一种胺化木质素-大豆蛋白复合胶黏剂及制备方法和应用

本发明涉及一种胺化木质素-大豆蛋白复合胶黏剂及制备方法和应用，属于胶黏剂。

背景技术：

1、在人造板工业中，热固性合成树脂被广泛用作粘合剂。中国人造板生产用胶黏剂仍以甲醛基粘合剂为主，据统计，2019年人造板行业甲醛基粘合剂的消费量为1518万吨。甲醛基粘合剂不仅生产成本高，而且在会持续释放甲醛等挥发气体，对室内环境以及人体健康产生不良影响。近年来，随着人们环保意识和人造板水平的不断提高，开发绿色、天然、无污染的板材胶粘剂已经成为人们关注的重点。而低甲醛排放也已成为北美、欧洲和日本的室内复合木制品的主要性能标准。

2、大豆蛋白作为一种天然材料，具有原料来源广、价格低廉、加工性能好等优点，成为生产绿色板材胶粘剂的主要材料之一，受到广泛的关注。然而，由于大豆蛋白质分子结构复杂，空间位阻大，大量的高活性基团和疏水性基团被复杂大分子链段包裹遮蔽，导致大豆蛋白胶黏剂在木材表面涂布性能差、胶层界面分布不均、耐水胶合强度低，阻碍其工业化推广和应用。同时，大豆蛋白还存在环境条件下易老化发脆、耐久性不高的问题，实际应用中容易影响板材的使用寿命以及质量稳定性。因此，有必要对现有的大豆蛋白胶黏剂作出进一步的改进。

3、木质素在木质纤维原料中的含量为15～35％，具备储量大、可再生、易降解等优点。全球每年约有7000万吨工业木质素废弃物(主要来源于制浆造纸和生物质精炼)，现阶段对木质素的利用率较低，主要以燃烧供热为主，仅有2％的木质素得到有效利用，寻求高效木质素应用途径，有利于提高木质纤维类生物质的高附加值利用。

4、现有技术专利号cn115851223a，专利申请名称为一种化学活化木质素改性植物蛋白胶黏剂及其制备方法，明确揭示利用碱/尿素液化木质素，再将其与聚氨酯预聚体在氮气保护气氛下复合，制成化学活化改性木质素，用于制备木质素改性植物蛋白胶黏剂。

5、现有技术专利号为cn202111076966.x，专利申请名称为一种改性木质素耐候性胶黏剂，明确揭示对常规的酚醛树脂进行改性处理，在制备时先通过酸性木质素、间苯二酚、丙酮、浓硫酸等组分对酸性木质素进行酚化处理，得到酚化木质素，而后再制备胶黏剂，在制备过程中，需要搅拌、蒸馏、水洗，以及分多次加入添加剂，才能制备完成。

6、综上，现有的胶黏剂制备方法制备过程较为复杂，成本较高，极大限制了产品的推广应用。

7、因此，寻求一种更为简单、绿色、低成本的方法将木质素与植物蛋白进行复合制备高性能绿色胶黏剂，具有极大的工业化前景和实际经济价值。

技术实现思路

1、本发明提供了一种胺化木质素-大豆蛋白复合胶黏剂及制备方法和应用，可以有效解决上述问题。

2、本发明是这样实现的：

3、一种胺化木质素-大豆蛋白复合胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：

4、s1,将木质素通过胺化处理得到胺化木质素；

5、s2,以胺化木质素为改性剂，豆粕作为主剂，并添加适量的交联剂，制备胺化木质素-大豆蛋白复合胶黏剂。

6、可选地，在步骤s1中，所述木质素为碱木质素、酶解木质素、木质素磺酸盐中的一种或多种。

7、可选地，在步骤s1中，木质素的胺化处理方式为：将40～80g木质素，4～16g氢氧化钠或氢氧化钾，10～40g乙二胺，20～60g甲醛溶液(38wt％)，以及100～250g水放入装有搅拌器的反应釜，于50～100℃温度下反应1～6小时；反应结束后过滤烘干，得到胺化木质素。

