一种乳清蛋白木材粘合剂及其制备方法与应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种乳清蛋白木材粘合剂及其制备方法与应用，属于粘合剂技术领域。
【背景技术】
[0002]乳清是乳制品加工厂生产的副产物，尤其是奶酪的生产会产生大量的乳清。一般情况下，没生产IKg的奶酪就会产生9Kg的乳清。由于乳清中含有较高的蛋白质，当乳清被直接排放到环境中会对环境造成严重污染。目前，对于乳清的综合利用多集中于提取乳清蛋白等食品类应用。但是，由于乳清蛋白具有优良的加工特性，如乳化性、起泡性等使其在非食品领域具有较大的应用潜力。
[0003]木材粘合剂是以木质材料为原料的各种仪器、装饰、家具等等器具加工过程中必不可少的材料。虽然目前的粘合剂种类很多，但木材粘合剂还比较少，而且存在一定不足，譬如，粘合强度低、耐水性差、生产工艺复杂、成本高，且含有甲醛，污染环境。
【发明内容】
[0004]为提供一种粘合强度高、制备成本低、制备工艺简单的木材粘合剂，本发明采取了以下技术方案:
[0005]本发明的目的在于提供一种乳清蛋白木材粘合剂，该木材粘合剂含有如下质量分数的原料:
[0006]乳清蛋S 5% -50%,粘合剂 1% -30%,增塑剂 5% -50%,消泡剂 0.01% -0.5%0
[0007]优选地，所述粘合剂，是异氰酸酯、聚异氰酸酯、异氰酸酯预聚物、聚乙烯醇、乙烯-乙烯醇、聚乙烯醇缩甲醛、聚乙烯醇缩丁醛的一种或几种。
[0008]优选地，所述增塑剂，是聚醋酸乙烯酯乳液，丁二烯乳液，乙烯-乙烯醇乳液，乙烯-醋酸乙烯酯乳液，丁二烯-苯乙烯乳液中的一种或几种。
[0009]优选地，所述消泡剂，是聚硅氧烷溶液。
[0010]更优选地，所述乳清蛋白，是变性乳清蛋白，质量分数为5-20%。
[0011 ] 更优选地，所述乳清蛋白，是变性乳清蛋白，质量分数为30-50 %。
[0012]更优选地，所述粘合剂，质量分数为13-30%。
[0013]所述木材粘合剂还可包括填充剂，颜料，稳定剂，消泡剂，pH调节剂，溶剂，阻燃剂，杀虫剂，抗菌剂或芳香剂。
[0014]所述任一木材粘合剂应用于粘合木质材料、纸质材料、纤维材料、皮质材料和塑料材料及以上材料的组合。
[0015]本发明的另一目的在于提供一种所述木材粘合剂的制备方法，该方法的步骤如下:
[0016]I)将乳清分离蛋白与水在35-59°C之间混合并加入聚硅氧烷保持5_60min，保持过程不断搅拌，获得乳清分离蛋白溶液；
[0017]2)将步骤I)所得的乳清分离蛋白溶液冷却到2-25°C之间，获得冷却乳清分离蛋白溶液；
[0018]3)将粘合剂与增塑剂混合后获得交联剂；
[0019]4)将步骤2)所得的冷却乳清分离蛋白溶液与步骤3)所得的交联剂在40-80°C搅拌混合15-55min，搅拌结束后获得木材粘合剂；
[0020]所述乳清蛋白的质量分数为5-50%，粘合剂的质量分数为1_30%，增塑剂的质量分数为5-50%，消泡剂聚硅氧烷的质量分数为0.01-0.5%。
[0021]所述变性乳清蛋白为热变性乳清蛋白。
[0022]所述木材粘合剂的pH为3.0-10.0，在20 V时，其中组分的粘度为100-10000Pa.S。
[0023]所述填充剂为碳酸钙。
[0024]所述木材粘合剂溶液通过涂刷、浇注、喷涂、滚动或浸渍使用于表面。
[0025]本发明获得的有益效果如下:
[0026]本发明所提供的粘合剂充分利用了乳制品加工中废弃的乳清蛋白，提高了原料乳的综合利用率，同时避免了乳清废液的排放或者处理，减少了对环境的污染，降低了企业的成本。
[0027]本发明所提供的木材粘合剂具有良好的粘接强度、胶合耐久性、抗水性、低成本等特点，干粘结强度可达19.42MPa，湿粘结强度可达10.24MPa。
[0028]本发明所提供的木材粘合剂没有添加甲醛等醛类物质，毒性极低，对人体危害小。
【具体实施方式】
[0029]下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明不受实施例的限制。
[0030]以下实施例所使用的试剂、材料、方法和仪器，未经特殊说明，均为本领域常规试剂、材料、方法和仪器，均可以通过商业渠道获得。
[0031]实施例1
[0032]本实施例提供了一种乳清蛋白木材粘合剂的制备方法，步骤如下:
[0033]I)将乳清分离蛋白与水在49°C混合溶解，配制成40%的乳清蛋白溶液后加入消泡剂聚硅氧烷保持40min，保持过程不断搅拌，获得乳清分离蛋白溶液；
[0034]2)将步骤I)所得的乳清分离蛋白溶液冷却到5°C之间，获得冷却乳清分离蛋白溶液；
