本發(fā)明涉及精細(xì)化工
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種膠原蛋白類膠黏劑及其制備方法與應(yīng)用。
背景技術(shù)：
：蛋白類膠黏劑有其優(yōu)良的性能，具有較好的膠黏強(qiáng)度，其對(duì)木材的膠黏強(qiáng)度可達(dá)2.378MPa，已達(dá)到Ⅱ類膠合板的膠合強(qiáng)度要求，而且它是選用皮革廢棄皮中的膠原蛋白為原料，具有易生物降解，對(duì)人體溫和的特性，與現(xiàn)行使用的“三醛膠”相比，其無(wú)甲醛釋放，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，因此蛋白類膠黏劑的合成及性能研究近年來(lái)受到了廣泛的關(guān)注。眾所周知，我國(guó)是制革工業(yè)大國(guó)，但是傳統(tǒng)的制革工業(yè)鹽濕皮僅能制造出約占原料皮20％的成品革，會(huì)產(chǎn)生原料皮60％以上的固體廢棄物。廢棄皮中含有大量膠原蛋白，可作為一種生物質(zhì)資源，因此，從經(jīng)濟(jì)角度考慮，急需將皮革廢棄物資源化利用，合成一種綠色環(huán)保、易生物降解的膠原蛋白類膠黏劑。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種膠原蛋白類膠黏劑及其制備方法與應(yīng)用，不僅對(duì)皮革固體廢棄物進(jìn)行了高效利用，同時(shí)該膠黏劑性能優(yōu)良，綠色環(huán)保。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：膠原蛋白類膠黏劑的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：步驟一：明膠水溶液的制備：稱取10g～15g的明膠，加入去離子水中，在常溫下溶脹30min，然后加熱至60℃，直至明膠完全溶解，明膠溶解后加入明膠干重量30％的氯化鈉，得明膠水溶液；步驟二：多異氰酸酯基化合物中異氰酸酯基的封閉：在多異氰酸酯基化合物中，加入其質(zhì)量0.4％～0.6％的封閉劑，室溫?cái)嚢?0min，得到封閉型多異氰酸酯基化合物；步驟三：膠原蛋白類膠黏劑的制備：向明膠水溶液中加入以明膠干重量為基準(zhǔn)10％～20％的封閉型多異氰酸酯基化合物，常溫下攪拌，獲得膠原蛋白類膠黏劑。步驟一中，明膠來(lái)源于皮革廢棄皮中的膠原蛋白。步驟二中，多異氰酸酯基化合物為多苯基多甲基多異氰酸酯、聚二苯基甲烷二異氰酸酯或端異氰酸酯基聚氨酯預(yù)聚體。步驟二中，封閉劑為亞硫酸氫鈉或亞硫酸氫鉀。如所述的膠原蛋白類膠黏劑的制備方法制得的膠原蛋白類膠黏劑。如所述的膠原蛋白類膠黏劑的應(yīng)用，其特征在于：該膠原蛋白類膠黏劑用于木材粘接。將合成的膠原蛋白類膠黏劑均勻地涂布在松木單板的兩側(cè)，雙面施膠量為300g/m2，組胚后于120℃，1.0Mpa的條件下熱壓6min。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、本發(fā)明在制備過(guò)程中為了使多異氰酸酯基與膠原蛋白更加完全反應(yīng)，采用滴加的方式加入到明膠溶液中，這樣可以提高反應(yīng)效率；2、采用亞硫酸氫鈉對(duì)多異氰酸酯基化合物進(jìn)行封閉，減緩多異氰酸酯基化合物與明膠的反應(yīng)速率，延長(zhǎng)該木材膠黏劑的適用期限，使體系在高溫?zé)釅哼^(guò)程中異氰酸酯基與明膠、木材之間形成更充分、更均勻地膠接結(jié)構(gòu)。3、本發(fā)明將皮革廢棄物資源化利用，合成了一種生物質(zhì)木材膠黏劑，而且合成的膠黏劑無(wú)游離甲醛釋放，具有較好的環(huán)境友好性。4、該產(chǎn)品具有良好的應(yīng)用前景，適用于木材行業(yè)的膠合板、刨花板等領(lǐng)域。附圖說(shuō)明圖1為剪切力測(cè)試方法示意圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。本發(fā)明涉及的膠原蛋白類膠黏劑的制備方法，不僅沒(méi)有釋放游離甲醛的危害，而且有效合理地對(duì)皮革固體廢棄物進(jìn)行了利用，實(shí)現(xiàn)了其的高值轉(zhuǎn)化，同時(shí)該膠黏劑屬生物質(zhì)材料，綠色環(huán)保，易于生物降解。合成路線如下：其中，反應(yīng)式(1)是亞硫酸根封閉異氰酸酯基的過(guò)程；反應(yīng)式(2)是封閉型異氰酸酯基與明膠中氨基發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)的過(guò)程，具體包括以下步驟：步驟一：明膠水溶液的制備：稱取10g～15g的明膠，加入去離子水中，在常溫下溶脹30min，然后加熱至60℃，直至明膠完全溶解，明膠溶解后加入明膠干重量30％的氯化鈉，得明膠水溶液；步驟二：多異氰酸酯基化合物中異氰酸酯基的封閉：在多異氰酸酯基化合物中，加入其質(zhì)量0.4％～0.6％的封閉劑，室溫?cái)嚢?0min，得到封閉型多異氰酸酯基化合物；步驟三：膠原蛋白類膠黏劑的制備：向明膠水溶液中加入以明膠干重量為基準(zhǔn)10％～20％的封閉型多異氰酸酯基化合物，常溫下攪拌，獲得膠原蛋白類膠黏劑。