摘 要：本发明属于胶粘剂技术领域，公开了一种亚麻籽粕蛋白胶粘剂及其制备方法和应用。该胶粘剂是将亚麻籽粕、强碱和尿素添加入水中搅拌均匀，在60～80℃预处理反应至黏度为4000～6000mPa·s，得到亚麻籽粕蛋白预处理胶粘剂；将乙二胺、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚加入水中搅拌均匀，调节pH为10～12，在30～50℃反应，制得多环氧预聚物；将亚麻籽粕蛋白预处理胶粘剂和防腐剂混合均匀后加入多环氧预聚物中搅拌均匀，调节pH为10～12，在50～70℃反应至黏度为20000～40000mPa·s制得。本发明的亚麻籽粕蛋白胶粘剂的质地均匀、耐水性好、胶合强度高，可应用在细木工板、胶合板等单板类木材工业领域。
技术要点
1.一种亚麻籽粕蛋白胶粘剂，其特征在于，所述亚麻籽粕蛋白胶粘剂是将亚麻籽粕、强碱和尿素添加入水中搅拌均匀，在60～80℃预处理反应至黏度为4000～6000mPa·s，得到小分子的亚麻籽粕蛋白预处理胶粘剂；将乙二胺、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚加入水中搅拌均匀，调节pH为10～12，在30～50℃反应，制得多环氧预聚物；将亚麻籽粕蛋白预处理胶粘剂和防腐剂混合均匀后按流速为100～150ml·s?1加入多环氧预聚物中搅拌均匀，调节pH为10～12，在50～70℃反应至黏度为20000～40000mPa·s制得。
2.根据权利要求1所述的亚麻籽粕蛋白胶粘剂，其特征在于，所述亚麻籽粕、强碱、尿素和水的质量比为(20～30)：(2.5～6)：(2.5～4)：(120～200)；所述强碱为氢氧化钠和/或氢氧化钾。
3.根据权利要求1所述的亚麻籽粕蛋白胶粘剂，其特征在于，所述乙二胺、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚和水的质量比为(1～2.5)：(7～10)：20。
4.根据权利要求1所述的亚麻籽粕蛋白胶粘剂，其特征在于，所述防腐剂为1，2?苯并异噻唑?3?酮、硼酸锌、苯甲酸钠或对羟基苯甲酸丁酯中的一种以上。
5.根据权利要求1所述的亚麻籽粕蛋白胶粘剂，其特征在于，亚麻籽粕预处理胶粘剂、多环氧预聚物和防腐剂的质量比为(100～200)：(8～12)：(0.015～0.02)。
6.根据权利要求1所述的亚麻籽粕蛋白胶粘剂，其特征在于，所述亚麻籽粕蛋白胶粘剂的湿强度为1.21～1.32MPa。
7.一种根据权利要求1?6任一项所述的亚麻籽粕蛋白胶粘剂的制备方法，其特征在于，包括如下具体步骤：
S1.将亚麻籽粕、强碱和尿素添加入水中搅拌均匀，在60～80℃预处理反应40～70min至黏度为4000～6000mPa·s，得到小分子的亚麻籽粕蛋白预处理胶粘剂；
S2.将乙二胺和三羟甲基丙烷三缩水甘油醚加入水中搅拌均匀，调节pH为10～12，在30～50℃反应2～6min，制得多环氧预聚物；
S3.将亚麻籽粕蛋白预处理胶粘剂和防腐剂混合均匀后按流速为100～150ml·s?1加入多环氧预聚物中搅拌均匀，调节pH为10～12，在50～70℃反应10～30min，至黏度为20000～ 40000mPa·s，制得亚麻籽粕蛋白胶粘剂。
8.权利要求1?6任一项所述的亚麻籽粕蛋白胶粘剂在家具或木质材料领域中的应用。
技术领域
本发明属于胶粘剂技术领域，具体地，涉及一种亚麻籽粕蛋白胶粘剂及其制备方法和应用。
背景技术
根据2019年5月22日国家林业和草原局规划财务司发布的《2018年全国林业和草原发展统计公报》数据显示，2018年我国人造板总产量为29909万立方米。根据前瞻产业研究院官方数据预测，2019年我国人造板产量将达到3.25亿立方米，2020年人造板产量将达到3.43亿立方米，且2019～2023年均复合增长率约为3.57％。随着全球木材行业的稳步发展，人造板年产量将会持续稳定增长。人造板产业对于胶黏剂使用量巨大，全球木材胶黏剂的产量约占胶黏剂总产量的75％。当前甲醛类胶黏剂仍在我国木材行业当中占重要地位，约占木材工业总用胶量的80％以上，主要归因于醛类胶黏剂所具备一些特有的优势，包括较高的胶合强度与耐水性，合适的粘度以及良好的耐久性等。然而，甲醛类胶黏剂以及利用其所制备的木质品在生产以及使用过程当中会释放出甲醛等挥发性有机物。
