本發(fā)明屬于木材膠黏劑領(lǐng)域，具體涉及一種基于植物蛋白的膠黏劑及其制備方法與應(yīng)用。
背景技術(shù)：
：2014年我國人造板產(chǎn)業(yè)規(guī)模已達(dá)3.2億m3，占世界總量的58％，產(chǎn)值近萬億元，約占林業(yè)總產(chǎn)值的20％。人造板制造過程主要使用使用“三醛類”膠黏劑(脲醛樹脂、酚醛樹脂及三聚氰胺甲醛樹脂)約900萬噸，“三醛類”膠黏劑及人造板在制造及使用過程中存在著甲醛污染問題，嚴(yán)重危害著使用者的身心健康。許多國家制定了嚴(yán)格的室內(nèi)空氣和木制品中甲醛釋放限值，面對越來越嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，木材工業(yè)面臨著嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。利用無毒、可再生的大宗農(nóng)產(chǎn)品加工剩余物(植物蛋白)制備木材膠黏劑，替代以化石資源為主要原料的“三醛類”膠黏劑，符合經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)、協(xié)調(diào)發(fā)展要求，同時能夠完全避免所制備人造板產(chǎn)品的甲醛污染問題，可用于建筑裝修、家具、食品包裝等。美國、日本、中國等自上世紀(jì)末開始重點(diǎn)研究開發(fā)耐水植物蛋白木材膠黏劑。由于蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)上存在大量親水基團(tuán)，如羥基(-OH)氨基(-NH2)等，導(dǎo)致植物膠黏劑通常存在耐水性較差問題。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種改性植物蛋白膠黏劑及其制備方法與應(yīng)用，該膠黏劑完全不含甲醛等醛類物質(zhì)，是一種環(huán)保型膠黏劑，特別適用于單板類人造板用膠黏劑。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明上述目的的技術(shù)方案為：一種改性植物蛋白膠黏劑，其活性成分包括植物蛋白粕、PEI(聚乙烯亞胺)、TA(單寧酸)。優(yōu)選地，所述改性植物蛋白膠黏劑，其活性成分包括以下重量份的組分：20-40份植物蛋白粕，1-10份PEI，1-10份TA。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述改性植物蛋白膠黏劑，其活性成分包括以下重量份的組分：26-35份植物蛋白粕，5-6份PEI，2-10份TA。進(jìn)一步地，所述改性植物蛋白膠黏劑其原料還包括水(主要目的是用做溶劑)；更進(jìn)一步地，所述改性植物蛋白膠黏劑總量為100份，以水補(bǔ)足余量。所述水可以是自來水、軟化水、去離子水中的一種或多種，工業(yè)生產(chǎn)中采用自來水即可。本發(fā)明實(shí)施方式之一：一種改性植物蛋白膠黏劑，其包括以下重量份的組分：20-40份植物蛋白粕，1-10份PEI，1-10份TA，60-80份水。優(yōu)選地，一種改性植物蛋白膠黏劑，其包括以下重量份的組分：26-35份植物蛋白粕，5-6份PEI，2-10份TA，65-75份水。本發(fā)明研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)植物蛋白粕、PEI和TA在上述用量配比范圍內(nèi)時具有更佳的膠黏效果。為延長保質(zhì)期，本發(fā)明所述改性植物蛋白膠黏劑還可包括適量防腐劑。本發(fā)明所述植物蛋白粕包括棉粕、花生粕、向日葵粕等中的一種或幾種的混合物。所述植物蛋白粕可按本領(lǐng)域常規(guī)方法制備，一般是指生產(chǎn)食用油的加工剩余物。