高初粘性植物蛋白胶黏剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供一种高初粘性植物蛋白胶黏剂及其制备方法与应用。所述胶黏剂是将豆粕蛋白与氯化钙在水中混合，加入磷酸溶液发生原位沉积，然后向反应体系中加入邻苯二酚梳状聚合物和交联剂，常温下搅拌制得的。本发明专利技术提供的豆粕蛋白胶黏剂耐水胶接强度高，涂布性能好，防霉性能高，阻燃性能好，制备胶合板产品质量稳定性高。定性高。

【技术实现步骤摘要】
高初粘性植物蛋白胶黏剂及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及生物质胶黏剂
，具体地说，涉及一种高初粘性植物蛋白胶黏剂及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]我国每年人造板总产量超过2.9
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108立方米，是人居环境中家具、地板、室内装饰装修的主要原材料。人造板的制备过程中消耗的胶黏剂90％为原料不可再生的醛类树脂胶黏剂，其制品在生产和使用过程中释放的“游离醛”造成了严重的环境污染问题，同时危害人体健康。因此环保生物质胶黏剂的开发成为发展趋势。
[0003]豆粕蛋白是一种常见的生物质资源，其来源广泛且易于加工，被广泛应用于生物质环保胶黏剂的研究。环氧交联改性能够消耗豆粕蛋白中的亲水基团，形成致密的耐水结构，有效提高豆粕蛋白胶黏剂的耐水胶接性能。化学交联改性方法已成功应用于胶合板的工业生产中。但豆粕蛋白胶黏剂的初黏性低，导致其涂布性能差，降低了生产效率，限制了蛋白胶黏剂在人造板行业中的广泛应用。此外，豆粕蛋白胶黏剂具有易发霉、易燃的普遍问题。因此，开发一种具有良好涂布性能的多功能豆粕蛋白胶黏剂是一项重要且极具挑战性的任务。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种新型的高初粘性植物蛋白胶黏剂及其制备方法与应用。
[0005]本专利技术人受到贻贝蛋白强黏附结构的启发，利用带有邻苯二酚基团的聚合物改善胶黏剂的初黏性是有效且实用的方法。本专利技术构思如下：牡蛎分泌的黏附物质中包含大量无机组分(高达50％)和磷酸化蛋白，这种有机无机杂化的黏附结构，有助于其黏附其他材料，并捕获沙子形成大片连接的珊瑚礁。而牡蛎具有优异力学性能的原因是其分泌黏附复合材料中均匀分布的有机无机相。因此专利技术人通过原位沉积方法在有机基质上沉积无机物质形成有机
‑
无机杂化体系，模拟生物矿化结构构建有机无机杂化结构，在有机材料中生成均匀稳定的磷酸钙沉积相，赋予有机材料高强度和多功能性。其中，氯化钙和磷酸反应均匀沉积并结合在作为生物大分子的模板豆粕蛋白上，为体系提供良好的物理增强作用。同时，受贻贝强黏附及壁虎黏附结构启发制备了带有邻苯二酚端基基团的梳状聚合物，通过聚合物的独特主链和侧链结构，在体系中产生强黏附特性，与有机无机杂化结构相结合，有望提高豆粕蛋白胶黏剂的涂布性能、防霉性能和胶接强度，同时使豆粕胶黏剂具备阻燃性能。
[0006]为了实现本专利技术目的，第一方面，本专利技术提供一种高初粘性植物蛋白胶黏剂，所述胶黏剂是将豆粕蛋白与氯化钙在水中混合，加入96％磷酸溶液发生原位沉积，然后向反应体系中加入邻苯二酚梳状聚合物和交联剂，常温下搅拌制得的。
[0007]以质量份计，各组分用量如下：豆粕蛋白30份、水(分散介质)70份、氯化钙0.3
‑
0.4份、磷酸溶液0.1
‑
0.2份、邻苯二酚梳状聚合物1
‑
2份和交联剂(丙三醇三缩水甘油醚)1
‑
2份。
[0008]所述交联剂可选自丙三醇三缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、戊二醇二缩水甘油醚等中的至少一种。
[0009]所述邻苯二酚梳状聚合物的制备方法如下：
[0010](1)将二乙烯三胺75
‑
85g加入三口烧瓶中，在三口烧瓶上插入冷凝器和温度计，加热到80℃，边搅拌边加入己二酸103g和一水合对甲苯磺酸2.68g；
[0011](2)升温至150
‑
170℃，连续搅拌2
‑
3h后，取下冷凝器和温度计，继续反应3
‑
4h；然后停止加热，自然冷却至110
‑
130℃；
[0012](3)向上述反应体系中加入100℃的水70
‑
90g和70℃的水70
‑
90g，在70℃下搅拌0.5
‑
1.5h，然后冷却到20
‑
40℃，得到浓度为45
‑
55wt％的长链聚酰胺溶液；
[0013](4)将长链聚酰胺溶液与双醛淀粉、蒸馏水按1:(1.5
‑
2):9.5的质量比在60℃下反应3
‑
4h得到氨基化双醛淀粉溶液；
[0014](5)将3,4
‑
二羟基苯甲醛6
‑
