本发明属于木材胶粘剂
技术领域：
，具体涉及一种无醛酶改性糖-大豆基复合木材胶黏剂及制备方法。
背景技术：
：随着木材资源的溃乏，人们越来越多的用人造板家具代替实木家具，从而使得胶粘剂的用量也日趋增多。从当初天然胶粘剂的耐水性差、固含量低、胶合强度低、易霉变，贮存期短，逐渐被粘接强度大、固化时间短、浓度高、黏度低、易与水混合、工艺简单、操作方便的“三醛胶”所取代。然而，应用三醛胶所制得的木材产品，会释放出甲醛气体，对人体的危害十分巨大。2017年10月27日，世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单中，将甲醛放在一类致癌物列表中。甲醛是人体健康的一大杀手，其释放期长达5-15年，许多国家制定了严格的室内空气和木制品中甲醛释放限值，面对越来越严格的环保标准，木材工业面临着严峻挑战。近年来，随着国际市场竞争压力的增大，人造板环保等级的不断提升和全球公民对家居生活环保意识的不断增强，国内诸多人造板生产商已率先涉足环保产品的开发与推广，并占据了一定的市场地位。尽管很多甲醛低微量释放的合成树脂正在被研发，但研究过程中又出现了很多复杂的问题。此外，由于世界各国不断出现能源危机，使得合成树脂的价格也不断增长，研究成本偏高，产品竞争乏力，生产商很难突破出口“瓶颈”。因此，在当今社会的各种压力下，以可再生材料，特别是以粮基种子蛋白为原料进行改性或修饰的木材胶粘剂已成为科研工作者的研究热点。目前已有利用大豆基为材料的胶黏剂的公开专利(200710164080.4，201910064132.3，201910147935.5，201910336245.5)，这些专利多用环氧丙烷、乙烯三胺、戊二醛、多异氰酸酯等作为大豆蛋白的交联剂来增加粘合强度，然而这些胶黏剂或有致癌性、或有毒性、或易燃、或对眼睛和皮肤有刺激作用等，与民众的需求和环保理念相违背。因此，寻求以生物质为交联剂或是增加粘合强度的辅助材料，并用植物蛋白基为主要材料的胶黏剂已然成为一种趋势。技术实现要素：针对目前胶粘剂甲醛释放量大、危害人体健康，且制作成本高，工艺适用性差，产品无竞争力，大豆蛋白交联剂危害性强等问题，本发明提供了一种无醛酶改性糖-大豆基复合木材胶黏剂及制备方法。为了达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：一种无醛酶改性糖-大豆基复合木材胶黏剂，包含以下质量百分数的组份：豆蛋白9～12％，碱性氢氧化物0.3～1.5％，蛋白酶0.001～0.005％，尿素3～12％，氨基葡萄糖胺0.4～1.5％，余量为水。进一步，所述豆蛋白为大豆蛋白或蛋白混合物；所述蛋白混合物由大豆蛋白与乳清蛋白、黍米谷朊蛋白、花生蛋白、玉米醇溶蛋白和木薯粗蛋白中的一种以质量比为10～20:1的比例构成；所述碱性氢氧化物为ia族碱金属氢氧化物或iia碱土金属氢氧化物；所述蛋白酶为蛋白质交联用酶或直接交联酶。所述氨基葡萄糖胺为硫酸氨基葡萄糖和盐酸氨基葡萄糖。再进一步，所述的大豆蛋白的原料为大豆分离蛋白；所述的碱性氢氧化物为氢氧化钠或氢氧化钾或氢氧化钙；所述蛋白酶为酪氨酸酶、漆酶、过氧化物酶或转谷氨酰胺酶。一种无醛酶改性糖-大豆基复合木材胶黏剂的制备方法，按照豆蛋白9～12％，碱性氢氧化物0.3～1.5％，蛋白酶0.001～0.005％，尿素3～12％，氨基葡萄糖胺0.4～1.5％，余量为水中的质量百分数分别取豆蛋白、氨基葡萄糖胺和水，将豆蛋白和氨基葡萄糖胺溶于水中，取碱性氢氧化物调溶液ph值为7～11，在50℃下搅拌2h形成大豆蛋白溶液，加入尿素溶解10min，加入蛋白酶，在37℃下过夜搅拌，高压均质后即得无醛酶改性糖-大豆基复合木材胶黏剂；或者将豆蛋白和氨基葡萄糖胺溶于水中，取碱性氢氧化物调溶液ph值为7～8，在50℃下搅拌2h形成豆蛋白溶液，然后加入蛋白酶，在37℃搅拌过夜，再加入尿素溶解10min，而后继续加入碱性氢氧化物调ph至8～11，高压均质后即得无醛酶改性糖-大豆基复合木材胶黏剂。进一步，所述的高压均质的压力为：低压25mpa，体积为100ml，温度为4℃。