改性大豆蛋白膠黏劑的合成與應(yīng)用技術(shù)研究.pdf

1、我國作為全球木制品生產(chǎn)、加工和貿(mào)易的大國，人造板和木地板等主要木制品產(chǎn)量已穩(wěn)居世界第一。然而我國人造板生產(chǎn)用膠黏劑主要以脲醛樹脂（UF）和酚醛樹脂（PF）為主，近年來，隨著人們對人造板使用過程中的甲醛污染問題的關(guān)注度不斷升溫，國家也相繼組織制定和修訂了一系列強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了室內(nèi)空氣質(zhì)量的相關(guān)指標(biāo)以保障人民群眾健康；因此降低人造板中的甲醛釋放量，研究開發(fā)低醛和無醛環(huán)保型膠黏劑已經(jīng)成為國際上研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域之一；另一方面，面對石油資源的

2、不可再生性和石油化工產(chǎn)品價(jià)格的不斷上漲的困境，開發(fā)低成本的環(huán)保型膠黏劑已成為木材工業(yè)面臨的緊迫任務(wù)。
　　本論文主要以大豆加工的剩余物豆粉為主要原料，通過對其進(jìn)行改性、穩(wěn)定及交聯(lián)處理后，制備環(huán)保型膠黏劑，并對其在人造板生產(chǎn)中的應(yīng)用工藝技術(shù)進(jìn)行研究。重點(diǎn)分析了大豆蛋白的改性、交聯(lián)技術(shù)及其效應(yīng)；研究了改性大豆蛋白膠黏劑的物理化學(xué)性能、流變性能、固化性能、酸化處理效應(yīng)以及與其他合成樹脂共混后的膠接性能；探討了膠合工藝條件對改性大豆蛋白膠

3、黏劑膠合板、刨花板和纖維板物理力學(xué)性能的影響，在此基礎(chǔ)上對改性大豆蛋白膠黏劑、改性大豆蛋白膠黏劑膠合板和高密度纖維板進(jìn)行了生產(chǎn)型中試試驗(yàn)，從而為改性大豆蛋白膠黏劑的商業(yè)化推廣和應(yīng)用提供技術(shù)支持。具體研究內(nèi)容結(jié)論如下：
　　（1）豆粉在溫度90℃和pH值為12.0雙重因子的改性作用下，其改性效果最佳，在此條件下改性大豆分散液的固含量為34.48％，粘度為640mPa.s。表明改性工藝有效的解決了傳統(tǒng)大豆蛋白膠黏劑固含量低、粘度高的缺

4、點(diǎn)。游離氨基酸含量為0.37g/100g，說明大豆蛋白質(zhì)分子發(fā)生了極少量的水解，其二級、三級和四級結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。其重均、數(shù)均分子量和高分子量級分分子的均方旋轉(zhuǎn)半徑達(dá)到最小，分子量的多分散指數(shù)最大。
　　（2）甲醛穩(wěn)定劑的最佳加入量為每100g豆粉甲醛加入量為0.4mol，其中組織蛋白粉對甲醛穩(wěn)定效應(yīng)的適應(yīng)性最佳。苯酚及甲醛交聯(lián)劑的加入量苯酚：甲醛：堿=1：2.08：0.2。大豆蛋白質(zhì)經(jīng)過改性、穩(wěn)定及交聯(lián)處理后，其重均、數(shù)均分子量不

5、斷增大，在相對分子量較低區(qū)域，分子量分布逐漸變窄，分子量高的區(qū)域分子均方旋半徑不斷增大，其水抽提剩余物含量為74.32%，表明穩(wěn)定交聯(lián)工藝有效的解決了傳統(tǒng)大豆蛋白膠黏劑耐水性差的缺點(diǎn)。
　　（3）改性大豆蛋白膠黏劑外觀為紅褐色不透明液體，比重為1.15，固體含量為36%～38%，pH值為10.3～10.5，游離苯酚含量＜0.41%，游離甲醛含量＜0.35%，貯存期＞30天。改性大豆蛋白膠黏劑的粘度隨著剪切速率的增大而減小，在20r

6、pm時(shí)其粘度為1404mPa.s。改性大豆蛋白膠黏劑的固化反應(yīng)主要在90℃～120℃之間進(jìn)行。
　?。?）酸化改性大豆蛋白膠黏劑的顏色隨著pH值的下降，由紅褐色逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槿榘咨?，顏色逐漸變淺。粘度隨著pH值的下降呈現(xiàn)逐漸上升后再急速下降的趨勢，同時(shí)膠合強(qiáng)度呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢。固化反應(yīng)峰隨著pH值的下降先由低溫向高溫移動(dòng)，而后由高溫轉(zhuǎn)向低溫區(qū)域。其中pH=6.25為粘度、膠合強(qiáng)度和固化反應(yīng)峰的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。
　?。?）改性大豆蛋

7、白膠黏劑楊木膠合板的優(yōu)化膠合工藝為熱壓壓力為1.4MPa，溫度為165℃，熱壓時(shí)間為1.4min/mm，涂膠量為220g/m2。在此條件下，楊木膠合板產(chǎn)品達(dá)到了GB/T9846-2004《膠合板》關(guān)于Ⅰ類膠合板的性能指標(biāo)要求；甲醛釋放量為0.1mg/L，符合E0級（E0≤0.5mg/L）膠合板要求。
　?。?）改性大豆蛋白膠黏劑刨花板合適的制備工藝為：熱壓溫度為170℃，施膠量為10%，防水劑加入量為1.4%，熱壓時(shí)間為1.2mi

8、n/mm。在此條件下，制備板材的性能滿足GB/T4897-2003《刨花板》關(guān)于干燥狀態(tài)下使用的結(jié)構(gòu)用板所規(guī)定的性能指標(biāo)要求。
　?。?）改性大豆蛋白膠黏劑在熱壓溫度180℃，施膠量10%，熱壓時(shí)間40s/mm和防水劑加入量1%條件下工業(yè)化生產(chǎn)的高密度纖維板產(chǎn)品，其物理力學(xué)性能滿足LY/T1611-2003《地板基材用纖維板》的相關(guān)性能指標(biāo)要求；穿孔萃取法測定改性大豆蛋白膠黏劑高密度纖維板的甲醛釋放量為0.5mg/100g，符合E