近年来，人们对生物基可生物降解粘合剂的各种应用越来越感兴趣。生物质材料作为天然的的高分子材料，具有循环利用和可持续开发利用的特点，不仅可以缓解石油资源的危机，在自然条件下可以自我降解从而降低生态环境负担。国内外蛋白质胶粘剂的原料使用主要集中在植物蛋白胶中的大豆蛋白胶，亚麻籽粕作为亚麻籽粮油副产物，其具有丰富的蛋白质，将其作为蛋白胶粘剂可以增加附加值和经济效益。通过对蛋白质化学预处理和交联改性，可以解决蛋白质胶粘剂由于其蛋白质结构有很多缺陷，粘合强度低，耐水性差，导致其不能满足产品的强度要求，粘性太强，涂胶困难，限制了其在木材行业的应用的问题。
发明内容
本发明为了解决上述现有技术存在的不足和缺点，首要目的在于提供一种亚麻籽粕蛋白胶粘剂，该亚麻籽粕蛋白胶粘剂湿强度可达到1.21MPa以上。
本发明的另一目的在于提供上述亚麻籽粕蛋白胶粘剂的制备方法，该方法通过对亚麻籽粕蛋白预处理、预处理蛋白胶粘剂与多环氧预聚物交联，从而有效的提高了胶粘剂的耐水性和胶合强度，降低了蛋白胶粘剂的制造成本。
本发明的另一目的在于提供上述亚麻籽粕蛋白胶粘剂在家具或木质材料等领域的应用。
本发明的目的通过下述技术方案来实现：
一种亚麻籽粕蛋白胶粘剂，所述亚麻籽粕蛋白胶粘剂是将亚麻籽粕、强碱和尿素添加入水中搅拌均匀，在60～80℃预处理反应至黏度为4000～6000mPa·s，得到小分子的亚麻籽粕蛋白预处理胶粘剂；将乙二胺、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚加入水中搅拌均匀，调节pH为10～12，在30～50℃反应，制得多环氧预聚物；将亚麻籽粕蛋白预处理胶粘剂和防腐剂混合均匀后按流速为100～150ml·s?1加入多环氧预聚物中搅拌均匀，调节pH为10～12，在50～70℃反应至黏度为20000～40000mPa·s制得。
优选地，所述亚麻籽粕、强碱、尿素和水的质量比为(20～30)：(2.5～6)：(2.5～4)：(120～200)；所述强碱为氢氧化钠和/或氢氧化钾。
优选地，所述乙二胺、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚和水的质量比为(1～2 .5)：(7～10)：20。
优选地，所述防腐剂为1，2?苯并异噻唑?3?酮、硼酸锌、苯甲酸钠或对羟基苯甲酸丁酯中的一种以上。
优选地，所述亚麻籽粕预处理胶粘剂、多环氧预聚物和防腐剂的质量比为(100～200)：(8～12)：(0.015～0.02)。
优选地，所述亚麻籽粕蛋白胶粘剂的湿强度为1.21～1.32MPa。
所述的亚麻籽粕蛋白胶粘剂的制备方法，包括如下具体步骤：
S1.将亚麻籽粕、强碱和尿素添加入水中搅拌均匀，在60～80℃预处理反应40～70min至黏度为4000～6000mPa·s，得到小分子的亚麻籽粕蛋白预处理胶粘剂；
S2.将乙二胺和三羟甲基丙烷三缩水甘油醚加入水中搅拌均匀，调节pH为10～12，在30～50℃反应2～6min，制得多环氧预聚物；
S3.将亚麻籽粕蛋白预处理胶粘剂和防腐剂混合均匀后按流速为100～150ml·s?1加入多环氧预聚物中搅拌均匀，调节pH为10～12，在50～70℃反应10～30min，至黏度为20000～40000mPa·s，制得亚麻籽粕蛋白胶粘剂。
所述的亚麻籽粕蛋白胶粘剂在家具或木质材料领域中的应用。