与现有技术相比本发明具有以下优点：1、本发明无醛酶改性糖-大豆基复合木材胶黏剂由豆蛋白、碱性氢氧化物、蛋白酶、尿素、氨基葡萄糖胺和水构成。避免了现有“三醛”木材胶粘剂的甲醛危害，从源头上解决了甲醛释放的问题。2、本发明无醛酶改性糖-大豆基复合木材胶黏剂中植物蛋白是大型农产品加工行业下游的主要副产品，属于可再生资源。量大且丰富、不受地域限制、来源广泛、成本可控。3、本发明无醛酶改性糖-大豆基复合木材胶黏剂避免了现有“三醛”木材胶粘剂的甲醛危害，同时克服了现有蛋白基木材胶粘剂耐水性差、粘接强度低的缺点。尿素或其衍生物具有氧原子和氢原子，能够与蛋白质的羟基基团作用，从而使酶交联后的高分子量蛋白质分子展开，展开的蛋白质分子增加了与木材的接触面积而使粘合力增强，以及在胶黏剂中引入氨基葡萄糖，进一步增加了羟基的含量，从而表现出较好的抗剪强度和抗水性。4、本发明配方具有环保、无污染的优点，本发明无醛酶改性糖-大豆基复合木材胶黏剂主要材料为可再生资源，制备工艺简单，有助于解决胶合板中使用的石化原料的枯竭问题，符合保护环境和可持续发展的原则，且制得的胶黏剂胶合力强，具有非常好的应用前景。具体实施方式实施例1本发明一种无醛酶改性糖-大豆基复合木材胶黏剂，包含以下质量百分数的组份，每100克含：大豆分离蛋白9％，氢氧化钠0.3％，酪氨酸酶0.001％，尿素3％，硫酸氨基葡萄糖0.4％，余量为水。本发明一种无醛酶改性糖-大豆基复合木材胶黏剂的制备方法，分别取大豆分离蛋白、硫酸氨基葡萄糖和水，将大豆分离蛋白和硫酸氨基葡萄糖溶于水中，取氢氧化钠调溶液ph值为7，再在50℃下搅拌2h形成植物蛋白溶液，再加入尿素溶解10min，然后加入酪氨酸酶，在37℃下搅拌3h，在压力为25mpa(3626psi)，体积为100ml，温度为4℃的条件下高压均质后即得木材胶黏剂。实施例2本发明一种无醛酶改性糖-大豆基复合木材胶黏剂，包含以下质量百分数的组份，每100克含：大豆分离蛋白10％，氢氧化钾0.6％，漆酶0.004％，尿素5％，盐酸氨基葡萄糖1.1％，余量为水。本发明一种无醛酶改性糖-大豆基复合木材胶黏剂的制备方法，分别取大豆分离蛋白、盐酸氨基葡萄糖和水，将大豆分离蛋白和盐酸氨基葡萄糖溶于水中，取氢氧化钾调溶液ph值为8，再在50℃下搅拌2h形成大豆蛋白溶液，然后加入漆酶，在37℃搅拌过夜，再加入尿素溶解10min，而后继续加入氢氧化钾调ph至11，在压力为25mpa(3626psi)，体积为100ml，温度为4℃的条件下高压均质后即得木材胶黏剂。实施例3本发明一种无醛酶改性糖-大豆基复合木材胶黏剂，包含以下质量百分数的组份，每100克含：12％的大豆分离蛋白与黍米谷朊蛋白以质量比20:1构成的混合物，氢氧化钙0.9％，过氧化物酶0.005％，尿素12％，硫酸氨基葡萄糖1.5％，余量为水。本发明一种无醛酶改性糖-大豆基复合木材胶黏剂的制备方法，分别取大豆蛋白、黍米谷朊蛋白、硫酸氨基葡萄糖和水，12％的大豆分离蛋白与黍米谷朊蛋白以质量比20:1构成的混合物和硫酸氨基葡萄糖溶于水中，取氢氧化钙调溶液ph值为8，再在50℃下搅拌2h形成大豆蛋白溶液，然后加入过氧化物酶，4℃过夜，再加入尿素溶解10min，而后继续加入氢氧化钙调ph为11，在压力为25mpa(3626psi)，体积为100ml，温度为4℃的条件下，高压均质后即得木材胶黏剂。实施例4本发明一种无醛酶改性糖-大豆基复合木材胶黏剂，包含以下质量百分数的组份，每100克含：9％的大豆分离蛋白与乳清蛋白以质量比10:1构成的混合物，氢氧化钙0.7％，转谷氨酰胺酶0.001％，尿素4％，盐酸氨基葡萄糖0.4％，余量为水。本发明一种无醛酶改性糖-大豆基复合木材胶黏剂的制备方法，分别取大豆分离蛋白与乳清蛋白构成的混合物、盐酸氨基葡萄糖和水，将大豆分离蛋白与乳清蛋白构成的混合物和盐酸氨基葡萄糖溶于水中，取氢氧化钙调溶液ph值为9，再在50℃下搅拌2h形成植物蛋白溶液，再加入尿素溶解10min，然后加入转谷氨酰胺酶，在37℃下搅拌3h，在压力为25mpa(3626psi)，体积为100ml，温度为4℃的条件下，高压均质后即得木材胶黏剂。