一种大豆蛋白-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及大豆蛋白胶黏剂技术领域，具体涉及一种大豆蛋白‑甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物及其制备方法和应用。本发明专利技术提供的大豆蛋白‑甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物，具有式I所示结构，主链为大豆蛋白，侧链为具有环氧基团的刷状共聚物，本发明专利技术在大豆分离蛋白表面接枝含环氧基团的甲基丙烯酸缩水甘油酯，通过共价键将二者更紧密的结合起来，提高接枝共聚物与大豆蛋白体系的相容性，改善了共聚物的耐水胶合强度。本发明专利技术通过控制共聚物的分子量，能够使共聚物的黏度适中，提高大豆蛋白胶黏剂的涂布性能和渗透性能，保证大豆蛋白胶黏剂的可操作性。

【技术实现步骤摘要】
一种大豆蛋白-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物及其制备方法和应用
本专利技术涉及大豆蛋白胶黏剂
，具体涉及一种大豆蛋白-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物及其制备方法和应用。
技术介绍
通过界面的黏附和内聚等作用，能使两种或两种以上的制件或材料连接在一起的一类物质，统称为胶黏剂，传统的胶黏剂主要包括甲醛基胶黏剂和石油基胶黏剂。其中，甲醛基胶黏剂在制造、运输和使用时会释放对人体有害的游离甲醛和游离酚，带来环境污染问题；石油基胶黏剂属于非生物可降解材料，长期大量使用会形成难降解的废物堆积，进而使环境恶化。大豆蛋白胶黏剂解决了甲醛基胶黏剂在生产、运输和使用过程中，会存在游离醛和游离酚等有害物质的缺点，而且对环境友好，越来越受到研究人员的关注。但大豆蛋白胶黏剂存在黏度大、耐水胶合强度差的缺点，因此常用化学方法改性大豆蛋白改善综合性能。目前大部分改性大豆蛋白胶黏剂主要针对其耐水性差、胶合强度低等缺点，对于大豆蛋白胶黏剂黏度方面的研究甚少。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种大豆蛋白-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物及其制备方法和应用，本专利技术提供的大豆蛋白-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物黏度适中，具有较强的耐水胶合强度。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种大豆蛋白-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物，具有式I所示结构：其中，SPI为大豆分离蛋白，n为共聚物接枝单体聚合度，n为≥1的整数。优选地，所述大豆蛋白-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物的分子量为5000～80000g/mol，多分散系数为1～2。本专利技术提供了上述技术方案所述大豆蛋白-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物的制备方法，包括以下步骤：将大豆分离蛋白、缚酸剂、第一有机溶剂和引发剂混合，进行取代接枝反应，得到大豆蛋白基引发剂；在保护性气氛条件下，将所述大豆蛋白基引发剂、第二有机溶剂、配体、甲基丙烯酸缩水甘油酯和金属催化剂混合，进行加成聚合反应，得到式I所示大豆蛋白-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物。优选地，所述大豆分离蛋白、缚酸剂、第一有机溶剂和引发剂的质量比为5～50:22～100:100～500:0.23～0.8。优选地，所述缚酸剂为三乙胺或4-二甲氨基吡啶；所述第一有机溶剂为四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺和三氟乙酸中的至少一种；所述引发剂为2-溴代异丁酰溴或α-溴代酯。优选地，所述取代接枝反应在室温条件下进行，所述取代接枝反应的时间为24～72h。优选地，所述大豆蛋白基引发剂、第二有机溶剂、配体、甲基丙烯酸缩水甘油酯和金属催化剂的质量比为0.16～0.5:1～5:0.001～0.02:1.6～6:0.0016～0.05。优选地，所述第二有机溶剂为四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺和三氟乙酸中的至少一种；所述配体为N,N,N',N'-四甲基乙二胺、N,N,N',N',N"-五甲基丙烯酸甲酯基二乙烯基三胺、N,N,N',N',N",N"-六甲基丙烯酸正丁酯基三乙烯基四胺、2,2'-联吡啶、N,N,N',N',N”-五甲基二乙烯基三胺和N,N,N',N',N",N"-六甲基丙烯酸甲基三乙烯基四胺中的至少一种；所述金属催化剂为铜催化剂。优选地，所述加成聚合反应的温度为60～90℃；所述加成聚合反应的时间为6～9h。本专利技术提供了上述技术方案所述大豆蛋白-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物或采用上述技术方案所述制备方法制备得到的大豆蛋白-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物作为胶黏剂的应用。本专利技术提供了一种大豆蛋白-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物，具有式I所示结构。本专利技术提供的大豆蛋白-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物主链为大豆蛋白，侧链为具有环氧基团的刷状共聚物，其支链重复单元至少含有一个结构，并不是形成以氢键为主要结合键共混的二元胶(大豆蛋白+固化剂)，而是在大豆分离蛋白表面接枝含环氧基团的甲基丙烯酸缩水甘油酯，通过更强的价键作用力(共价键)将二者更紧密的结合起来，提高接枝共聚物与大豆蛋白体系的相容性，改善了共聚物的耐水胶合强度。本专利技术提供的大豆蛋白-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物作为大豆蛋白胶黏剂相比于传统的大豆蛋白胶黏剂，黏度和胶合强度都得到了改善，本专利技术通过控制共聚物的分子量，能够使共聚物的黏度适中，提高大豆蛋白胶黏剂的涂布性能和渗透性能，保证大豆蛋白胶黏剂的可操作性。另外，与溶剂类的“三醛胶”相比，本专利技术提供的大豆蛋白-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物不含甲醛，生产、运输和使用过程中均不会危害人体，更符合绿色发展理念。具体实施方式本专利技术提供了一种大豆蛋白-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物，具有式I所示结构：其中，SPI为大豆分离蛋白，n为共聚物接枝单体聚合度，n为≥1的整数。在本专利技术中，所述n优选为35～570。本专利技术通过调控聚合度，能够控制共聚物的分子量为5000～80000g/mol，多分散系数为1～2，使共聚物的黏度适中，提高大豆蛋白胶黏剂的涂布性能和渗透性能，保证大豆蛋白胶黏剂的可操作性。在本专利技术中，大豆分离蛋白通过共价键与功能性单体(甲基丙烯酸缩水甘油酯)紧密连接，能够提高大豆蛋白胶黏剂的耐水胶合强度。本专利技术提供了上述技术方案所述大豆蛋白-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物的制备方法，包括以下步骤：将大豆分离蛋白、缚酸剂、第一有机溶剂和引发剂混合，进行取代接枝反应，得到大豆蛋白基引发剂；在保护性气氛条件下，将所述大豆蛋白基引发剂、第二有机溶剂、配体、甲基丙烯酸缩水甘油酯和金属催化剂混合，进行加成聚合反应，得到式I所示大豆蛋白-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物。在本专利技术中，若没有特殊说明，本专利技术采用的制备原料均为本领域熟知的市售商品。本专利技术将大豆分离蛋白、缚酸剂、第一有机溶剂和引发剂混合，进行取代接枝反应，得到大豆蛋白基引发剂。在本专利技术中，所述大豆分离蛋白、缚酸剂、第一有机溶剂和引发剂的质量比优选为5～50:22～100:100～500:0.23～0.8，更优选为5～10:22～23:200～210:0.24～0.25。本专利技术通过调节大豆分离蛋白和引发剂的用量，能够有效调控反应程度，进而控制共聚物的分子量。在本专利技术中，当所述大豆分离蛋白和引发剂的摩尔比为1:0.0046～0.08时，所得大豆蛋白-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物的分子量为5000～50000g/mol，多分散系数为1～2，黏度适中。在本专利技术中，所述大豆分离蛋白是蛋白质含量为90％以上的混合物，用SPI代表大豆分离蛋白，氨基与羧基是蛋白质的特征基团，所述大豆分离蛋白的结构式表示为：在本专利技术中，所述缚酸剂优选为三乙胺或4-二甲氨基吡啶。在本专利技术中，所述缚酸剂能够加快取代接枝反应速率，并且能与副产物HBr反应，使得反应更加完全。在本专利技术中，所述第一有机溶剂优选为四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺和三氟乙酸中的至少一种，更优选为无水四氢呋喃。在本专利技术中，所述引发剂优选为2-溴代异丁酰溴或α-溴代酯。本专利技术采本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大豆蛋白-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物，具有式I所示结构：/n

