[發明專利]一種化學活化木質素改性植物蛋白膠黏劑及其制備方法

在審

• 申請號: 202211469456.3
• 申請日: 2022-11-22
• 公開（公告）號: CN115851223A
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 韓雁明;王含章;張偉;趙思齊;陳國梁
• 申請（專利權）人: 中國林業科學研究院木材工業研究所;北京林業大學
• 主分類號: C09J189/00
• 分類號: C09J189/00;C09J197/00;C09J175/04;C09J11/08;B27N1/02
• 代理公司: 成都智涌知識產權代理事務所(普通合伙) 51313
• 代理人: 蔡福林

本發明涉及高分子材料技術領域，特別涉及一種化學活化木質素改性植物蛋白膠黏劑及其制備方法，本發明所述膠黏劑中的木質素經過液化、與聚氨酯預聚體交聯等化學活化反應，與油茶粕、豆粕、交聯劑等制備植物蛋白膠黏劑，利用聚氨酯預聚體作為擴鏈劑化學活化木質素，在木質素分子之間形成架橋，顯著提高聚合物分子量，提高體系黏度，使其與油茶粕、豆粕等植物蛋白發生交聯反應，形成致密的交聯網絡，解決了目前由于木質素反應活性低造成的膠黏劑強度差、大量使用化學交聯劑等缺陷，制備了一種力學性能優異、耐水性好，同時具有防霉性能的植物蛋白膠黏劑，滿足人造板工業的生產要求。

技術領域

本發明涉及高分子材料技術領域，具體地說，涉及一種化學活化木質素改性植物蛋白膠黏劑及其制備方法。

背景技術

木質材料作為人造板被廣泛應用于家具和建筑行業，但目前用于黏結木材的膠黏劑主要是含醛類樹脂，具有毒性，且其原料大多來自不可再生資源，用可再生的生物質材料取代醛基膠黏劑是人造板發展的趨勢與挑戰。

木質素作為一種可降解的生物質材料，作為石油化石燃料的替代品受到了人們的關注。木質素是僅次于纖維素的第二豐富的天然聚合物，其結構中含有羥基、甲氧基、羰基和羧基官能團。近年來，許多研究合成了木質素改性酚醛樹脂膠黏劑，以取代苯酚和甲醛，并克服了高脆性和高固化溫度，改性木質素在制備木材膠黏劑方面具有很大的潛力。

目前木質素在膠黏劑中的研究主要集中在木質素改性含醛類樹脂膠黏劑，如在公開號CN115247040A的發明專利中，公開了一種粘合劑用酚醛樹脂，研究人員采用(5-8):3的酚化木質素與荔枝酵素復配，所獲得的酚醛樹脂具有優異的黏合性能和顯著的沖擊韌性，同時有毒成分殘留較少。在公開號CN115093522A的發明專利中，發明了一種桐油改性木質素生物基酚醛樹脂的制備方法。采用三段不同溫度調節改性程度得到的生物基酚醛樹脂具有良好的耐酸堿、耐熱性能。研究雖然降低了有毒氣體釋放量，但成仍需添加甲醛含醛類等物質，導致成本高，污染環境等問題。

在公開號CN109280537A的發明專利中，研究人員利用生物酶改性木質素，并將其添加至大豆蛋白膠黏劑中，增強了其力學與耐熱性能。在公開號CN110835518A與公開號CN10722924A的公開號專利中，研究人員分別采用葡萄糖與環氧氯丙烷改性木質素，制備了潤濕性、涂布性能良好的植物蛋白膠黏劑。公開號CN114836170A公開了一種采用超支化磷與環氧交聯劑木質素改性植物蛋白膠黏劑，其具有較高的預壓強度與耐水性。

盡管上述研究利用木質素改性植物蛋白膠黏劑解決了甲醛釋放的問題，但由于木質素分子結構復雜，反應活性低，在制備無醛膠黏劑的過程中，往往會出現反應性不足、交聯度低的情況，同時存在粘結不穩定導致強度低、耐水性差等技術問題，使目前針對木質素改性植物蛋白膠黏劑的研究中仍需添加大量價格昂貴的化學交聯劑。因此，發一種高強度，無污染、成本低的木質素改性植物蛋白膠黏劑是必要且具有挑戰的。

發明內容

為了解決由于未改性的木質素反應活性低造成的膠黏劑強度差、大量使用化學交聯劑、易受微生物侵害等缺陷，本發明研究了一種力學性能優異、耐水性好，同時具有防霉性能的植物蛋白膠黏劑，本發明的目的是提供一種化學活化改性植物蛋白膠黏劑。

為了實現該目的，本發明利用聚氨酯預聚體作為擴鏈劑化學活化木質素，在木質素大分子之間形成架橋，使其與油茶粕、豆粕等植物蛋白發生交聯反應，形成致密的交聯網絡，顯著提高聚合物分子量，增加體系黏度，使膠黏劑具有良好的力學強度與耐水性，本發明的方案技術如下：

本發明第一方面對木質素進行化學活化處理，將木質素通過堿/尿素液化處理后，加入聚氨酯預聚體進行交聯反應。

所述木質素為堿木質素、木質素磺酸鹽、酶解木質素中的一種或多種。