8、可选地，在步骤s2中，所述豆粕是粗蛋白质含量为40～55％的豆粕。

9、可选地，在步骤s2中，所述交联剂为戊二醛、环氧氯丙烷，环氧硅烷，碳酰二亚胺中的一种或多种。

10、可选地，步骤s2包括如下步骤：

11、s21)将一定量的胺化木质素和豆粕分散于水溶液中，加入碱调节溶液ph值，并在30-80℃条件下搅拌5～60分钟；

12、s22)向体系中加入0.5～8g交联剂，继续搅拌2～30min，即得胺化木质素-大豆蛋白复合胶黏剂。

13、可选地，在步骤s21中，所述胺化木质素和豆粕的质量比为1：2～1：39。

14、可选地，在步骤s21中，所述碱为氢氧化钠或氢氧化钾，ph值调控范围8～13。

15、本发明另一方面，提供一种根据制备方法制得胺化木质素-大豆蛋白复合胶黏剂。

16、本发明另一方面，提供一种胺化木质素-大豆蛋白复合胶黏剂在人造板领域中的应用。

17、本发明的有益效果是：

18、(1)本发明采用工业木质素为原料，通过一步胺化处理技术制备胺化木质素，将其与豆粕在碱性条件下共混，加入少量交联剂形成致密交联网络结构，增加体系黏度，使得所制备的复合胶黏剂不仅胶合强度优异，还具有耐水和耐老化性能好等优点，并且，制备方法具有成本低廉、工艺简单、条件易控、制备周期短、无需特殊设备、适合规模化生产等优点。(2)具体地，本发明利用一步胺化处理法制备胺化木质素，减少了价格昂贵的化学试剂和交联剂的使用，降低了生产成本。

19、(3)具体地，本发明使用的工业木质素为农林废弃物，原料来源广泛、可再生，提高了农产品附加值，在解决环境问题的同时获得良好的经济效益，具有较大的生态价值和社会价值。

20、(4)具体地，本发明整个制备过程工艺简单，无需特殊加工设备，条件易控，有工业推广应用意义，在人造板加工领域具有很大的应用潜力。

技术特征：

1.一种胺化木质素-大豆蛋白复合胶黏剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种胺化木质素-大豆蛋白复合胶黏剂的制备方法，在步骤s1中，所述木质素为碱木质素、酶解木质素、木质素磺酸盐中的一种或多种。

3.如权利要求2所述的一种胺化木质素-大豆蛋白复合胶黏剂的制备方法，在步骤s1中，木质素的胺化处理方式为：将40～80g木质素，4～16g氢氧化钠或氢氧化钾，10～40g乙二胺，20～60g甲醛溶液(38wt％)，以及100～250g水放入装有搅拌器的反应釜，于50～100℃温度下反应1～6小时；反应结束后过滤烘干，得到胺化木质素。

4.如权利要求1所述的一种胺化木质素-大豆蛋白复合胶黏剂的制备方法，在步骤s2中，所述豆粕是粗蛋白质含量为40～55％的豆粕。

5.如权利要求2所述的一种胺化木质素-大豆蛋白复合胶黏剂的制备方法，在步骤s2中，所述交联剂为戊二醛、环氧氯丙烷，环氧硅烷，碳酰二亚胺中的一种或多种。

6.如权利要求5所述的一种胺化木质素-大豆蛋白复合胶黏剂的制备方法，步骤s2包括如下步骤：

7.如权利要求6所述的一种胺化木质素-大豆蛋白复合胶黏剂的制备方法，在步骤s21中，所述胺化木质素和豆粕的质量比为1：2～1：39。

8.如权利要求6所述的一种胺化木质素-大豆蛋白复合胶黏剂的制备方法，在步骤s21中，所述碱为氢氧化钠或氢氧化钾，ph值调控范围8～13。

9.一种根据权利要求1至8任一一项所述制备方法制得胺化木质素-大豆蛋白复合胶黏剂。

10.一种根据权利要求9所述的胺化木质素-大豆蛋白复合胶黏剂在人造板领域中的应用。

技术总结
本发明涉及胺化木质素‑大豆蛋白复合胶黏剂及制备方法和应用；一种胺化木质素‑大豆蛋白复合胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：S1,将木质素通过胺化处理得到胺化木质素；S2,以胺化木质素为改性剂，豆粕作为主剂，并添加适量的交联剂，制备胺化木质素‑大豆蛋白复合胶黏剂，本发明采用工业木质素为原料，通过一步胺化处理技术制备胺化木质素，将其与豆粕在碱性条件下共混，加入少量交联剂形成致密交联网络结构，增加体系黏度，使得所制备的复合胶黏剂不仅胶合强度优异，还具有耐水和耐老化性能好等优点，并且，制备方法具有成本低廉、工艺简单、条件易控、制备周期短、无需特殊设备、适合规模化生产等优点。

技术研发人员：庄建东,林树锴,马自强,杨文斌
受保护的技术使用者：福建农林大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15