7g在氮气环境下溶解于200mL无水乙醇和100mL水的混合溶液中，加入所述氨基化双醛淀粉溶液40g，在70
‑
90℃条件下反应20
‑
24h，反应产物经真空干燥后即得邻苯二酚梳状聚合物。
[0015]所述豆粕蛋白为脱脂豆粕粉，粒径小于200目，蛋白含量为50
‑
53％。
[0016]邻苯二酚在空气中容易氧化为醌，因此反应在氮气中进行，保护邻苯二酚基团。
[0017]本专利技术中，3,4
‑
二羟基苯甲醛可用3,4
‑
二羟基苯甲酸、3,4
‑
二羟基苯甲腈、咖啡酸、漆酚、4
‑
烯丙基邻苯二酚替代，在梳状聚合物端基修饰邻苯二酚基团。
[0018]第二方面，本专利技术提供所述胶黏剂的制备方法，按照质量配比称量各组分，将豆粕蛋白与氯化钙在水中混合，加入96％磷酸溶液搅拌10
‑
20min发生原位沉积，然后向反应体系中加入邻苯二酚梳状聚合物和交联剂，常温下搅拌即得。
[0019]第三方面，本专利技术提供所述胶黏剂在人造板加工中的应用。
[0020]借由上述技术方案，本专利技术至少具有下列优点及有益效果：
[0021](一)本专利技术将邻苯二酚官能团接枝在氨基化双醛淀粉端基上，得到邻苯二酚梳状聚合物，提高了胶黏剂的初黏性、涂布性能和胶层韧性。
[0022](二)本专利技术受生物有机无机杂化结构的启发，利用原位矿化在豆粕分子上原位沉积磷酸钙形成无机增强相，通过构建有机无机杂化结构，实现胶黏剂胶接性能改善。
[0023](三)本专利技术胶黏剂中添加的邻苯二酚梳状聚合物提高了豆粕蛋白胶黏剂的防霉性能。
[0024](四)本专利技术中邻苯二酚梳状聚合物的内部增韧效应，通过邻苯二酚端基基团及聚合物本身结构特性，在体系中生成强氢键结合，提高了体系的能量耗散，有效传导和分散体系中产生的内应力，提高胶黏剂的韧性。
[0025](五)本专利技术胶黏剂中添加的矿化物磷酸钙以及邻苯二酚梳状聚合物提高了豆粕蛋白胶黏剂的阻燃性能。
附图说明
[0026]图1为本专利技术较佳实施例中通过1H NMR表征邻苯二酚梳状聚合物的结构。其中，DBA：3,4
‑
二羟基苯甲醛，ADAS：氨基化双醛淀粉，ADD：邻苯二酚梳状聚合物。(B)、(C)、(F)、(G)、(H)分别表示
‑
CH、
‑
CHO、
‑
NH2、
‑
CH2、
‑
CH；(B
′
)、(C
′
)、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.高初粘性植物蛋白胶黏剂，其特征在于，所述胶黏剂是将豆粕蛋白与氯化钙在水中混合，加入96％磷酸溶液发生原位沉积，然后向反应体系中加入邻苯二酚梳状聚合物和交联剂，常温下搅拌制得的；以质量份计，各组分用量如下：豆粕蛋白30份、水70份、氯化钙0.3
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0.4份、磷酸溶液0.1
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0.2份、邻苯二酚梳状聚合物1
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2份和交联剂1
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2份；所述交联剂选自丙三醇三缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、戊二醇二缩水甘油醚中的至少一种；所述邻苯二酚梳状聚合物的制备方法如下：(1)将二乙烯三胺75
‑
85g加入三口烧瓶中，在三口烧瓶上插入冷凝器和温度计，加热到80℃，边搅拌边加入己二酸103g和一水合对甲苯磺酸2.68g；(2)升温至150
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170℃，连续搅拌2
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3h后，取下冷凝器和温度计，继续反应3
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4h；然后停止加热，自然冷却至110
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130℃；(3)向上述反应体系中加入100℃的水70
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90g和70℃的水70
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90g，在70℃下搅拌...

【专利技术属性】
技术研发人员：高强，张婕妤，龙纯，李玥，黄新鑫，李建章，龚珊珊，李京超，
申请(专利权)人：北京林业大学，
类型：发明
国别省市：