较好的条件。但大豆蛋白自身拥有诸多亲水基团，由其制备的胶粘剂耐水 性较差，在水性环境下胶合强度较低，从而局限了其在更广大范围内的应用。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述大豆胶粘剂耐水胶合强度低这方面的不足，解决 大豆蛋白胶粘剂的耐水胶合性能差的问题，而提供一种具有较强耐水胶合强度的大豆蛋 白-环氧体系的大豆蛋白胶粘剂。本发明涉及的的耐水型大豆蛋白胶粘剂的制备方法分两步制得。第一步，改性大 豆蛋白乳液的制备将大豆蛋白水溶液置于带有高速剪切分散装置的反应烧瓶中，加入改 性剂脲、表面活性剂十二烷基苯磺酸钠及还原剂2-巯基乙醇，室温条件下，利用高剪切分 散作用使各组分充分均勻混合、反应1 3小时后，制得改性的大豆蛋白乳液。第二步，大 豆蛋白-环氧复配体系的大豆蛋白胶粘剂的制备往第一步制得的改性大豆蛋白乳液中加 入相容剂丙三醇，然后再加入环氧树脂及固化剂六水合三乙烯二胺，混勻后，在40 80°C 下反应1 3小时，最终制得一种具有良好耐水胶合强度的大豆蛋白胶粘剂。与现有技术相比，本发明把化学改性与共混改性结合起来对大豆蛋白进行改性， 大大提高了大豆蛋白胶粘剂的耐水胶合性能，同时由于环氧树脂很难被微生物降解，因而 制得的大豆蛋白-环氧体系的耐水型大豆蛋白胶粘剂具有一定的防腐性能。本发明制造的 大豆蛋白胶粘剂可以应用于胶合板、纤维板及刨花板等人造板的生产，无甲醛释放，具有较 高的耐水性，属环保型胶粘剂。一种耐水型大豆蛋白胶粘剂的制作方法如下(1)将15 20重量份的大豆蛋白和150重量份的水加入到反应容器中，其中水为 溶剂，再依次加入0. 1 0. 6重量份的脲，0. 5 4重量份的十二烷基苯磺酸钠及0. 2 0. 8 重量份的2-巯基乙醇，室温条件下，利用高剪切分散作用使各组分充分均勻混合、反应，制得大豆蛋白乳液；(2)待上述过程持续1 3小时后，往上述容器中加入0. 2 1重量份的丙三醇， 搅拌3 5min，丙三醇的作用是确保大豆蛋白乳液与后续加入的环氧树脂间相容性更好；(3)往反应容器中，再依次加入5 20重量份的环氧树脂及0. 2 1重量份的六 水合三乙烯二胺，混勻后，在40 80°C下反应1 3小时，制备出耐水型大豆蛋白胶粘剂。本发明中所述的大豆蛋白选用大豆粉、大豆分离蛋白或低温豆粕中的一种。本发明中所述的环氧树脂为E51或E44环氧树脂中的一种。本发明制备得到的耐水型大豆蛋白胶粘剂的创新之处在于以可再生资源——大 豆蛋白为原料，选用水相作为溶剂，选用脲、十二烷基苯磺酸钠及2-巯基乙醇对大豆蛋白 同时进行改性，破坏其中的氢键、二硫键，使多肽链充分舒展，使其疏水性基团外露，然后与 环氧树脂共混，改善大豆胶粘剂的耐水胶合强度，且为了增强大豆蛋白乳液与环氧树脂间 的相容性，使用丙三醇对两者进行增容，同时选择六水合三乙烯二胺作为固化剂，有效加快 了大豆胶粘剂的固化速度，所得胶粘剂具有优良的耐水胶合强度，且由于使用了较多的水 做溶剂，使得胶粘剂的成本得到有效控制，得到了具有产业化价值的大豆蛋白的深加工产 品，提高了大豆蛋白的附加值。本发明(1)合成得到了耐水胶合性能优良的大豆蛋白胶粘剂；(2)发明出一种环氧树脂改性大豆蛋白胶粘剂的制作方法，且使用丙三醇对两者 进行增容，使得整个胶粘剂体系更加均相、稳定，使用六水合三乙烯二胺作为固化剂，使得 大豆胶粘剂的固化速度得到明显提高；(3)选用水做溶剂，大幅度降低大豆蛋白及环氧树脂的使用量，胶粘剂成本因此而 大幅度降低，更具有使用价值；(4)胶粘剂不会产生甲醛、苯酚等有毒有害的物质，胶黏剂在使用过程中环保、卫 生，可应用于木材胶合板、刨花板、纤维板等领域。
