[發(fā)明專利]一種雙納米粒子協(xié)同增強(qiáng)的大豆蛋白膠黏劑及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210873508.7
• 申請(qǐng)日: 2022-07-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115948148A
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-04-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李建章;曾國(guó)棟;董友明;羅晶;高強(qiáng);李炯炯;李曉娜;詹先旭;夏常磊;李鄺
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京林業(yè)大學(xué);北京林業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C09J189/00
• 分類號(hào): C09J189/00;C09J11/04;C09J11/06;C09J11/08
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 張璐

本發(fā)明涉及生物質(zhì)膠黏劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙納米粒子協(xié)同增強(qiáng)的大豆蛋白膠黏劑及其制備方法。大豆蛋白膠黏劑的原料包括如下重量份組分：豆粕25?30份、納米顆粒0.8?3.2份和巰基化埃洛石納米管0.2?2份；納米顆粒的原料包括：肉桂醛、單寧酸和鐵離子；納米顆粒的制備方法包括：將含有納米顆粒原料的溶液經(jīng)超聲處理制得。本發(fā)明的大豆蛋白膠黏劑具有較強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度、耐水性、韌性和防霉性，同時(shí)原料來(lái)源廣泛，成本較低，而且不依賴化石能源，制備工藝簡(jiǎn)單，易于應(yīng)用在大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)中，具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物質(zhì)膠黏劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙納米粒子協(xié)同增強(qiáng)的大豆蛋白膠黏劑及其制備方法。

背景技術(shù)

木材工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)使用的膠黏劑多為三醛樹(shù)脂，其使用過(guò)程中甲醛或苯酚的釋放對(duì)環(huán)境和人類健康有害。同時(shí)，此類膠黏劑過(guò)度依賴石化能源。采用天然材料制備綠色膠黏劑替代上述膠黏劑對(duì)于膠黏劑的大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用具有重要意義。目前，大豆蛋白，淀粉和木質(zhì)素是天然材料的理想來(lái)源，這些材料可用于開(kāi)發(fā)真正無(wú)甲醛釋放的生物質(zhì)膠黏劑。其中，大豆蛋白表現(xiàn)出許多理想的特性，例如來(lái)源廣泛、成本低、可生物降解、豐富性以及含有豐富的活性基團(tuán)(氨基，羧基，羥基，巰基)，其與化合物結(jié)合具有多種表面化學(xué)選擇。然而，較弱的機(jī)械性能和耐水性差限制了大豆蛋白膠黏劑的廣泛使用。

為了滿足工業(yè)應(yīng)用的要求，目前的大多數(shù)研究都集中在膠黏劑的各種改性方式方面。其中，包括物理改性，交聯(lián)改性，仿生改性與復(fù)合改性等。盡管已有的研究證明，環(huán)氧交聯(lián)劑能夠顯著提高膠黏劑的機(jī)械強(qiáng)度，但交聯(lián)改性卻會(huì)造成膠黏劑的脆性增加。而且，合成交聯(lián)劑的原料多數(shù)為不可再生的化石能源，進(jìn)一步限制了交聯(lián)劑的廣泛使用。對(duì)于仿生改性，目前采用貽貝和藤壺仿生的靈感制備適用于水下的具有高粘附能力的膠黏劑，然而其技術(shù)方案中聚多巴胺的使用極大地增加了膠黏劑的成本，因此仿生改性也并未大規(guī)模應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中。此外，大豆蛋白基膠黏劑通常含有豐富的蛋白質(zhì)，多糖等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，導(dǎo)致膠黏劑在高濕條件下容易被微生物侵蝕，造成膠結(jié)破壞。為了提升大豆蛋白膠黏劑的防霉性，通常會(huì)向膠黏劑中添加防腐劑，然而這也主要依賴于不可再生的化石能源，與綠色可持續(xù)的發(fā)展目標(biāo)背道而馳。近年來(lái)，天然抗菌材料因其良好的抗菌性及可再生的優(yōu)點(diǎn)引起了研究人員的廣泛關(guān)注，例如殼聚糖和抗菌肽等。殼聚糖的引入已被證實(shí)可以增強(qiáng)膠黏劑的防霉性能。然而未經(jīng)修飾的殼聚糖很難與蛋白質(zhì)基質(zhì)產(chǎn)生強(qiáng)交聯(lián)，對(duì)膠黏劑力學(xué)性能的提升效果有限。而抗菌肽的成本因素使其很難大規(guī)模應(yīng)用到木材膠黏劑領(lǐng)域。

因此，如何使用天然材料設(shè)計(jì)一種具有高剪切強(qiáng)度、高韌性、良好的耐水性、良好的防霉性能以及成本較低的大豆蛋白膠黏劑仍然是本領(lǐng)域亟待解決的技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于此，本發(fā)明首先提供了一種大豆蛋白膠黏劑，其原料包括如下重量份組分：豆粕25-30份、納米顆粒0.8-3.2份和巰基化埃洛石納米管0.2-2份；

所述納米顆粒的原料包括：肉桂醛、單寧酸和鐵離子；

所述納米顆粒的制備方法包括：將含有納米顆粒原料的溶液經(jīng)超聲處理制得。

本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思如下：通過(guò)合理選取合成原料、設(shè)計(jì)交聯(lián)方法和化學(xué)結(jié)構(gòu)，結(jié)合能量耗散機(jī)制，制備出具有優(yōu)異性能的大豆蛋白膠黏劑。

本發(fā)明通過(guò)席夫堿、二硫鍵、離子螯合、靜電相互作用和分子間氫鍵作用等五重相互作用構(gòu)建聚合物基質(zhì)-納米粒子結(jié)構(gòu)，利用肉桂醛-單寧酸-鐵離子納米顆粒和巰基化埃洛石納米管雙納米粒子顯著提升了大豆蛋白膠黏劑的剪切強(qiáng)度、韌性、耐水性以及防霉性能。