[0035]3)按照在最终粘合剂中的质量分数将所需的15%二苯基甲烷二异氰酸酯与聚35%的聚乙烯醇混合后获得交联剂；
[0036]4)将步骤2)所得的冷却乳清分离蛋白溶液与步骤3)所得的交联剂按照7:3的比例在40°C搅拌混合55min，搅拌结束后获得木材粘合剂。
[0037]所述乳清蛋白占木材粘合剂的质量分数为28%，粘合剂占木材粘合剂的质量分数为15%，增塑剂占木材粘合剂的质量分数为35%，消泡剂为聚硅氧烷，占木材粘合剂的质量分数为0.01 %，其余组分为水。
[0038]制备完成后，在20°C下测定该木材粘合剂的粘度为6219mPa。采用粘合剂行业标准方法对所制备的木材粘合剂的干粘合强度进行测定，采用耐温水(57-60°C浸泡4h)和耐沸水实验(4小时沸腾然后在60°C下干燥28h)对所得木材粘合剂的湿粘合强度进行了测定。结果表明，干粘合强度达到13.02MPa，耐温水的粘合强度达到6.64MPa，耐沸水的粘合强度达到5.6 IMPaο
[0039]实施例2
[0040]本实施例提供了一种乳清蛋白木材粘合剂的制备方法，步骤如下:
[0041]I)将乳清分离蛋白与水在35°C混合溶解，配制成乳清蛋白溶液后加入消泡剂聚硅氧烷保持60min，保持过程不断搅拌，获得乳清分离蛋白溶液；
[0042]2)将步骤I)所得的乳清分离蛋白溶液冷却到25°C之间，获得冷却乳清分离蛋白溶液；
[0043]3)按照在最终粘合剂中的质量分数将所需的15%二苯基甲烷二异氰酸酯与聚35%的聚乙烯醇混合后获得交联剂；
[0044]4)将步骤2)所得的冷却乳清分离蛋白溶液与步骤3)所得的交联剂在40°C搅拌混合55min，搅拌结束后获得木材粘合剂。
[0045]所述乳清蛋白占木材粘合剂的质量分数为50%，粘合剂占木材粘合剂的质量分数为15%，增塑剂占木材粘合剂的质量分数为35%，消泡剂为聚硅氧烷，占木材粘合剂的质量分数为0.01 %，其余组分为水。
[0046]制备完成后，在20°C下测定该木材粘合剂的粘度为3061mPa。采用粘合剂行业标准方法对所制备的木材粘合剂的干粘合强度进行测定，采用耐温水(57-60°C浸泡4h)和耐沸水实验(4小时沸腾然后在60°C下干燥28h)对所得木材粘合剂的湿粘合强度进行了测定。结果表明，干粘合强度达到8.51MPa，耐温水的粘合强度达到4.92MPa，耐沸水的粘合强度达到4.35MPa。
[0047]实施例3
[0048]本实施例提供了一种乳清蛋白木材粘合剂的制备方法，步骤如下:
[0049]I)将乳清分离蛋白与水在59°C混合溶解，配制成乳清蛋白溶液后加入消泡剂聚硅氧烷保持40min，保持过程不断搅拌，获得乳清分离蛋白溶液；
[0050]2)将步骤I)所得的乳清分离蛋白溶液冷却到10°C之间，获得冷却乳清分离蛋白溶液；
[0051]3)按照在最终粘合剂中的质量分数将所需的15%二苯基甲烷二异氰酸酯与聚35%的聚乙烯醇混合后获得交联剂；
[0052]4)将步骤2)所得的冷却乳清分离蛋白溶液与步骤3)所得的交联剂在40°C搅拌混合55min，搅拌结束后获得木材粘合剂。
[0053]所述乳清蛋白占木材粘合剂的质量分数为20%，粘合剂占木材粘合剂的质量分数为15%，增塑剂占木材粘合剂的质量分数为35%，消泡剂为聚硅氧烷，占木材粘合剂的质量分数为0.01 %，其余组分为水。
[0054]制备完成后，在20°C下测定该木材粘合剂的粘度为8645mPa。采用粘合剂行业标准方法对所制备的木材粘合剂的干粘合强度进行测定，采用耐温水(57-60°C浸泡4h)和耐沸水实验(4小时沸腾然后在60°C下干燥28h)对所得木材粘合剂的湿粘合强度进行了测定。结果表明，干粘合强度达到14.62MPa，耐温水的粘合强度达到6.94MPa，耐沸水的粘合强度达到6.2 IMPaο
[0055]实施例4
[0056]本实施例提供了一种乳清蛋白木材粘合剂的制备方法，步骤如下:
[0057]I)将乳清分离蛋白与水在59°C混合溶解，配制成乳清蛋白溶液后加入消泡剂聚硅氧烷保持60min，保持过程不断搅拌，获得乳清分离蛋白溶液；
[0058]2)将步骤I)所得的乳清分离蛋白溶液冷却到15°C之间，获得冷却乳清分离蛋白溶液；
[0059]3)按照在最终粘合剂中的质量分数将所需的15%二苯基甲烷二异氰酸酯与聚35%的聚乙烯醇混合后获得交联剂；
[0060]4)将步骤2)所得的冷却乳清分离蛋白溶液与步骤3)所得的交联剂在60°C搅拌混合55min，搅拌结束后获得木材粘合剂。
[0061 ] 所述乳清蛋白占木材粘合剂的质量分数为5 %，粘合剂占木材粘合剂的质量分数为15%，增塑剂占木材粘合剂的质量分