本發(fā)明所述植物蛋白粕中含有35-45％的粗蛋白質(zhì)及數(shù)量不等的糖類等，其中蛋白質(zhì)分子與改性成分PEI和TA反應(yīng)可得到高強(qiáng)度的膠黏劑。優(yōu)選地，將所述植物蛋白粕粉碎至粒度100目以上。所述植物蛋白粕的一種制備方法是將大豆、棉籽、花生、向日葵等經(jīng)清理、調(diào)質(zhì)、破裂、去皮、壓片，由有機(jī)溶劑正己烷及其同類碳?xì)浠衔锩撝蛭锢韷赫サ?，再?jīng)干燥、粉碎后制成的粉狀物。本發(fā)明還提供上述改性植物蛋白膠黏劑的制備方法，一般將各原料按比例混勻即可。優(yōu)選地，所述制備方法包括以下步驟：1)在配有攪拌器的反應(yīng)釜中，按配比加入水、植物蛋白粕(粉)攪拌均勻；2)按配比加入TA攪拌均勻，然后再加入PEI后(或者再加入適量防腐劑)攪拌均勻，制得植物蛋白黏液；3)將所得植物蛋白黏液過膠體磨和均質(zhì)機(jī)處理，均質(zhì)處理的壓力為20-40MPa，即得。本發(fā)明方法工藝簡單，操作方便。所制備的膠黏劑具有耐水性好，制造成本低、可再生，環(huán)保無污染等優(yōu)點(diǎn)，用其膠接的人造板不存在甲醛釋放問題，完全避免人造板所導(dǎo)致的室內(nèi)空氣中的甲醛問題。本發(fā)明還包括上述植物蛋白膠黏劑在木材加工中的應(yīng)用。本發(fā)明還包括含有上述植物蛋白膠黏劑的木材加工品。本發(fā)明有益效果：1)本發(fā)明制備的改性植物蛋白膠黏劑主要成分是植物蛋白粕，具有價(jià)格低、可再生、能大量供應(yīng)的優(yōu)勢，且膠接的膠合板甲醛釋放量和實(shí)木相當(dāng)，徹底解決人造板帶來的室內(nèi)空氣中的甲醛污染問題。本發(fā)明改性植物蛋白膠黏劑尤其適用于單板類人造板改性植物蛋白膠黏劑。2)貽貝黏蛋白具有超強(qiáng)的黏附性能；TA(單寧酸)為廉價(jià)的含有大量兒茶酚基團(tuán)的天然多酚類聚合物，具有替代貽貝蛋白中關(guān)鍵成分(多巴胺)的優(yōu)良粘附功能；本發(fā)明根據(jù)仿生學(xué)原理，將貽貝黏附蛋白功能單元(鄰苯二酚基團(tuán))與高分子復(fù)合得到交聯(lián)劑，并與蛋白質(zhì)分子上巰基、氨基通過邁克爾加成和席夫堿反應(yīng)形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而大幅提高改性大豆蛋白基膠黏劑性能。通過TA/PEI形成復(fù)合交聯(lián)體系，在改性植物蛋白膠黏劑中低成本高效的引入了鄰苯二酚基團(tuán)(貽貝蛋白功能基元)，能夠大大提高固化產(chǎn)物交聯(lián)密度和耐水性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明改性膠黏劑制備的膠合板膠合強(qiáng)度完全能夠滿足國標(biāo)中II類膠合板要求，甲醛釋放量未檢出。具體實(shí)施方式以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明實(shí)施例中所采用PEI(聚乙烯亞胺)分子量為75000，50％水溶液；TA(單寧酸)購自于天津希恩思生化科技有限公司，使用前無需進(jìn)一步處理。植物蛋白粕購自山東香馳糧油有限公司，蛋白質(zhì)含量≥43％，經(jīng)粉碎處理，過100目篩。膠體磨型號JMS-110，購自廊坊冠通機(jī)械有限公司。均質(zhì)機(jī)為同一廠家的配套設(shè)備。實(shí)施例中，如無特殊說明，所使用的手段均為本領(lǐng)域常規(guī)的技術(shù)手段。實(shí)施例1一種改性植物蛋白膠黏劑，包括以下成分：74Kg自來水，26Kg脫脂植物蛋白粕粉，6kg的PEI，2kg的TA。