具体实施例方式以下的具体实施例是对本发明的进一步说明，而不是限制本发明的范围。实施例1 (1)将15g的大豆分离蛋白和150g的水加入到反应容器中，其中水为溶剂，再依次 加入0. Ig的脲，0. 5g的十二烷基苯磺酸钠及0. 2g的2-巯基乙醇，室温条件下，利用高剪切 分散作用使各组分充分均勻混合、反应，制得大豆蛋白乳液；(2)待上述过程持续1小时后，往上述容器中加入0. 2g的丙三醇，搅拌搅拌3min， 丙三醇的作用是确保大豆蛋白乳液与后续加入的环氧树脂间相容性更好；(3)往反应容器中，再依次加入5g的E51型环氧树脂及0. 2g的六水合三乙烯二 胺，混勻后，在40°C下反应1小时，制备出耐水型大豆蛋白胶粘剂。经检测胶粘剂固含量为30. 2%，在杨木单板表面的接触角为42°，用旋转粘度 计测得粘度为192mPa*S，胶粘剂粘接杨木单板的耐水胶合强度(63°C，3h)为1.385MPa，数 值上明显超过国家标准GB/T9846. 3规定的值(0. 7MPa)。实施例2
(1)将20g的大豆粉和150g的水加入到反应容器中，其中水为溶剂，再依次加入 0. 6g的脲，4g的十二烷基苯磺酸钠及0. Sg的2-巯基乙醇，室温条件下，利用高剪切分散作 用使各组分充分均勻混合、反应，制得大豆蛋白乳液；(2)待上述过程持续3小时后，往上述容器中加入Ig的丙三醇，搅拌搅拌5min，丙 三醇的作用是确保大豆蛋白乳液与后续加入的环氧树脂间相容性更好；(3)往反应容器中，再依次加入20g的E44型环氧树脂及Ig的六水合三乙烯二胺， 混勻后，在80°C下反应3小时，制备出耐水型大豆蛋白胶粘剂。经检测胶粘剂固含量为37. 4%，在杨木单板表面的接触角为52°，用旋转粘度 计测得粘度为273mPa*S，胶粘剂粘接杨木单板的耐水胶合强度(63°C，3h)为1.631MPa，数 值上明显超过国家标准GB/T9846. 3规定的值(0. 7MPa)。实施例3 (1)将17. 5g的低温豆粕和150g的水加入到反应容器中，其中水为溶剂，再依次加 入0. 35g的脲，2. 25g的十二烷基苯磺酸钠及0. 5g的2-巯基乙醇，室温条件下，利用高剪切 分散作用使各组分充分均勻混合、反应，制得大豆蛋白乳液；(2)待上述过程持续2小时后，往上述容器中加入0.6g的丙三醇，搅拌搅拌4min， 丙三醇的作用是确保大豆蛋白乳液与后续加入的环氧树脂间相容性更好；(3)往反应容器中，再依次加入12. 5g的E51型环氧树脂及0. 6g的六水合三乙烯 二胺，混勻后，在60°C下反应2小时，制备出耐水型大豆蛋白胶粘剂。经检测胶粘剂固含量为35. 3%，在杨木单板表面的接触角为47°，用旋转粘度 计测得粘度为233mPa*S，胶粘剂粘接杨木单板的耐水胶合强度(63°C，3h)为1.654MPa，数 值上明显超过国家标准GB/T9846. 3规定的值(0. 7MPa)。实施例4 (1)将15g的大豆分离蛋白和150g的水加入到反应容器中，其中水为溶剂，再依次 加入0. 35g的脲，4g的十二烷基苯磺酸钠及0. 2g的2-巯基乙醇，室温条件下，利用高剪切 分散作用使各组分充分均勻混合、反应，制得大豆蛋白乳液；(2)待上述过程持续2小时后，往上述容器中加入0. 6g的丙三醇，搅拌搅拌5min， 丙三醇的作用是确保大豆蛋白乳液与后续加入的环氧树脂间相容性更好；(3)往反应容器中，再依次加入5g的E44型环氧树脂及0. 6g的六水合三乙烯二 胺，混勻后，在80°C下反应1小时，制备出耐水型大豆蛋白胶粘剂。