本發(fā)明涉及膠黏劑制備，尤其涉及一種酶解大豆蛋白改性高性能環(huán)保脲醛樹脂膠黏劑的方法。

背景技術(shù)：

1、脲醛樹脂具有反應(yīng)活性高、固化時間快、成本低、顏色清晰、粘接強度好等優(yōu)點，在木材加工領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。然而，脲醛樹脂在使用過程中會釋放致癌物質(zhì)甲醛，并且在高溫和空氣濕度較高的條件下容易水解，從而限制了脲醛樹脂膠黏劑的應(yīng)用。

2、豆粕為大豆工業(yè)的副產(chǎn)品，來源廣泛，豆粕中含有大量粗蛋白，因此可提取出蛋白含量高的大豆分離蛋白。大豆分離蛋白的球形結(jié)構(gòu)中含有豐富的-nh2、-conh等基團，可以與脲醛樹脂發(fā)生共聚反應(yīng)，可作為改善脲醛樹脂膠黏劑膠合強度的綠色環(huán)保改性劑。但未經(jīng)改性的大豆蛋白直接加入脲醛樹脂中，與甲醛及脲醛樹脂交聯(lián)反應(yīng)能力差，只能起到填料的作用，影響脲醛樹脂的耐水性能。因此，通過改性處理，降低大豆蛋白溶液的黏度，使其復(fù)雜結(jié)構(gòu)展開，增加活性基團和疏水基團，提高膠合性能和耐水性，對于改性脲醛樹脂，制備高性能綠色環(huán)保的脲醛樹脂具有重要意義。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對以上不足，本發(fā)明提供一種大豆蛋白改性高性能環(huán)保脲醛樹脂膠黏劑及其制備方法，本發(fā)明通過酶解大豆蛋白中的生物質(zhì)大分子，并對酶解產(chǎn)物進行超聲處理，提高了大豆蛋白與脲醛樹脂分子的交聯(lián)反應(yīng)能力，增強了脲醛樹脂的粘接性能、降低其游離甲醛含量，從而制備出環(huán)保、性能優(yōu)良的脲醛樹脂膠黏劑。

2、本發(fā)明具體的技術(shù)方案如下：

3、一種大豆蛋白改性高性能環(huán)保脲醛樹脂膠黏劑，包括以下組分：改性大豆蛋白溶液、多聚甲醛和尿素；

4、所述改性大豆蛋白溶液的制備方法包括以下步驟：

5、(1)溶解：將大豆分離蛋白溶于水中，得大豆蛋白源溶液；

6、(2)酶解：往所述大豆蛋白源溶液中加入生物酶，并調(diào)節(jié)溶液ph為堿性進行酶解，得酶解溶液；酶解的作用是促進大豆蛋白降解為小分子肽，降低大豆蛋白溶液的黏度，提高其反應(yīng)活性；

