（木材科学与技术专业论文）复合改性大豆基木材胶粘剂的研究.pdf

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 7 5i v i p a 按照g b t 9 8 4 6 7 2 0 0 4 的规定，传统豆胶是 属于i i i 类胶。若按i i 类胶的耐水要求检测，试件浸泡后，全部开胶，不具耐水性。 十二烷纂硫酸钠( s d s ) 改性大豆蛋白，先通过单因素试验考察p h 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 ( 3 4 ) 正交试验结果显示耐水胶合强度可达到 0 7 1 m p a ，最佳工艺条件为：p h 值8 ，反应温度3 5 ，反应时间4 h 。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p h 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 9 0 以上大豆蛋白经尿素改性( 脲浓度为3 m o l l ) 后的类耐水胶合强度达0 4 8 m p a ，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( p i - 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 7 2 h p a ，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 8 e 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p h 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、s d s 浓度、脲浓度、乙酸酐浓度 和多亚甲基多苯基多异氰酸酯( p a p l ) 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l 1 口( 4 5 ) 正交表设计复合改性的试验方案，结果表明：p a p i 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2 l ，s d s 浓度1 0 e ，脲 浓度1 5 m o f l ，乙酸酐浓度1 2 ，p a il 添加量2 0 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度的影响较显著，最佳压板工艺为：热压温度1 3 0 c ，单位压力1 2 m p a 热压对闯1 0m i n 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g b t 9 8 4 6 1 9 8 4 6 8 - - 2 0 0 4 。胶合板”中类胶合板的要求，平均耐水胶合强 度达0 9 4 m p a 。 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；s d s 改性处理的产物红外光谱图中3 4 0 0c m - 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s d s 的作用，使蛋白质大量的非极性基团外露，提高了蛋白质的疏水性。尿素改 性阶段产物的红外光谱图中3 4 0 0c m 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n h 2 ) 转变为仲氨基( 一 n i l - - ) 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( 1 3 0 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s d s 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s f 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 封闭，使蛋白质分子问的静电作用减弱，降低了蛋白质分子间的集聚作用；最后阶段p a p i 与大豆蛋白的含活泼氢基团发生交联反应，减少了大豆蛋白里的亲水基团，从而提高了改性 s f 胶的耐水胶合强度。 在符合i i 类胶耐水胶合强度要求的前提下，当p a p l 添加重为豆胶主嗣的2 0 和1 5 时，复合改性大豆基胶粘剂的单价分别为3 2 4 3 元吨和2 8 1 9 元吨。此复合改性胶不舍 游离醛。以大豆为生产原料，资源丰富、成本低廉、无毒环保，社会效益和生态效益显著 关键词：大豆基，改性，木材胶粘剂，胶合扳 n 福建农林大学硕士学位论文论文题目；复合改性大豆基术材胶粘剂的研究 r e s e a r c ho nt h es o y - b a s e dw o o da d h e s i v e sb y c o m p o s i t em o d i f i c a t i o n a b s t r a c t a l o n gw i t hn a t i o n a lr e a le s t a t e ，a r c h i t e c t u t ef i t m e n ti n d u s t r ya n df u r u i t m em a n u f a c t u r i n g b o o ma n dt h ea d v a n c eo fl i v i n gs t a n d a r d s ，m a n - m a d eb o a r di n d u s l r yd e v e l o p sr a p i d l y w o o d a d h e s i v e sc o n s u m e dq u a n t i f i e si n c r e a s es h a r p l yy e a ra f t e ry e a r , a l d e h y d eb a s e da d h e s i v e so c c u p y a b o v e8 0 o f t h ec u m u l a t i v ep r o d u c t i o no f w o o da d h e s i v e s l i m i t e dr e s o u r c e sf o rp e t r o c h e m i c a l p r o d u c t s , a n di n c r e u s i n gc , o n c 6 h q la b o u te n v i r o n m e n t a lp r o b l e m sh a v ep r o m p t e dt h ed e v e