经检测胶粘剂固含量为29. 8%，在杨木单板表面的接触角为41°，用旋转粘度 计测得粘度为175mPa*S，胶粘剂粘接杨木单板的耐水胶合强度(63°C，3h)为1.402MPa，数 值上明显超过国家标准GB/T9846. 3规定的值(0. 7MPa)。实施例5 (1)将17. 5g的大豆粉和150g的水加入到反应容器中，其中水为溶剂，再依次加入 0. 6g的脲，0. 5g的十二烷基苯磺酸钠及0. 5g的2-巯基乙醇，室温条件下，利用高剪切分散 作用使各组分充分均勻混合、反应，制得大豆蛋白乳液；(2)待上述过程持续3小时后，往上述容器中加入0.2g的丙三醇，搅拌搅拌4min， 丙三醇的作用是确保大豆蛋白乳液与后续加入的环氧树脂间相容性更好；(3)往反应容器中，再依次加入20g的E51型环氧树脂及0. 6g的六水合三乙烯二胺，混勻后，在40°C下反应3小时，制备出耐水型大豆蛋白胶粘剂。经检测胶粘剂固含量为38. 9%，在杨木单板表面的接触角为50°，用旋转粘度 计测得粘度为243mPa*S，胶粘剂粘接杨木单板的耐水胶合强度(63°C，3h)为1.588MPa，数 值上明显超过国家标准GB/T9846. 3规定的值(0. 7MPa)。实施例6 (1)将20g的低温豆粕和150g的水加入到反应容器中，其中水为溶剂，再依次加入 0. Ig的脲，2. 25g的十二烷基苯磺酸钠及0. Sg的2-巯基乙醇，室温条件下，利用高剪切分 散作用使各组分充分均勻混合、反应，制得大豆蛋白乳液；(2)待上述过程持续1小时后，往上述容器中加入0. 6g的丙三醇，搅拌搅拌5min， 丙三醇的作用是确保大豆蛋白乳液与后续加入的环氧树脂间相容性更好；(3)往反应容器中，再依次加入5g的E44型环氧树脂及0. 6g的六水合三乙烯二 胺，混勻后，在80°C下反应1小时，制备出耐水型大豆蛋白胶粘剂。经检测胶粘剂固含量为34. 6%，在杨木单板表面的接触角为46°，用旋转粘度 计测得粘度为219mPa·S，胶粘剂粘接杨木单板的耐水胶合强度(63°C，3h)为1.319MPa，数 值上明显超过国家标准GB/T9846. 3规定的值(0. 7MPa)。实施例7 (1)将20g的大豆分离蛋白和150g的水加入到反应容器中，其中水为溶剂，再依次 加入0. 35g的脲，4g的十二烷基苯磺酸钠及0. 6g的2-巯基乙醇，室温条件下，利用高剪切 分散作用使各组分充分均勻混合、反应，制得大豆蛋白乳液；(2)待上述过程持续2小时后，往上述容器中加入0.6g的丙三醇，搅拌搅拌4min， 丙三醇的作用是确保大豆蛋白乳液与后续加入的环氧树脂间相容性更好；(3)往反应容器中，再依次加入12. 5g的E51型环氧树脂及0. 6g的六水合三乙烯 二胺，混勻后，在80°C下反应3小时，制备出耐水型大豆蛋白胶粘剂。经检测胶粘剂固含量为37. 1%，在杨木单板表面的接触角为39°，用旋转粘度 计测得粘度为242mPa*S，胶粘剂粘接杨木单板的耐水胶合强度(63°C，3h)为1.243MPa，数 值上明显超过国家标准GB/T9846. 3规定的值(0. 7MPa)。实施例8 (1)将17. 5g的大豆粉和150g的水加入到反应容器中，其中水为溶剂，再依次加入 0. 35g的脲，0. 5g的十二烷基苯磺酸钠及0. 5g的2-巯基乙醇，室温条件下，利用高剪切分 散作用使各组分充分均勻混合、反应，制得大豆蛋白乳液；(2)待上述过程持续3小时后，往上述容器中加入Ig的丙三醇，搅拌搅拌5min，丙 三醇的作用是确保大豆蛋白乳液与后续加入的环氧树脂间相容性更好；(3)往反应容器中，再依次加入12. 