大豆粉浆液及其制备方法技术

一种稳定的水性大豆粉浆液，其包含：脱脂大豆粉、水和分子量为１０００－２００００的水溶性聚合物，采用ＤＶ－Ⅲ　Ｕｌｔｒａ　ＬＶ布鲁克菲尔德粘度计，在６ｒｐｍ转速、使用３１号心轴、２５℃的条件下测得所述浆液的粘度为２００－２，０００厘泊；本发明专利技术还涉及制备这样的浆液的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种稳定的水性大豆粉浆液，其包含脱脂大豆粉、水和 分子量为1000-20000的水溶性聚合物，采用DV-III Ultra LV布鲁克菲尔德 (Brookfield)粘度计，在6rpm转速、使用31号心轴、25。C的条件下测得 所述浆液的粘度为200-2,000厘泊；本专利技术还涉及了制备这样的浆液的方 法。将大豆粉分散在水中的方法包括将脱脂大豆粉与水混合，以及在存在 水溶性聚合物分散物质的条件下用高剪切科勒斯高速分散机(Cowles-type dissolver)进行研磨以使得大豆颗粒稳定化。由于苯酚/甲醛(PF)树脂或脲/甲醛(UF)树脂具有极佳的性价比， 它们被用于许多的应用，包括用于玻璃纤维绝缘垫或屋顶垫的热固性粘合 剂，以及用于外部和内部木材复合体的树脂。但是，由于甲醛所造成的健康 和环境问题，目前在许多的产品中，非常需要甲醛含量极少或不含甲醛的 可固化组合物。现有的商业无甲醛粘合剂包含羧酸聚合物和多元醇，它们 在热固化的时候会酯化形成热固性聚合物。尽管这些不含甲醛的粘合剂适于使用，但是生产商们在寻找更廉价的 PF树脂和UF树脂的无甲醛替代品。之前，人们考虑了天然产品，其中甚 至在二十世纪四十年代开发出PF树脂和UF树脂之前，基于大豆的粘合剂 就已经被用于木材复合结构中。基于大豆的树脂无法保持优于PF/UF树脂 的成本优势，这是因为要使基于大豆的树脂能够使用需要进行大量的加工 操作。大豆材料可以是以下形式的市售产品研磨的全豆(包括外壳，油，蛋白，矿物等)，粗粉(提取的或部分提取的)，粉末(即通常包含约小于1.5%的 油和约30-35%的碳水化合物)，或分离物(即包含约小于0.5%的油和约小于 5%的碳水化合物的高度加工的基本纯的蛋白粉)。在本文中，"粉末"的范围 包括能够满足脱脂大豆粉、大豆蛋白浓縮物和大豆蛋白分离物的定义的材 料。在本文中，术语"脱脂大豆粉"排除了浓縮物和分离物，这是本领域的惯例，其表示油份含量降低到("脱脂")低于1.5%的大豆粉。使用大豆蛋白的大多数实践人员使用大豆分离物或大豆浓縮物，这是因为这两种物质更容易加工；它们大体上是水溶性的。但是，所述大豆浓縮物和分离物都过于昂贵而无法作为粘合剂获得任何广泛的使用。从成本 上来看，研磨的全豆或脱脂大豆粉更吸引人，但是这两种材料都不溶于水，不易进行加工。人们需要一种经济、环保(即水性的，不含甲醛的)的、易于加工、可 用于最终生产商的大豆基树脂。这种大豆基树脂可能需要或不需要进行聚合物改性，以便与PF/UF树脂粘合剂的性能特性相符。为此，生产商需要 一种可以在混合物中使用的细小大豆颗粒的稳定独立应用的分散体。另外， 粒度必须足够小，使得颗粒物质不会对树脂的美观或功能性质造成负面影 响。例如，许多生产商通过幕涂技术将这类树脂施涂于纤维基材(例如用于 绝缘的玻璃纤维，或者用于屋顶板的玻璃垫)，通过真空抽吸从纤维基材下 方除去过量的水和分散的树脂，用于随后的回收和循环利用。在此常规组 合件中，不希望的大颗粒材料实际上会被优选俘获在基材上，因为纤维起到 过滤器的作用。Wescott等人在Wood Adhesives 2005:第3A期-生物基粘合剂 (Bio-Based Adhesives)，第263-269页中描述了耐久性的大豆基粘合剂分 散体。但是，这些体系还包括对大豆组分、大豆粉进行大量的加工处理。 具体来说，首先使得大豆粉变性，暴露出极性的主链酰胺和极性的侧链基 团，另外，在加热的条件下将大豆粉分散在甲醛和苯酚的混合物中。这两个 步骤都显著增加了生产商的成本，但是对于树脂粘合剂市场当中迅速出现 的无甲醛部分来说，甲醛处理是特别不希望采用的。因此，人们仍然需要一种对更廉价的大豆原料，例如脱脂大豆粉进行 分散的方法。本专利技术人惊奇地开发了一种制备稳定地分散在水中的无甲醛、 可用(低粘度)的脱脂大豆粉的方法。所述方法包括将脱脂大豆粉与水混 合，在存在水溶性聚合物分散剂的条件下，用科勒斯高速分散机研磨，以 使得大豆颗粒稳定化。