7、(3)超聲：對所述酶解溶液進行超聲處理，即得所述改性大豆蛋白溶液。

8、進一步的，所述大豆蛋白源溶液的添加質(zhì)量占所述大豆蛋白改性脲醛樹脂膠黏劑總質(zhì)量的0.5-1.0％。

9、進一步的，步驟(1)中，所述大豆分離蛋白中蛋白的含量為70-80％，所述大豆蛋白源溶液的質(zhì)量濃度為5-10％。

10、進一步的，步驟(2)中，所述生物酶為木瓜蛋白酶、漆酶、纖維素酶中的一種或幾種。

11、進一步的，步驟(2)中，所述生物酶包括木瓜蛋白酶、纖維素酶和漆酶，所述木瓜蛋白酶、所述纖維素酶和所述漆酶的質(zhì)量比為1：1：1。

12、進一步的，步驟(2)中，所述生物酶的添加量為所述大豆蛋白源溶液質(zhì)量的0.1％-0.3％。

13、進一步的，步驟(2)中，所述酶解的ph為8.0-8.5、溫度為40-60℃、時間為1-3h。

14、進一步的，步驟(3)中，所述超聲的功率為360w、溫度為常溫、時間為10-30min。

15、在本發(fā)明中，上述大豆蛋白源溶液的質(zhì)量濃度、酶解溫度、酶解時間、酶解ph控制可保證最佳的酶解效果。若大豆蛋白源溶液的濃度過高或過低、溫度不在酶活性范圍內(nèi)、以及反應(yīng)時間和反應(yīng)ph控制不當(dāng)，均會影響大豆蛋白中大分子的降解效率、產(chǎn)物種類、產(chǎn)物分子量等。且上述超聲時間的控制能使得大豆蛋白復(fù)雜的結(jié)構(gòu)有效展開，若超聲時間過長會增加能耗，若超聲時間過低則不能使大豆蛋白復(fù)雜的結(jié)構(gòu)展開，在后期膠黏劑合成過程，影響其與甲醛和脲醛分子的交聯(lián)程度。此外，本發(fā)明引入大豆蛋白源，能夠減少多聚甲醛和尿素的使用量，但其含量應(yīng)控制在本發(fā)明的范圍內(nèi)，若大豆蛋白源占膠黏劑的質(zhì)量分數(shù)過低，環(huán)保提升效果不明顯，而若大豆蛋白源占膠黏劑的含量過高，直接在甲醛溶液中形成凝膠從而無法進行膠黏劑后續(xù)合成工作。

16、本發(fā)明還提供所述一種大豆蛋白改性高性能環(huán)保脲醛樹脂膠黏劑的制備方法，該方法包括以下步驟：

17、s1：往所述改性大豆蛋白溶液中加入多聚甲醛，并調(diào)節(jié)ph至8.0-8.5，升溫至38-40℃進行反應(yīng)，然后再加入第一份尿素進行反應(yīng)，得第一反應(yīng)液；

18、s2：將所述第一反應(yīng)液升溫至86-90℃后，保溫18-22min，然后調(diào)節(jié)其ph至4.8-5.0，待其粘度升高至45-50mpa·時，得第二反應(yīng)液；

19、s3：將所述第二反應(yīng)液的ph調(diào)節(jié)至5.8-6.0，然后加入第二份尿素，待其黏度升高至50-55mpa·s時，得第三反應(yīng)液；

20、s4：將所述第三反應(yīng)液的ph調(diào)節(jié)至7.0-7.5并降溫至75-80℃，然后加入第三份尿素進行反應(yīng)，得第四反應(yīng)液；

21、s5：將所述第四反應(yīng)液的溫度調(diào)節(jié)至65-70℃，然后加入第四份尿素進行反應(yīng)，反應(yīng)之后冷卻，即可得到所述大豆蛋白改性環(huán)保脲醛樹脂膠黏劑。

22、進一步的，所述第一份尿素、所述第二份尿素、所述第三份尿素和所述第四份尿素的質(zhì)量比為(4.3-5.0)：(2.0-2.5)：(1.2-1.8)：(0.9-1.2)。

23、進一步的，上述制備方法中，調(diào)節(jié)溶液的ph值采用酸調(diào)節(jié)劑或者堿調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)，其中，酸調(diào)節(jié)劑為鹽酸、硫酸或甲酸中的一種或多種，堿調(diào)節(jié)劑為氫氧化鈉和/或氫氧化鉀。

24、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

25、1.本發(fā)明通過酶解大豆蛋白中的生物質(zhì)大分子，并對酶解產(chǎn)物進行超聲改性，解決了大豆蛋白難溶于水、反應(yīng)活性低的問題，并通過控制酶解和超聲改性的反應(yīng)條件，提高大豆蛋白的反應(yīng)活性，實現(xiàn)了其可與脲醛樹脂共聚，從而制備出環(huán)保、性能優(yōu)良的脲醛樹脂膠黏劑。其中，通過生物酶對大豆蛋白進行解聚，可以將大豆蛋白降解為小分子肽，結(jié)合酶解條件的控制，展開蛋白分子的球形結(jié)構(gòu)，使大豆蛋白暴露更多的氨基、羥基等活性基團，在多肽鏈上產(chǎn)生更多反應(yīng)活性點，從而可與脲醛樹脂合成過程的甲醛及反應(yīng)中間產(chǎn)物羥甲基(-ch2-oh)、氨基亞甲基鍵(-nh-ch2-nh-)等產(chǎn)生化學(xué)鍵合，并通過超聲改性降低大豆蛋白溶液黏度，實現(xiàn)改性大豆蛋白與脲醛樹脂交聯(lián)，使更多的大豆蛋白肽參與和多聚甲醛的交聯(lián)反應(yīng)，建立更緊密的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而提高脲醛樹脂的的性能。