实施例5本发明一种无醛酶改性糖-大豆基复合木材胶黏剂，包含以下质量百分数的组份，每100克含：11％的大豆分离蛋白与黍米谷朊蛋白以质量比15:1构成的混合物，氢氧化钾0.8％，漆酶0.002％，尿素6％，硫酸氨基葡萄糖0.8％，余量为水。本发明一种无醛酶改性糖-大豆基复合木材胶黏剂的制备方法，分别取大豆分离蛋白与黍米谷朊蛋白构成的混合物、硫酸氨基葡萄糖和水，将大豆分离蛋白与黍米谷朊蛋白构成的混合物和硫酸氨基葡萄糖溶于水中，取氢氧化钾调溶液ph值为7，再在50℃下搅拌2h形成植物蛋白溶液，加入漆酶，4℃过夜，再加入尿素溶解10min，继续加入氢氧化钾调ph为10，在压力为25mpa(3626psi)，体积为100ml，温度为4℃的条件下，高压均质后即得木材胶黏剂。实施例6本发明一种无醛酶改性糖-大豆基复合木材胶黏剂，包含以下质量百分数的组份，每100克含：12％的大豆分离蛋白与玉米醇溶蛋白以质量比20:1构成的混合物，氢氧化钙0.9％，过氧化物酶0.005％，尿素9％，盐酸氨基葡萄糖1.5％，余量为水。本发明一种无醛酶改性糖-大豆基复合木材胶黏剂的制备方法，分别取大豆分离蛋白与玉米醇溶蛋白构成的混合物、盐酸氨基葡萄糖和水，将大豆分离蛋白与玉米醇溶蛋白构成的混合物和盐酸氨基葡萄糖溶于水中，取氢氧化钙调溶液ph值为8，再在50℃下搅拌2h形成植物蛋白溶液，加入过氧化物酶，在37℃下搅拌3h，再加入尿素溶解10min，然后加入氢氧化钙调ph为11，在压力为25mpa(3626psi)，体积为100ml，温度为4℃的条件下，高压均质后即得木材胶黏剂。对比例1将8克大豆分离蛋白溶于96克水中，50℃下搅拌2h直至蛋白完全均匀分布在水中，该溶液直接作为黏胶剂用于木材的粘接。对比例2将8克大豆分离蛋白溶于96克水中，50℃下搅拌2h直至蛋白完全均匀分布在水中，取氢氧化钠(0.05克)调溶液ph值为7，该溶液直接作为黏胶剂用于木材的粘接。对比例1-2为采用常规方法制备得到的大豆基黏胶剂。对比例3采用人造板制造中常用的脲醛树脂黏胶剂。对比例4采用人造板制造中常用的三聚氰胺树脂黏胶剂。黏胶剂性能评价试验：椴木板材，参照gb/t9846.7-2004锯制；试样的尺寸：100mm×25mm；施胶面积为25mm×25mm；单板厚度1.5mm，含水率81.2％；涂胶量为480g/m2；热压工艺条件为：压力1.0～1.2mpa，温度140～150℃，时间10min。胶合强度是将椴木板材粘接固化冷却至室温后浸置于(60±3℃)温水中3h，室温下冷却10min后测试，每组5个样取平均值。测试结果见下表1：胶合板胶合强度测试：胶合强度是评价胶黏剂粘接强度的重要指标，其测量根据中华人民共和国国家标准gb/t14074-2017，测试结果为均值，测试结果数值越大说明胶黏剂的粘接强度越好。胶合板浸渍剥离性能测试：浸渍剥离性能是评价胶黏剂耐水性能的重要指标，其测量方法根据中华人民共和国国家标准gb/t17657-2013，测试结果为均值，测试结果数值越小说明胶黏剂耐水性越好。游离甲醛含量测试：根据中华人民共和国国家标准gb/t14074-2017检测，检出最低极限为0.01％，低于此极限视为未检出。表1粘胶剂的性能质量指标表检测项目胶合强度/mpa浸渍剥离率游离甲醛实施例11.5900实施例21.6500实施例31.3500实施例42.3000实施例52.2000实施例61.6500对比例10.6540％0对比例20.9630％0对比例30.8730％5.8对比例41.0520％0.56实验结果表明，本发明豆粕基胶黏剂经酶改性、尿素改性和氨基葡萄糖修饰后，制备胶合板的胶合强度明显高于改性前豆粕胶黏剂的胶合强度，按ii类胶合板检测在1.00mpa以上，有的达到2.30mpa，达到胶合板标准要求，增强效果显著。同时，改性后的胶黏剂甲醛释放量为0，且耐水性高。上述内容对实施例做了详细的说明，但本发明不受上述实施方式和实施例的限制，在不脱离本发明宗旨的前提下，在本领域技术人员所具备的知识范围内还可以对其进行各种变化和改进，这些变化和改进均落入本发明要保护的范围之内。当前第1页12