一种片层蛋白胶体胶黏剂的制备方法及利用其制备高性能高环保可持续木质纤维复合材料的方法

xiaoxiao2026-08-17  14


本发明涉及胶黏剂的制备方法及利用其制备木质纤维复合材料的方法。


背景技术:

1、木质纤维复合材料是由木、竹等植物纤维为原料,加入胶黏剂所制备的复合材料,在生活中被广泛使用。其中木材、竹材等植物纤维原料为绿色天然产物,但复合材料制备过程中需要加入胶黏剂,当前的胶粘剂主要来源于石油,如脲醛树脂胶、酚醛树脂胶及三聚氰胺胶,不仅消耗不可再生资源,而且释放有害的甲醛和挥发性有机化合物,且所制备的木质纤维材料对环境和人类健康构成威胁。近年来,随着我国对环境保护日益重视,对木质纤维材料甲醛污染限制日趋严格。因此,新型胶粘剂的开发越来越受人们的重视,无甲醛、可再生、具有优异粘合性能的环保粘合剂配方至关重要。目前已经研发的生物质基胶粘剂,例如纤维素基胶黏剂、木质素基胶粘剂及淀粉基胶粘剂等,这些胶粘剂能够满足可持续发展的要求。但是这些胶粘剂在制作过程中通常需要加入交联剂或增粘剂,大大增加了成本,且存在耐水性较低、附着力低的问题。针对以上问题,人们正在加速开发和利用可降解和可持续的绿色高强耐水性胶粘剂作为三醛胶的替代品。

2、目前,基于大豆蛋白的生物粘合剂研究众多,因为大豆蛋白容易获得,并且比其他生物聚合物性能更好。大豆胶粘剂的主要缺点是耐湿性低,粘度高等。研究者们提出了不同的机制来改善大豆基粘合剂的一些缺点。最常用的方法是蛋白质变性及交联剂修饰。变性包括球状蛋白质的二级、三级和四级结构的断裂,产生通过其官能团相互作用的线性聚合物;变性可以用几种试剂来实现,如碱、尿素、表面活性剂或酶。用交联剂修饰包括使用小分子与氨基酸的官能团反应以促进共价键。然而,目前人们对大豆蛋白的改性所加入的改性剂和交联剂仍然依靠不可再生的石油化工产品,易产生有毒物质且加工操作复杂,成本高昂。


技术实现思路

1、本发明要解决现有木质纤维材料制备所利用的大豆基胶黏剂耐水性差、粘度高、制备工艺繁杂、成本高的问题,进而提供一种片层蛋白胶体胶黏剂的制备方法及利用其制备高性能高环保可持续木质纤维复合材料的方法。

2、一种片层蛋白胶体胶黏剂的制备方法,它是按以下步骤进行的:

3、将大豆分离蛋白溶于温度为45℃~60℃的热水中,调节ph至6~8,然后在温度为45℃~60℃的条件下,水浴加热搅拌反应,得到片层蛋白胶体胶黏剂。

4、一种片层蛋白胶体胶黏剂制备高性能高环保可持续木质纤维复合材料的方法,它是按以下步骤进行的:

5、按单面涂覆量为250g/m2~300g/m2,将片层蛋白胶体胶黏剂涂覆于生物质单元表面,然后叠放并热压固化,得到胶合板;

6、或按施胶量为300g/m2~400g/m2,将片层蛋白胶体胶黏剂涂覆于薄单板一端,然后卷管至芯棒上且首尾叠压并置于模具中,最后热压胶接,胶接界面宽度为50mm~100mm,得到木质吸管;

7、或按施胶量为250g/m2~320g/m2,将片层蛋白胶体胶黏剂涂覆于纸的一侧表面,然后干燥,得到一次施胶后的纸,按施胶量为250g/m2~320g/m2,将片层蛋白胶体胶黏剂再次涂覆于一次施胶后的纸涂胶侧表面,最后热压,得到纸基复合材料。

8、本发明的有益效果是:

9、片层蛋白胶体胶黏剂的优势:(1)该胶粘剂的原料大豆蛋白易获得,且为可再生材料,来源丰富,无毒且可降解;(2)该胶粘剂制备工艺简单,与热水混合即可制得,且在较低的温度下即可反应得到,粘度低,所需设备简单,且操作便捷,能耗较低,制备过程无污染。