【技术特征摘要】
1.一种大豆蛋白-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物，具有式I所示结构：



其中，SPI为大豆分离蛋白，n为共聚物接枝单体聚合度，n为≥1的整数。


2.根据权利要求1所述的大豆蛋白-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物，其特征在于，所述大豆蛋白-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物的分子量为5000～80000g/mol，多分散系数为1～2。


3.权利要求1或2所述大豆蛋白-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物的制备方法，包括以下步骤：
将大豆分离蛋白、缚酸剂、第一有机溶剂和引发剂混合，进行取代接枝反应，得到大豆蛋白基引发剂；
在保护性气氛条件下，将所述大豆蛋白基引发剂、第二有机溶剂、配体、甲基丙烯酸缩水甘油酯和金属催化剂混合，进行加成聚合反应，得到式I所示大豆蛋白-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物。


4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述大豆分离蛋白、缚酸剂、第一有机溶剂和引发剂的质量比为5～50:22～100:100～500:0.23～0.8。


5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述缚酸剂为三乙胺或4-二甲氨基吡啶；所述第一有机溶剂为四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺和三氟乙酸中的至少一种；所述引发剂为2-溴代异丁酰溴或α-溴代酯。

【专利技术属性】
技术研发人员：庞久寅，姜贵全，张泽宇，林玥彤，王堡，
申请(专利权)人：北华大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22