技术实现思路
本专利技术涉及一种包含以下组分的水性大豆粉浆液(i)以浆液的总重量为基准计，10-60重量X的脱脂大豆粉，(ii)以聚合物活性组分重量占浆液总重量的百分数为基准计，0.2-4重量％的水溶性聚合物分散剂，该分散剂通 过烯键式不饱和单体聚合而制得，其分子量为1,000-20,000,以及(iii)水， 其中浆液在25。C的粘度为200-2,000厘泊。在本专利技术的一个实施方式中，水溶性聚合物分散剂是聚羧基(共)聚 合物或其盐。在本专利技术的一个实施方式中，所述水溶性聚合物分散剂是包含源自选自以下的一种或多种单体的聚合单元的均聚物或共聚物(甲基)丙烯酸，(甲基)丙烯酸酯，马来酸；它们的酸酐；以及它们的盐。在另一个实施方式中，所述水溶性聚合物分散剂包括含磷的水溶性聚 合物。在一个实施方式中，所述水溶性聚合物分散剂的分子量小于IO，OOO。 在另一个实施方式中，所述水溶性聚合物分散剂的分子量小于5,000。本专利技术还涉及一种提供水性大豆粉浆液的方法，该方法包括以下步 骤:(a)形成包含以下组分的混合物:(i)以浆液的总重量为基准计，10-60重量 %的脱脂大豆粉，(ii)以聚合物活性组分重量占浆液总重量的百分数为基准 计，0.2-4重量％的水溶性聚合物分散剂，该分散剂通过烯键式不饱和单体 聚合而制得，其分子量为1,000-20,000，以及(iii)水；(b)在高剪切条件下 进行混合，直至浆液的粘度为200-2,000厘泊。在该方法的一个实施方式中，所述混合步骤(b)是使用高剪切科勒斯高 速分散机进行。在该方法的一个实施方式中，所述混合步骤(b)是使用高剪切分散叶轮 进行。在该方法的一个实施方式中，水溶性聚合物分散剂是聚羧基(共聚) 聚合物或其盐。在该方法的一个实施方式中，所述水溶性聚合物分散剂是包含源自选 自以下的一种或多种单体的聚合单元的均聚物或共聚物(甲基)丙烯酸，(甲基)丙烯酸酯，马来酸;它们的酸酐；以及它们的盐。在该方法的一个实施方式中，所述水溶性聚合物分散剂的分子量小于 10,000。在另一个实施方式中，所述水溶性聚合物分散剂的分子量小于 5,000。下文对本专利技术的其它方面进行讨论。 附图简要说明附图说明图1显示了本专利技术一个实施方式(使用Prolia 200/70脱脂大豆粉和 AcusolTM420N水溶性聚合物)的大豆粉流动曲线，图中以布鲁克菲尔德粘 度(厘泊)和剪切速率(rpm)作图。图1A显示了使用台式搅拌器对混合物 进行搅拌时的粘度曲线(比较例)；图IB显示了使用高剪切科勒斯高速分散 机对混合物进行研磨时得到的粘度曲线(本专利技术的实施例)。ProliaTM是美国明尼苏达州，明尼安纳波利斯市的卡吉尔有限公司 (Cargill, Inc., Minneapolis, MN, USA)的商标，Acusol 是美国宾夕法尼亚 州费城的罗门哈斯公司(Rohm and Haas Company, Philadelphia, PA, USA) 的商标。具体实施例方式如上所述，大豆材料可以以研磨的全豆、粗粉、粉末或分离物的形式 获取。尽管"粉"的范围包括符合脱脂大豆粉和分离物(或浓縮物)定义的 材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水性大豆粉浆液，其包含：　ｉ）以所述浆液的总重量为基准计，１０－６０重量％的脱脂大豆粉，　ｉｉ）以所述聚合物活性组分重量占所述浆液总重量的百分数计，０．２重量％至４重量％的水溶性聚合物分散剂，所述分散剂通过烯键式不饱和单体的 聚合反应制备，其分子量为１，０００－２０，０００，以及　ｉｉｉ）水，　在２５℃，所述浆液的粘度为２００－２，０００厘泊。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：MD凯利，J曼纳，
申请(专利权)人：罗门哈斯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]