10、利用片层蛋白胶体胶黏剂制备三种不同木质复合材料具有的优势:(1)所制备的胶合板具有高的干强度及耐热水性能,满足国家ⅰ类人造板耐水要求。(2)所制备的可食性木吸管的抗压性能及耐水性能优异。(3)片所制备的纸基复合材料具有优异的抗拉伸性能及具有疏水性。

11、说明书附图

12、图1为大豆分离蛋白和实施例5制备的片层蛋白胶体胶黏剂的sem图;

13、图2为实施例五制备的木质吸管刺穿饮品封皮的实物图;

14、图3为实施例五制备的木质吸管沸水测试前后的实物图;

15、图4为具体实施方式六芯棒与模具的配合使用图。



技术特征:

1.一种片层蛋白胶体胶黏剂的制备方法,其特征在于它是按以下步骤进行的:

2.根据权利要求1所述的一种片层蛋白胶体胶黏剂的制备方法,其特征在于所述的片层蛋白胶体胶黏剂的固含量为8%~20%。

3.根据权利要求1所述的一种片层蛋白胶体胶黏剂的制备方法,其特征在于利用酸或碱调节ph;所述的酸为质量百分数为0.1%~10%的苹果酸或质量百分数为1%~10%的柠檬酸;所述的碱为质量百分数为0.1%~10%的氢氧化钠或质量百分数为0.1%~10%的氢氧化钾。

4.根据权利要求1所述的一种片层蛋白胶体胶黏剂的制备方法,其特征在于在温度为45℃~60℃及搅拌速度为300r/min~500r/min的条件下,水浴加热搅拌反应。

5.根据权利要求1所述的一种片层蛋白胶体胶黏剂的制备方法,其特征在于在温度为45℃~60℃的条件下,水浴加热搅拌反应1h~2h。

6.利用权利要求1制备的一种片层蛋白胶体胶黏剂制备高性能高环保可持续木质纤维复合材料的方法,其特征在于它是按以下步骤进行的:

7.根据权利要求6所述的利用片层蛋白胶体胶黏剂制备高性能高环保可持续木质纤维复合材料的方法,其特征在于所述的生物质单元为生物质单板、生物质拼板或生物质格结构板;所述的薄单板为生物质薄单板。

8.根据权利要求6所述的利用片层蛋白胶体胶黏剂制备高性能高环保可持续木质纤维复合材料的方法,其特征在于当制备胶合板时,所述的热压固化具体是在温度为140℃~230℃及压力为1mpa~2mpa的条件下,热压1min~3min;当制备木质吸管时,所述的热压胶接具体是在温度为140℃~230℃及压力为0.5mpa~1.5mpa的条件下,热压30s~180s;当制备纸基复合材料时,所述的干燥具体是在温度为100℃~170℃的条件下,干燥1min~2min,所述的热压具体是在温度为150℃~170℃及压力为0.5mpa~1.5mpa的条件下,热压60s~180s。

9.根据权利要求6所述的利用片层蛋白胶体胶黏剂制备高性能高环保可持续木质纤维复合材料的方法,其特征在于所述的薄单板的厚度为0.5mm~0.8mm;所述的薄单板的含水率为5%~20%。

10.根据权利要求6所述的利用片层蛋白胶体胶黏剂制备高性能高环保可持续木质纤维复合材料的方法,其特征在于所述的木质吸管的直径为2mm~20mm,长度为5mm~500mm;所述的木质吸管的一侧端部为平口或斜口;所述的斜口角度为1°~89°。


技术总结
一种片层蛋白胶体胶黏剂的制备方法及利用其制备高性能高环保可持续木质纤维复合材料的方法,它涉及胶黏剂的制备方法及利用其制备木质纤维复合材料的方法。本发明要解决现有木质纤维材料制备所利用的大豆基胶黏剂耐水性差、粘度高、制备工艺繁杂、成本高的问题。胶黏剂的制备:将大豆分离蛋白溶于热水中,调节pH,然后水浴加热搅拌反应;制备木质纤维复合材料的方法:将胶黏剂涂覆于生物质单元表面,然后叠放并热压固化,得到胶合板;将胶体胶黏剂涂覆于薄单板一端,然后卷管并置于模具中热压胶接,得到木质吸管;将胶黏剂涂覆于纸的一侧表面,然后干燥,将胶黏剂再次涂覆于一次施胶后的纸涂胶侧表面,最后热压,得到纸基复合材料。

技术研发人员:肖少良,蒋雨烟,李海钰,卢泽谭,李坚,王娜
受保护的技术使用者:东北林业大学
技术研发日:
技术公布日:2024/9/23
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