步驟一中，明膠來(lái)源于皮革廢棄皮中的膠原蛋白。步驟二中，多異氰酸酯基化合物為多苯基多甲基多異氰酸酯、聚二苯基甲烷二異氰酸酯或端異氰酸酯基聚氨酯預(yù)聚體。步驟二中，封閉劑為亞硫酸氫鈉或亞硫酸氫鉀。制得的膠原蛋白類膠黏劑用于木材粘接，操作時(shí)，將合成的膠原蛋白類膠黏劑均勻地涂布在松木單板的兩側(cè)，雙面施膠量為300g/m2，組胚后于120℃，1.0Mpa的條件下熱壓6min。實(shí)施例一一種膠原蛋白類木材膠黏劑的制備方法，包括下述步驟：步驟一：稱取10g明膠，加入100mL去離子水，在常溫下溶脹30min，然后加熱至60℃，待明膠完全溶解后，加入3g氯化鈉，得明膠水溶液；步驟二：稱取25g聚異佛爾酮二異氰酸酯，加入其質(zhì)量的0.4％的亞硫酸氫鈉，室溫?cái)嚢?0min，得到封閉型聚二苯基甲烷二異氰酸酯；步驟三：在明膠水溶液中加入明膠質(zhì)量10％的封閉型聚二苯基甲烷二異氰酸酯，在室溫下均勻攪拌1h，得到封閉型異氰酸酯基改性的明膠溶液；步驟四：將合成的膠原蛋白類膠黏劑均勻地涂布在松木單板的兩側(cè)(雙面施膠量為300g/m2)，組胚后于120℃，1.0Mpa的條件下熱壓6min即可，取3組試樣，取平均值。實(shí)施例二一種膠原蛋白類木材膠黏劑的制備方法，包括下述步驟：步驟一：稱取10g明膠，加入100mL去離子水，在常溫下溶脹30min，然后加熱至60℃，待明膠完全溶解后，加入3g氯化鈉，得明膠水溶液；步驟二：稱取25g多苯基多甲基多異氰酸酯，加入其質(zhì)量的0.5％的亞硫酸氫鈉，室溫?cái)嚢?0min，得到封閉型多苯基多甲基多異氰酸酯；步驟三：在明膠水溶液中加入明膠質(zhì)量15％的封閉型多苯基多甲基多異氰酸酯，在室溫下均勻攪拌1h，得到封閉型異氰酸酯基改性的明膠溶液；步驟四：將合成的膠原蛋白類膠黏劑均勻地涂布在松木單板的兩側(cè)(雙面施膠量為300g/m2)，組胚后于120℃，1.0Mpa的條件下熱壓6min即可，取3組試樣，取平均值。實(shí)施例三一種膠原蛋白類木材膠黏劑的制備方法，包括下述步驟：步驟一：稱取10g明膠，加入100mL去離子水，在常溫下溶脹30min，然后加熱至60℃，待明膠完全溶解后，加入3g氯化鈉，得明膠水溶液；步驟二：稱取25g端異氰酸酯基聚氨酯預(yù)聚體，加入其質(zhì)量的0.6％的亞硫酸氫鈉，室溫?cái)嚢?0min，得到封閉型端異氰酸酯聚氨酯預(yù)聚體；步驟三：在明膠水溶液中加入明膠質(zhì)量20％的封閉型端異氰酸酯基聚氨酯預(yù)聚體，在室溫下均勻攪拌1h，得到封閉型異氰酸酯基改性的明膠溶液；步驟四：將合成的膠原蛋白類膠黏劑均勻地涂布在松木單板的兩側(cè)(雙面施膠量為300g/m2)，組胚后于120℃，1.0Mpa的條件下熱壓6min即可，取3組試樣，取平均值。上述幾個(gè)實(shí)施例子，皆滿足國(guó)家木材膠黏劑的膠黏強(qiáng)度要求，對(duì)比施膠方便程度以及原料成本等綜合因素，封閉型多苯基多甲基多異氰酸酯所合成的膠黏劑為最佳膠黏劑。測(cè)試：將實(shí)施例二合成的膠黏劑依照GB/T14074.10-93進(jìn)行剪切力測(cè)試(所用木材為松木，雙面涂膠量為300g/m2)，并計(jì)算其膠黏強(qiáng)度。將本發(fā)明合成出的膠黏劑攪拌均勻，按照GB/T14074.10-1993進(jìn)行剪切力測(cè)試。所用木板按圖1進(jìn)行涂膠，涂膠量為300g/m2(雙面)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下(進(jìn)行3次平行試驗(yàn))：序號(hào)123剪切力/N2163.322243.462013.52膠粘強(qiáng)度/MPa2.4042.4932.237徐騰，黃鑫，廖學(xué)品等人使用戊二醛進(jìn)行交聯(lián)所制備的木材膠黏劑，其膠黏強(qiáng)度最佳為1.35MPa[1]，且使用戊二醛會(huì)有釋放游離甲醛的危害。而本發(fā)明所合成的膠黏劑強(qiáng)度已達(dá)到2.378MPa，遠(yuǎn)高于1.35MPa且無(wú)甲醛釋放。本發(fā)明的內(nèi)容不限于實(shí)施例所列舉，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通過(guò)閱讀本發(fā)明說(shuō)明書(shū)而對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案采取的任何等效的變換，均為本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3