[发明专利]一种单体共聚改性大豆蛋白胶粘剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种单体共聚改性大豆蛋白胶粘剂及其制备方法，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。

技术背景

蛋白质是一类重要的生物大分子，价格低廉，将蛋白质作为可再生资源制备生物可降解、生物相容的环境友好材料是一个新兴的话题，在材料领域中，大豆蛋白质来源最丰富，应用潜力大，被誉为“生长着的黄金”。

早在1923年，O.Johnson等人就提出豆粕制作胶黏剂的基本理论，从而迈出了大豆蛋白胶粘剂发展的第一步。20世纪30年代到20世纪60年代，因大豆粉来源广泛、价格低廉、可再生等优点，大豆蛋白基胶黏剂广泛应用于木材行业。但是，大豆基胶黏剂粘接的木材产品在胶合强度和耐水性能上，与酚醛胶、脲醛胶粘接的产品相比有一定差异。因此，20世纪60年代以后，大豆胶粘剂逐步被合成树脂胶黏剂替代。近年来，随着市场对胶黏剂用量需求的增加、石化产品资源的限制、以及对环境问题日益关注，使得可再生、成本低廉的环境友好型胶黏剂越来越受到人们的重视。大豆蛋白胶黏剂因而重新受到人们的关注，现今研究工作的重点在于如何提高胶粘剂的胶粘强度和耐水性能。

研究发现，对大豆蛋白进行改性处理，可以提高大豆基胶黏剂的胶合强度和耐水性。大豆蛋白质的改性方法有化学改性、物理改性、酶改性等。

为了赋予大豆蛋白胶粘剂良好的耐水性能和胶合强度，至今已公开了很多方法，如通过在处理大豆蛋白过程中添加碱、尿素等改性剂，使得大豆蛋白的二级结构发生改变，从而提高大豆蛋白胶粘剂的耐水性。在中国发明专利申请公开说明书(公开号：CN1912043)中，提出了一种以氢氧化钠处理豆粉制备低碱量胶粘剂的方法，制备的胶粘剂可用于木材的粘接。在中国发明专利申请公开说明书(公开号：CN1793269)中，介绍了用尿素、多聚磷酸钠化学修饰大豆蛋白制备出无甲醛挥发、不会造成环境污染的大豆蛋白胶粘剂。以上两种方法只是举例介绍了胶粘剂胶合强度和耐水性的改善效果，并没有涉及改  性剂与大豆蛋白的化学反应。在中国发明专利申请公开说明书(公开号：CN101130678)中，提供了一种大豆蛋白水性高分子异氰酸酯胶粘剂，在胶粘剂中选用的交联剂是多异氰酸酯单体。众所周知，异氰酸酯原料成本较高，不利于大豆蛋白胶粘剂的广泛应用。

发明内容

本发明的目的是针对上述不足之处，提供一种单体共聚改性大豆蛋白胶粘剂及其制备方法：选用反应单体顺丁烯二酸酐、苯乙烯与大豆蛋白发生接枝及共聚反应；选用成本低廉的单体，制备耐水性能和胶合强度都达到相应国家标准的大豆蛋白胶粘剂。

为实现本发明的目的采用的技术方案是：利用丰富的大豆蛋白资源，选用成本低廉的单体对其进行改性，从而制备出单体接枝到大豆蛋白质主链上的大豆蛋白胶粘剂。

本发明提供的大豆蛋白胶粘剂具有如下的化学结构：

其中R为大豆蛋白的多肽链主链，n＝1，2…20的正整数

一种单体共聚改性大豆蛋白胶粘剂及其制备方法具体制备方法如下：

1.将12～20重量份的大豆蛋白和100重量份的水加入到反应容器中，其中水为溶剂，升温至25℃后，再加入0.3～0.5重量份的十二烷基苯磺酸钠；将反应温度从25℃升至50℃，同时采用搅拌器搅拌2～4小时，进行大豆蛋白的改性，生成改性大豆蛋白，通过十二烷基苯磺酸钠改性后，使得大豆蛋白内部的疏水端转而向外，从而增加蛋白的表面疏水性；

2.往上述改性大豆蛋白中加入1～3重量份的顺丁烯二酸酐，进行接枝反应，生成顺丁烯二酸酐接枝大豆蛋白。

3.接枝反应进行1小时后，往反应容器中通入氮气，置换掉其中的空气；半小时后加入6～12重量份的反应单体苯乙烯，同时加入0.12重量份的引发剂过硫酸铵，将反应温度升至70～90℃；反应1小时后，再加入6～12重量份的苯乙烯，同时加入0.28～0.4重量份的引发剂过硫酸铵。苯乙烯开始与顺丁烯二酸酐接枝大豆蛋白发生共聚反应生成共聚物。

4.共聚反应进行1～2小时后，加入0.1～0.3重量份的引发剂过硫酸铵，进一步反应1～2小时，使得残余的反应单体反应完全，制备出一种单体共聚改性大豆蛋白胶粘剂。

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。

本发明的化学反应方程式有：

第一步：大豆蛋白质与顺丁烯二酸酐反应

第二步：接枝产物与苯乙烯发生共聚反应