本发明亚麻籽粕蛋白胶粘剂的主要原料为亚麻籽粕，亚麻籽粕源于亚麻籽粮油副产物，利用尿碱预处理以及蛋白质交联骨架等方法对亚麻籽粕进行改性处理。结果表明，三羟甲基丙烷三缩水甘油醚与乙二胺的加入能够显著提高亚麻籽粕蛋白胶粘剂的湿强度和粘合性能，得到的胶粘剂的质地均匀、耐水性好、胶合强度高。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.本发明亚麻籽粕蛋白胶粘剂具备优良的耐水性、高强度和防腐效果，通过加入防腐剂，利用乙二胺和三羟甲基丙烷三缩水甘油醚对蛋白质进行交联，湿强度可达到1.21～1.32MPa。
2.本发明主要使用亚麻籽粕蛋白作为蛋白基胶粘剂材料，充分利用亚麻籽粕不仅可以应对粮食安全的国际背景，还可以提高其经济附加值，从而变废为宝，亚麻籽粕的市场价格仅为大豆蛋白价格的1/3，可以大大降低胶粘剂企业的制造成本。
3.本发明利用亚麻籽粕蛋白为主要原料，作为可在自然界自然降解的生物质材料，大大减少了自然界降解的负担，从而改善了人类的生存环境，符合社会绿色可持续发展的总体方向。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
本发明实施例采用的亚麻籽粕购于辽宁晟麦实业股份有限公司，乙二胺购于天津市英科新材料科技有限公司，三羟甲基丙烷三缩水甘油醚购于上海釜顺国际贸易有限公司，尿素购于广州纯启进出口贸易有限公司，1，2?苯并异噻唑?3?酮购买于淮南市新泰化工厂。
实施例1
1.将亚麻籽粕、氢氧化钠、尿素与水按重量份混合并搅拌均匀，1000r/min速率下，在60℃反应40min，制得预处理蛋白胶粘剂。
2.将乙二胺与三羟甲基丙烷三缩水甘油醚重量份混合倒入预处理反应釜中，pH调节为10，在1000r/min速率下50℃反应5min，制得多环氧预聚物。
3.将预处理蛋白胶粘剂与防腐剂1，2?苯并异噻唑?3?酮按质量份数混合，预处理蛋白胶粘剂重量份为100～200份、防腐剂的重量份为0.015～0.02份，速率500～1000r/min下搅拌5min，pH调节10～12，搅拌均匀后按流速为100～150ml·s?1加入至重量份为8～12份多环氧预聚物中，在50～70℃反应10～30min，至黏度为20000～40000mPa·s，制得亚麻籽粕蛋白胶粘剂，所述防腐剂可替换为硼酸锌、苯甲酸钠或对羟基苯甲酸丁酯中的一种以上。
参照GB/T17657《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》当中关于II类胶合板的测定方法进行胶合强度测试，蛋白胶粘剂防霉性能参照ASTM D4300?01《胶粘膜支持或阻止霉菌生长能力的标准试验方法》亚麻籽粕蛋白胶粘剂的湿强度为1.24MPa，防腐时间为30天，按GB/T17657标准测试，湿强度是经过63℃水温3h处理后测定强度，耐水性与湿强度成正比，耐水性强则湿强度高，反之则低，间接说明亚麻籽粕蛋白胶粘剂具有耐水性能，各组分及其质量份数如下：
实施例2
本实施例的亚麻籽粕蛋白胶粘剂的湿强度为1.28MPa，防腐时间为30天，各组分及其质量份数如下：
实施例3
本实施例的亚麻籽粕蛋白胶粘剂的湿强度为1.21MPa，防腐时间为30天，各组分及其质量份数如下：
实施例4
本实施例的亚麻籽粕蛋白胶粘剂的湿强度为1.21MPa，由于尿素量不同，导致舒展蛋白质程度不同和交联网络复杂程度不同，各组分及其质量份数如下：
实施例5
本实施例的亚麻籽粕蛋白胶粘剂的通过防霉性能实效试验，防腐时间为35天，其防霉效果优于实施例1(防腐时间为30天)，湿强度为1.28MPa，各组分及其质量份数如下：
实施例7
本实施例的亚麻籽粕蛋白胶粘剂的湿强度为1 .31MPa，防腐时间为30天，各组分及其质量份数如下：
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
摘自国家发明专利，发明人：侯贤锋，钟成龙，吴慧娟，胡硕飞，莫清林，王昱，申请号：202310427967.7，申请日：2023.04.20
