[发明专利]一种蛋白基木材胶粘剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及化工技术领域，具体涉及一种高效环保的绿色蛋白基木材胶粘剂及其制备方法。

背景技术

目前，木材工业用胶黏剂仍然是以“三醛胶”(脲醛树脂、酚醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂)为主导。但醛基胶黏剂及其制品在使用过程中都会释放出甲醛。甲醛已经成为室内主要污染物之一，严重威胁着人们的身心健康。另外，醛基胶黏剂的一些原料来自不可再生资源，因此在资源逐渐枯竭，需要开发新的胶粘剂。

蛋白胶是很古老的一种胶粘剂之一，但由于蛋白质的原料的不同，所生产出来的蛋白胶也有很大的区别。随着技术的不断进步，近年来，在“天然植物胶”开发方面，逐步出现了“淀粉胶”、“蛋白质胶”两大类。其中在“蛋白胶”的研发领域，出现了大豆蛋白胶、玉米蛋白胶、小麦面筋蛋白胶等。

大豆蛋白主要由11S球蛋白(可溶性蛋白)、7S球蛋白(β2浓缩球蛋白与γ2浓缩球蛋白)、2S和15S组成。其中7S和11S球蛋白占总蛋白的70％以上，11S比7S含有更多的含硫氨基酸，在色氨酸、蛋氨酸和半胱氨酸的含量上，7S是11S的5～6倍，而且7S球蛋白是糖蛋白。这2成分与大豆蛋白的功能性密切相关，是以大豆蛋白质的组成。近年来研制成功的大豆蛋白类胶粘剂，使我国大豆蛋白基木材胶粘剂的高新技术上抢占了世界的制高点，浙江、江苏等地的大型木业企业用这种胶粘剂生产的胶合板产品质量经国家有关部门鉴定，完全达到国家“II类胶合板”(耐水型胶合板)质量指标和欧洲E0级以及世界上最严苛的日本F☆☆☆☆级标准。

大豆蛋白胶粘剂经改性后，其功能特性得到了显着提高，一方面拓宽了大豆蛋白胶的应用领域，另一方面可以作为一些高价原材料的替代品，因此，不论在胶粘剂领域还是在其他领域中，都具有十分广阔的应用前景。虽然大豆蛋白胶粘剂的胶接性能通过改性有一定的提高，但其贮存期、耐水性以及抗生物降解性仍需进一步改善。另外，目前国内外关于大豆蛋白质的改性研究仍主要集中于采用不同的改性方法及工艺对大豆蛋白进行改性，或与其他胶粘剂进行复配。然而，不同处理方法对大豆蛋白结构的影响以及大豆蛋白结构变化对胶接强度、耐水性和贮存期的影响研究较少。

据美国相关方面报道，Columbia Forest Prodrcts公司与Hercules Inc公司及俄勒冈(Oregon)州立大学的Kaichang Li博士因PureBondοR装饰胶合板用无甲醛胶粘剂开发和商业化获环境保护局(Environmental Protection Agency，EPA)的总统绿色挑战奖。此种胶粘剂用于阔叶材胶合板，取代传统的脲醛树脂胶。

PureBond主要成分是大豆粉，用来模仿海生生物借以附着于石头或其它坚物表面的蛋白质，再加入树脂提高强度和耐水性。2005年起，Columbia Forest Products公司已将其在北美的7个工厂全部转向生产PureBond胶合板。由于替代了大量脲醛树脂，使工厂的有害物质排放减少了50％～90％。

国内也出现了很多对蛋白质工业用途的需要和多种的蛋白胶粘剂的应用。由于大豆蛋白在强碱性下会打开分子结构，使得大豆蛋白很容易制成天然的胶粘剂。但是由于蛋白质的共性，在水和氧气的作用下，蛋白质在室温20左右时24小时就会发生腐败现象，并释放出恶臭的味道，并且使得胶粘剂失效。

木材胶粘剂的种类很多，其中占主导地位的是三醛胶即脲醛树脂、酚醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂。三醛胶在生产和使用过程中会有甲醛释放，使用三醛胶加工成的成品人造板也会有甲醛释放，甲醛的释放期为3～15年，从而导致室内空气中的甲醛含量长期超标，对人的身体健康造成严重危害。脲醛胶的特性决定了其在板材的生产使用过程中会释放出大量的游离甲醛，单纯降低脲醛胶中的甲醛含量同时也会降低胶合强度。许多板材生产厂家在生产中，大多采用牺牲胶合强度的办法，被动的采用降低甲醛摩尔比、甲醛掩蔽、吸附、封闭等手段，在甲醛的释放量上通常只能达到国家标准的E2、E1级标准或勉强达到E0级标准，一旦具备了甲醛挥发的条件，这部分甲醛仍会大量挥发，对人的身体健康造成危害。

目前不管是美国所采用的公开配方和国内的已知的多种配方都存在较多的问题：

1、国内胶合板采用滚胶机进行涂胶，对胶水的粘度有较高的要求，否则涂胶很难达到均匀。

2、蛋白粉的水溶液虽然加入了高分子的热固性树脂PAE但是失水速度仍然很快，在水分丧失95％时胶水就发生不可逆的固化反应。

3、虽然可以在蛋白粉+淀粉+PAE的溶液中加入多种常用食品防腐剂，但是大剂量的时候会发生副作用，小剂量时调制好的胶水存放并不能超过24小时。