制備方法包括以下步驟：1)在配有攪拌器、溫度計(jì)和冷凝裝置的的反應(yīng)釜中，按配比加入水、植物蛋白粕(粉)攪拌均勻；反應(yīng)在常溫下進(jìn)行；2)按配比加入TA攪拌均勻，然后再加入PEI后攪拌均勻，制得植物蛋白黏液；3)將所得植物蛋白黏液過膠體磨和均質(zhì)機(jī)處理，均質(zhì)處理的壓力為25MPa，即得。以相同的方法制備三批平行樣品，制得到的膠黏劑的性能質(zhì)量指標(biāo)見表1。實(shí)施例2一種改性植物蛋白膠黏劑，包括以下成分：65Kg自來水，30Kg脫脂植物蛋白粕粉，5kg的PEI，10kg的TA。制備方法與實(shí)施例1的區(qū)別僅在于步驟3)均質(zhì)壓力為28Mpa。以相同的方法制備三批平行樣品，制得到的膠黏劑的性能質(zhì)量指標(biāo)見表1。實(shí)施例3一種改性植物蛋白膠黏劑，包括以下成分：65Kg自來水，35Kg脫脂植物蛋白粕粉，5kg的PEI，10kg的TA。制備方法與實(shí)施例1相同。以相同的方法制備三批平行樣品，制得到的膠黏劑的性能質(zhì)量指標(biāo)見表1。表1植物蛋白膠黏劑的性能指標(biāo)固體含量(％)pH值游離甲醛含量(％)貯存期(天)實(shí)施例128.06.005實(shí)施例232.46.005實(shí)施例325.96.005實(shí)施例1-3制備的膠黏劑樣品貯存期3-5天(低溫(4℃)(3-5天后有局部長霉或變臭，但不影響膠接性能)。對比例1一種膠黏劑，包括以下成分：74kg自來水，26kg脫脂植物蛋白粕粉。制備方法同實(shí)施例1。對比例2一種膠黏劑，包括以下成分：70kg自來水，30kg脫脂植物蛋白粕粉。制備方法同實(shí)施例2。對比例3一種膠黏劑，包括以下成分：65kg自來水，35kg脫脂植物蛋白粕粉。制備方法同實(shí)施例3。實(shí)驗(yàn)例分別采用本發(fā)明實(shí)施例1-3和對比例1-3的膠黏劑產(chǎn)品制造三層410×410mm膠合板。楊木單板：含水率干燥到8-12％；厚1.6mm；單板膠黏劑采用本發(fā)明實(shí)施例1-3的產(chǎn)品和對比例1-3的產(chǎn)品。按以下正常工藝制備膠合板：施膠：芯板雙面施膠，涂膠量為300-360g/m2。陳化方式及時間：閉合陳化，10-30分鐘。熱壓壓力：1.0MPa，熱壓溫度為120℃，熱壓時間為70s/mm。按GB/T17657-1999《人造板及飾面人造板理化性能實(shí)驗(yàn)方法》檢測方法對生產(chǎn)的膠合板產(chǎn)品進(jìn)行性能檢測，檢測結(jié)果見表2。表2膠接膠合板的甲醛釋放量與膠合強(qiáng)度試件甲醛釋放量(mg/L)膠合強(qiáng)度(MPa)實(shí)施例10.020.75±0.06實(shí)施例20.041.01±0.03實(shí)施例30.030.83±0.02對比例10.050(開膠)對比例20.060(開膠)對比例30.060(開膠)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明無甲醛植物蛋白膠黏劑制造的膠合板的甲醛釋放量都很低(為木材本體甲醛釋放)，膠合板的膠合強(qiáng)度在均能達(dá)到國標(biāo)中II類膠合板標(biāo)準(zhǔn)(楊木≥0.70MPa)。雖然，上文中已經(jīng)用一般性說明及具體實(shí)施方案對本發(fā)明作了詳盡的描述，但在本發(fā)明基礎(chǔ)上，可以對之作一些修改或改進(jìn)，這對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發(fā)明精神的基礎(chǔ)上所做的這些修改或改進(jìn)，均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。當(dāng)前第1頁1 2 3