26、2.本發(fā)明的制備方法中通過在脲醛樹脂合成初期引入大豆蛋白，從而使其解聚后暴露出來的活性基團可以與甲醛和脲醛樹脂分子進行交聯(lián)反應(yīng)，進而提高脲醛樹脂的膠合性能及其人造板的環(huán)保等級。

27、3.本發(fā)明的大豆蛋白改性脲醛樹脂膠黏劑的制備方法無需改變現(xiàn)有脲醛樹脂合成工藝，也無需調(diào)整人造板生產(chǎn)工藝，整個過程沒有廢水、廢氣等排放，清潔無污染。

28、4.本發(fā)明的大豆蛋白改性脲醛樹脂膠黏劑的制備步驟簡單、反應(yīng)條件易于實現(xiàn)，具有廣闊的市場應(yīng)用前景。

技術(shù)特征：

1.一種大豆蛋白改性高性能環(huán)保脲醛樹脂膠黏劑，其特征在于，包括以下組分：改性大豆蛋白溶液、多聚甲醛和尿素；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種大豆蛋白改性高性能環(huán)保脲醛樹脂膠黏劑，其特征在于，所述大豆蛋白源溶液的添加質(zhì)量占所述大豆蛋白改性脲醛樹脂膠黏劑總質(zhì)量的0.5-1.0％。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種大豆蛋白改性高性能環(huán)保脲醛樹脂膠黏劑，其特征在于，步驟(1)中，所述大豆分離蛋白中蛋白的含量為70-80％，所述大豆蛋白源溶液的質(zhì)量濃度為5-10％。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種大豆蛋白改性高性能環(huán)保脲醛樹脂膠黏劑，其特征在于，步驟(2)中，所述生物酶為木瓜蛋白酶、漆酶、纖維素酶中的一種或幾種。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種大豆蛋白改性高性能環(huán)保脲醛樹脂膠黏劑，其特征在于，步驟(2)中，所述生物酶包括木瓜蛋白酶、纖維素酶和漆酶，所述木瓜蛋白酶、所述纖維素酶和所述漆酶的質(zhì)量比為1：1：1。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種大豆蛋白改性高性能環(huán)保脲醛樹脂膠黏劑，其特征在于，步驟(2)中，所述生物酶的添加量為所述大豆蛋白源溶液質(zhì)量的0.1％-0.3％。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種大豆蛋白改性高性能環(huán)保脲醛樹脂膠黏劑，其特征在于，步驟(2)中，所述酶解的ph為8.0-8.5、溫度為40-60℃、時間為1-3h。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種大豆蛋白改性高性能環(huán)保脲醛樹脂膠黏劑，其特征在于，步驟(3)中，所述超聲的功率為360w、溫度為常溫、時間為10-30min。

9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任意一項所述一種大豆蛋白改性高性能環(huán)保脲醛樹脂膠黏劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述一種大豆蛋白改性高性能環(huán)保脲醛樹脂膠黏劑的制備方法，其特征在于，所述第一份尿素、所述第二份尿素、所述第三份尿素和所述第四份尿素的質(zhì)量比為(4.3-5.0)：(2.0-2.5)：(1.2-1.8)：(0.9-1.2)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種大豆蛋白改性高性能環(huán)保脲醛樹脂膠黏劑及其制備方法，涉及膠黏劑制備技術(shù)領(lǐng)域。該膠黏劑包括改性大豆蛋白溶液、多聚甲醛和尿素組分，其中改性大豆蛋白溶液通過酶解和超聲處理得到。該膠黏劑由大豆蛋白、多聚甲醛先反應(yīng)，然后依次加入四次尿素進行反應(yīng)得到。本發(fā)明通過酶解大豆蛋白中的生物質(zhì)大分子，并對酶解產(chǎn)物進行超聲處理，提高了大豆蛋白與脲醛樹脂分子的交聯(lián)反應(yīng)能力，增強了脲醛樹脂的粘接性能、降低其游離甲醛含量，從而制備出環(huán)保、性能優(yōu)良的脲醛樹脂膠黏劑。

技術(shù)研發(fā)人員：劉明,李金霞,陳聰,張振,孫慶豐,王高峰,黨寶康,唐運表,李瑩瑩,許翰
受保護的技術(shù)使用者：廣西豐林木業(yè)集團股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/17