[發(fā)明專利]一種生物基水溶性高分子溶液及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210393051.6
• 申請日: 2012-10-16
• 公開（公告）號: CN102911356A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 桂成勝;朱錦;劉小青;周拓;吳頔;王古月
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所
• 主分類號: C08G69/48
• 分類號: C08G69/48;C08G69/26;C09J189/00;C09J177/06
• 代理公司: 杭州天勤知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33224
• 代理人: 劉誠午

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高分子合成領(lǐng)域，具體涉及一種生物基水溶性高分子溶液及其制備方法和在蛋白質(zhì)膠黏劑中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

我國木材工業(yè)用膠黏劑主要是“三醛膠”（脲醛膠、酚醛膠、三聚氰胺-甲醛膠）。“三醛膠”的原料均來自于石油等化工產(chǎn)品，資源有限，不可再生；另外，“三醛膠”制品在生產(chǎn)和使用過程中會(huì)釋放第1類致癌物質(zhì)游離醛，易引起人們的呼吸不適以及眼睛和喉嚨的疼痛，嚴(yán)重危害產(chǎn)業(yè)工人和消費(fèi)者的身體健康。美國的《復(fù)合木制品甲醛標(biāo)準(zhǔn)法案》（Formaldehyde?Standards?for?Composite?Wood?Act）和美國加州空氣資源管理委員會(huì)CARB（California?Air?Resources?Board）頒布的ATCM《有毒物質(zhì)空氣傳播控制措施》，對復(fù)合木制品中的甲醛含量做了嚴(yán)格要求，這些法規(guī)法案的實(shí)施必將對我國的木材膠合制品出口企業(yè)造成沖擊。為了應(yīng)對甲醛危害、實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)資源的有效利用，利用可再生的蛋白質(zhì)資源制作木材膠黏劑，引起了各國研究者的廣泛興趣。

近年來，研究者利用通過各種手段，有效地提高了蛋白質(zhì)膠黏劑的粘接強(qiáng)度和耐水性。以乳清蛋白為例，Gao等人通過加入聚甲烷二苯基二異氰酸酯（p-MDI）、聚乙烯醇（PVA）、聚醋酸乙烯酯（PVAc）、納米碳酸鈣，制備出乳清蛋白基的水性高分子-異氰酸酯（API）膠黏劑，其干強(qiáng)度和濕強(qiáng)度分別達(dá)到13.38MPa和6.81MPa，與市售的API膠黏劑相當(dāng)，滿足日本JIS?K6804-2003標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于結(jié)構(gòu)膠的強(qiáng)度要求（Zhenhua?Gao,et?al.J.Appl.Polym.Sci.2011,120:220-225）。但是該乳清蛋白基的水性高分子-異氰酸酯（API）膠黏劑存在著儲(chǔ)存期過短（不足3個(gè)小時(shí)）的技術(shù)問題。

以植物蛋白為例，Hettiarachchy等人以堿改性方法提高了大豆蛋白質(zhì)膠黏劑的粘接強(qiáng)度和耐水性（Hettiarachchy,N.S.et?al.J.Am.Oil.Chem.Soc.1995,72,1461）；Sun和Bian發(fā)現(xiàn)以尿素改性大豆蛋白膠黏劑比堿改性有更好的效果（Sun,S.X.and?Bian,K.et?al.J.Am.Oil.Chem.Soc.1999,76,977）；其他現(xiàn)有技術(shù)中，還有利用其他改性劑對大豆膠黏劑進(jìn)行改性，其他改性劑如有胰蛋白酶、鹽酸胍、十二烷基硫酸鈉和十二烷基苯磺酸鈉等。利用堿伸展蛋白質(zhì)分子時(shí)蛋白質(zhì)常會(huì)被水解，從而對蛋白質(zhì)分子造成一定的破壞，對大豆蛋白質(zhì)膠黏劑的粘接強(qiáng)度和耐水性提高效果不佳，其他改性劑是利用這些小分子改性劑把大豆蛋白質(zhì)分子伸展而不至于破壞蛋白質(zhì)分子，但是提高效果仍然有限，達(dá)不到產(chǎn)業(yè)化的要求。

另外，利用小分子試劑改性的大豆蛋白質(zhì)膠黏劑存在固含量低、耐水性不佳的問題，固含量低必然導(dǎo)致人造板在制作過程中為了干燥水分而產(chǎn)生更多的能耗，并且粘接強(qiáng)度和耐水性不佳。例如，在專利號為ZL200710072642.2、名稱為“單寧酸改性豆粉膠粘劑及其制備方法”的發(fā)明專利中，公開了一種利用單寧酸改性得到的豆粉膠黏劑，由100重量份的豆粉、600重量份的水和2~14重量份的單寧酸制成；專利號為ZL200710072643.7、名稱為“硼酸改性豆粉膠粘劑及其制備方法”的發(fā)明專利中，公開了一種利用硼酸改性得到的豆粉膠黏劑，由100重量份的豆粉、600重量份的水和2~14重量份的硼酸制成；上述的兩個(gè)中國專利中，其豆粉僅占豆粉膠黏劑重量的14.0%～14.2%，且豆粉膠黏劑在膠合板試樣在經(jīng)過30℃水浸泡2h、63℃烘干1h后的剪切強(qiáng)度都不超過0.66MPa。

與“三醛膠”共混雖然可以提高大豆蛋白質(zhì)膠黏劑的耐水性，但不能擺脫甲醛的使用和釋放。例如，Wescott和Frihart采用與酚和醛共聚合的方法制備了大豆蛋白的膠黏劑分散體系，其中，豆粉的用量可占到體系固含量的70%，可使通用的酚醛膠的成本降低20%~40%，這種酸性的膠黏劑分散體不但呈現(xiàn)出很好的耐水性，而且適用期達(dá)到20天以上，可以用來粘接室外用板材或制備復(fù)合材（Wescott?J.,Frihart?C.US專利，US7345136）。