复合改性大豆基木材胶粘剂的研究

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1、福建农林大学硕士学位论文论文题目t复合改性大豆基木材胶粘剂的研究复合改性大豆基木材胶粘剂的研究摘要随着我国房地产业、建筑装修业、家具制造业的高速发展和人民生活水平的大幅提高，人造板工业迅速发展，木材胶粘剂耗用量与年剧增，其中“三醛”胶占据了木材胶粘赉J总产量的∞％以上。由于全球石油资源紧缺和环境污染问题日益受到人们的关注。寻求新的、可再生、具环保性的胶粘剂原料已迫在眉睫。以大豆蛋白为原料的胶粘剂正好满足这一要求，符合人类发展的永恒主题一减小环境污染和高效利用资源。响应了全球可持续发展的战略．但未经改性的

2、大豆蛋白胶不耐水、不耐腐，未能满足木材工业用胶的需求。本文从大豆基胶粘剂性能缺陷原因分析入手，以低温脱脂大豆粉为原料，通过检测确定其理化性能指标，选择合适的改性剂，采用分阶段，多种改性剂联用的方法来提高大豆基胶粘剂的耐水胶合强度。并通过对脱脂大豆粉原样，传统豆胶试样及从各阶段取样，运用傅立叶变换红外光谱法初步探讨了复合改性大豆基胶粘剂耐水性能增强的化学机理。传统豆胶的千状强度平均值为1．75IVIPa．按照GB／T9846．7—2004的规定，传统豆胶是属于III类胶。若按II类胶的耐水要求检测，试件浸

3、泡后，全部开胶，不具耐水性。十二烷纂硫酸钠(SDS)改性大豆蛋白，先通过单因素试验考察pH值、温度和反应时间各因素对耐水胶合强度的影响，再进行b(34)正交试验．结果显示耐水胶合强度可达到0．71MPa，最佳工艺条件为：pH值8，反应温度35℃，反应时间4h。这些作为复合改性试验的工艺参考值。在尿素改性中选用邻苯二酚作为脲酶抑制剂，应用pH值增值法，对大豆脲酶活性进行抑制试验，试验结果显示，当邻苯二酚的添加量为O．1％以上时即可使大豆脲酶活性降低90％以上．大豆蛋白经尿素改性(脲浓度为3mol／L)后的

4、Ⅱ类耐水胶合强度达0．48MPa，较传统豆胶的不耐水性有了一定程度的改善．乙酰化法改性大豆蛋白试验，研究了乙酸酐为不同浓度(1．2％、1．8％、2．4％、3．O％)时，双因素(pI-I值和温度)对耐水胶合强度的影响，最佳耐水胶合强度达到0．72HPa，试验结果得到四个不同浓度下p[-I值和温度的最佳组合值，为复合改性提供合适的反应条件。并以乙酸酐浓度1．8e／≤为例，采用茚三酮法测得大豆蛋白质的酰化程度，分析不同温度下pH值对酰化程度的影响。选定对豆粉浆液改性效果起重要影响作用的豆粉浓度、SDS浓度、脲

5、浓度、乙酸酐浓度和多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPl)的添加量(w％)等五个因素作为影响因素，每个因素取四个水平，按照L1口(45)正交表设计复合改性的试验方案，结果表明：PAPI的添加量和豆粉浓度对耐水胶合强度有较显著的影响，最佳配方为：豆粉浓度2l％，SDS浓度1．0e％，脲浓度1．5moFL，乙酸酐浓度1．2％，PAIl添加量20％．选取加压温度、单位压力、加压时间作为考察因素，每个因素备取三个水平，采用b(3．)正交表设计压板试验方案，结果说明：I福建农林大学硕士学位论文摘要热压温度对耐水胶合强

6、度的影响较显著，最佳压板工艺为：热压温度130"C，单位压力1．2MPa．热压对闯1．0min／w．按照制胶方案和压板工艺刮成的复合改性大豆基胶粘剂的胶合强度能达到国家标准GB／T9846．1～9846．8--2004。胶合板”中Ⅱ类胶合板的要求，平均耐水胶合强度达0．94MPa。对比传统豆胶试样与豆粉原样的谱图，主要特征基团的吸收峰位置未见明显改变；SDS改性处理的产物红外光谱图中3400cm-1附近的特征峰由改性前大的宽峰转变为较尖的峰形，可能是由于SDS的作用，使蛋白质大量的非极性基团外露，提高了

7、蛋白质的疏水性。尿素改性阶段产物的红外光谱图中3400cm"1附近的特征峰又由较尖的峰形转变为大的宽峰，主要是因为在尿素的作用下，蛋白质二级结构展开。大量的极性基团外露和尿素的N—H共周作用所致。从乙酸酐改性产物的红外光谱图可以看出，蛋白质酰胺基团的主要特征峰由前阶段明显的双峰转变为非常靠近的双尖峰(接近于单峰)，这是伯氨基(一NH2)转变为仲氨基(一Nil--)所致，说明乙酸酐与蛋白质的游离氨基发生了交联反应。复合改性胶经高温(130"C)处理固化后的红外光谱图与固化前的混合胶红外光谱图对比。异氰酸酯

8、基吸收峰消失了，说明在高温条件下异氟酸酯基与蛋白质中含活泼氢的基团发生了交联反应，因此复合改性胶的耐水胶合性能获得较大提高．化学机理分析认为，第一阶段通过SDS改性，使蛋白质三级结构得到伸展，其内部疏水端转而向外，从而增加其疏水性。提高了改性sF胶的抗水强度；第二阶段尿素与大豆蛋白分子上的羟基作用，打断蛋白质体系中的氢键，从而使分子内部的二级结构得到适当伸展，为最终的交联反应提供可结合点：第三阶段乙酰化将蛋白质中的氨基阳离子用中性的乙酰基封