[发明专利]一种室温固化的耐候性植物蛋白胶黏剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于木材胶黏剂制备技术领域；更具体涉及一种基于生物质材料，可用于木材加工、建筑装修等行业，环保性能好的室温固化的耐候性植物蛋白胶黏剂的配方及其制备方法。

背景技术

随着人类环保和可持续发展意识的提高，以可再生资源为原料的天然胶黏剂获得人们的关注。可用于制备天然胶黏剂的可再生资源种类繁多，如植物淀粉、植物蛋白、植物油、果胶、木素、单宁等。其中，植物蛋白因官能团多、活性大而成为重要的研究对象。在众多含植物蛋白的生物质中，脱脂豆粉、玉米蛋白粉、花生粉等有植物蛋白含量高、成本较低的特点，是制备植物蛋白胶黏剂的首选原料。但未改性的植物蛋白制备的胶黏剂性能差，难以满足工业应用要求。因此，许多学者采取各种方式对植物蛋白进行改性，以提高其性能。Gui等将豆粉、聚酰胺树脂、马来酸酐按重量比为40/7/1.68的比例混合后制成的大豆基胶黏剂，有较好的耐水性能；授权号为CN 102002338 B的发明专利提供了“一种耐水型大豆蛋白胶粘剂的制备方法”；公开号为CN 102977844 A的发明专利公布了原料为水、生物酶（蛋白酶）、植物蛋白粕、乳化剂、交联剂和固化剂的“一种改性植物蛋白胶黏剂及其制备方法”；这3种方式制备的胶黏剂都需要在较高温度（>100℃）下固化，且固化后胶合强度仅能达到II类胶（室内用）的要求。雷洪等制备的大豆蛋白胶黏剂以环氧树脂和三聚氰胺树脂作为复合交联剂，其固化后的性能可达到GB/T 9846-2004中I类胶（耐候性）的要求[雷洪等, 交联改性大豆蛋白胶胶合板的工艺及湿剪切强度研究, 木材工业, 2013,27(2):8-11]；公开号为CN 101649178A、CN 102876284A、CN 103265930A、CN 103289639A的发明专利均分别提供了一种固化后可达到I类胶要求的植物蛋白胶黏剂及其制备方法；但这些方法制备的胶黏剂固化温度均较高（>100℃）。授权号为CN 101955748 B的发明专利提供了“一种无甲醛玉米蛋白粉木材胶黏剂及其制备方法”，该专利制备的胶黏剂可热压也可冷压，固化后的粘接强度可达到I类胶或II类胶的水平；但该胶黏剂制备过程中反应温度较低，且无后续防腐处理，易导致胶黏剂贮存期短，不利于工业化推广。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，本发明提供了一种室温固化的耐候性植物蛋白胶黏剂及其制备方法；该胶黏剂无甲醛释放、贮存期长、稳定性好、环保性能好、固化温度低、粘接强度高，适用性广，可用于木材加工、建筑装修等行业。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种室温固化的耐候性植物蛋白胶黏剂的制备方法，是以植物蛋白粉经过调节pH、生物酶酶解、接枝共聚、再调节pH、抽真空处理，制成室温固化的耐候性植物蛋白胶黏剂。

各原料配比为：植物蛋白粉35-65份，水140-330份，酸溶液0.7-2.1份，生物酶0.75-3.50份，接枝试剂4-7份，聚乙烯醇8-15份，聚合物单体35.0-75.0份，引发剂4.0-10.0份，交联剂20-45份。

所述方法的具体步骤为：①按比例将植物蛋白粉与水投入反应釜中，控制温度20-35℃，搅拌30-60分钟；                                                加入酸溶液，升温至40-60℃，加入生物酶，反应20-60分钟；③升温至70-80℃，加入接枝试剂，反应20-50分钟；④加入聚乙烯醇，搅拌至无明显颗粒；⑤用酸性pH调节剂调节pH=4.0-5.0，加入聚合物单体总量1/10的聚合物单体，搅拌5-10分钟；⑥加入引发剂总量1/4的引发剂，搅拌20-30分钟；滴加剩余的聚合物单体和引发剂，滴加时间为4-6小时；降温至40-60℃，抽真空至反应釜内压力为0.02-0.04MPa，搅拌1-2小时；释放釜内真空并降温至30℃，用碱性pH调节剂调节pH=7.0-8.0，搅拌5-10分钟；加入交联剂，反应10-15分钟，即得一种室温固化的耐候性植物蛋白胶黏剂。

所述植物蛋白粉为脱脂豆粉、玉米蛋白粉、花生粉中的一种或几种混合物，粒度80-300目，植物蛋白粉的蛋白含量为30~60%；所述水为蒸馏水或锅炉冷凝水；所述酸溶液为质量分数30-45%的氢卤酸、乙酸、柠檬酸中的一种或几种混合物。

所述生物酶为纤维素酶、半纤维素复合酶中的一种或两种混合物。

所述接枝试剂为3-异丙烯基-α,α-二甲基苄基异氰酸酯或N-羟甲基丙烯酰胺中的一种。