5g的E44型环氧树脂及0. 6g的六水合三乙烯 二胺，混勻后，在40°C下反应3小时，制备出耐水型大豆蛋白胶粘剂。经检测胶粘剂固含量为31. 8%，在杨木单板表面的接触角为53°，用旋转粘度 计测得粘度为234mPa*S，胶粘剂粘接杨木单板的耐水胶合强度(63°C，3h)为1.516MPa，数 值上明显超过国家标准GB/T9846. 3规定的值(0. 7MPa)。实施例9 (1)将18g的低温豆粕和150g的水加入到反应容器中，其中水为溶剂，再依次加入0. 4g的脲，3g的十二烷基苯磺酸钠及0. 6g的2-巯基乙醇，室温条件下，利用高剪切分散作 用使各组分充分均勻混合、反应，制得大豆蛋白乳液；(2)待上述过程持续2. 5小时后，往上述容器中加入0. 7g的丙三醇，搅拌搅拌 3. 5min，丙三醇的作用是确保大豆蛋白乳液与后续加入的环氧树脂间相容性更好；(3)往反应容器中，再依次加入IOg的E51型环氧树脂及0. 4g的六水合三乙烯二 胺，混勻后，在60°C下反应2小时，制备出耐水型大豆蛋白胶粘剂。经检测胶粘剂固含量为34. 6%，在杨木单板表面的接触角为47°，用旋转粘度 计测得粘度为238mPa*S，胶粘剂粘接杨木单板的耐水胶合强度(63°C，3h)为1.435MPa，数 值上明显超过国家标准GB/T9846. 3规定的值(0. 7MPa)。
权利要求
1.一种耐水型大豆蛋白胶粘剂的制备方法，其特征是(1)将15 20重量份的大豆蛋白和150重量份的水加入到反应容器中，其中水为溶 剂，再依次加入0. 1 0. 6重量份的脲，0. 5 4重量份的十二烷基苯磺酸钠及0. 2 0. 8 重量份的2-巯基乙醇，室温条件下，利用高剪切分散作用使各组分充分均勻混合、反应，制 得大豆蛋白乳液；(2)待上述过程持续1 3小时后，往上述容器中加入0.2 1重量份的丙三醇，搅拌 搅拌3 5min，丙三醇的作用是确保大豆蛋白乳液与后续加入的环氧树脂间相容性更好；(3)往反应容器中，再依次加入5 20重量份的环氧树脂及0.2 1重量份的六水合 三乙烯二胺，混勻后，在40 80°C下反应1 3小时，制备出耐水型大豆蛋白胶粘剂。
2.根据权利要求1所述的一种耐水型大豆蛋白胶粘剂的制备方法，其特征在于所述的 大豆蛋白选用大豆粉、大豆分离蛋白或低温豆粕中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种耐水型大豆蛋白胶粘剂的制备方法，其特征在于所述的 环氧树脂为E51或E44环氧树脂中的一种。
全文摘要
本发明涉及的是一种耐水型大豆蛋白胶粘剂的制备方法。将大豆蛋白和水加入到反应容器中，其中水为溶剂，再依次加入脲、十二烷基苯磺酸钠及2-巯基乙醇，室温条件下，利用高剪切分散作用使各组分充分均匀混合、反应，制得大豆蛋白乳液；然后加入丙三醇，增强大豆蛋白乳液与后续加入的环氧树脂间的相容性；往反应容器中，再依次加入环氧树脂及固化剂六水合三乙烯二胺，混匀后，在40～80℃下反应，制备出耐水型大豆蛋白胶粘剂。本发明合成得到了耐水胶合性能优良的大豆蛋白胶粘剂；该胶粘剂不会产生甲醛、苯酚等有毒有害的物质，胶黏剂在使用过程中环保、卫生，可应用于木材胶合板、刨花板、纤维板等领域。
文档编号C09J189/00GK102002338SQ20101055048
公开日2011年4月6日 申请日期2010年11月19日 优先权日2010年11月19日
发明者徐菡芳, 王考将, 雷文 申请人:南京林业大学