l o p m e n to f n e w , a d h e s i v em a t e r i a l sf r o mr e n e w a b l e , e n v i r o n m e n t a lf r i e n d l yi e s o u “燃a d h e s i v e sb a s e do ns o y p r o t e i nj u s t s a r i s f yt h er e q u e s t , a c c o r d i n gw i t h t h ee t e r n a lt h e m eo fm a n k i n d e v o l u t i o n s 一- d i m i n u t i n n o fe n v i r o n m e n t a lp o l l u t i o na n de f f i c i e n t l yu t i l i z a t i o no fr e s o 嘲 r e s p o n d i n gt ot h es t r a t e g yo f s u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t i l lt h ew o r l d h o w e v e r , u n m o d i f i e ds o yp r o t e i na d h e s i v e sh a dl o ww a t e rr e s i s t a n c ea n dl o wd e c a yr e s i s t a n c e w h i c hc o u l dn o ts a t i s f yt h ed e m a n do fa d h e s i v eu s e di i lw o o di n d u s t r y t h et e x ts t a r t e dw i t ht h e a n a l y s i s a b o u tt h ep e r f o r m a n c ed e f i c i e n c yo fs o y - b a s e da d h e s i v e s p h y s i c sa n dc h e m i s a y p e r f o o n a n c ei n d e x e so fd e f a n e ds o yf l o u rm a t e r i a lw e r et e s t e d t h er e s e a r c hs e l e c t e dt h es u i t a b l e m o d i f i e rt oe n h a n c et h eh y d r o p h o h i cs 纽e n g t ha n da d o p t e dt h em e t h o d so fc o m p o s i t ew i t hm a n y m o d i f i e r sb ys t a g e s a tt h es s m et i m e ，a ni n v e s t i g a t i o nw a sc o n d u c t e d0 1 1s a m p l e so f t h eo r i g m a l d e f a t t e ds o yf l o u r , t r a d i t i o n a ls o ya d h e s i v e sa n dp r o d u c t i o no f e v e r ys t a g e t h e 聊tw a sa p p l i e dt o t h i sp r o c e s sf o rp r e m m n a r yd i s c u s s i o na b o u tt h ec h e m i c a lm e c h a n i s mo fw a t e r p r o o fd e v e l o p m e n t b yc o m p o s i t em o d i f i c a t i o no f s o y - b a s e da d h e s i v e s t h ed r ys 心e n g t ho f t r a d i t i o n a ls o ya d h e s i v ew a s1 7 5m p & a c c o r d i n gt ot h en e wr u l eg b t 9 8 4 6 7 - 2 0 0 4 ，t r a d i t i o n a l s o ya d h e s i v e b e l o n g s t o t h e k i n dg i b u t d e l a m i n a t i n n r a t e w 镐1 0 0 a f t e rw a t e r - s o a k i n ga c c o r d i n gt ot h ed e m a n do f t h e1 ik i n dg l u e r e s u l t so fs o d i u md o d y ls u l f a t e ( s d s ) - m o d i f l a ds o yp r o t e i ne x p e r i m e n t ss h o w e d h y d r o p h o b i cs u e n g t hr e a c h e d0 7 1 m p a s i n g l ef a c t o re x p e r h e n to rt h ee f f e c t so fp h 涮l i c t e m p e r a t u r ea n dr e a c t i o nt i m eo rh y d r o p h o b i e 蛐嘲 i g mw 笛c o n d u c t e df i r s t l y , t h e no r t h o g e n a l e x p e r i m e n t “功w 邵c a r r i e do u lt h eb e s tt e c h n o l o g yc o n d i t i o nw a sp h8 ，r f a c t i o r tt e m p e r a t u r e w i t h3 5 c ，l e 删o nl i m ew i t h4 hw h i c hw e r et h er e f e r e n c ev a l u e sf o rt h ec o m p o s i t em o d i f i c a t i o n e x p e r i m e n t o d i h y d r o x y b e n z e n ew a ss e l e c t e da si e a 辩d e p r e s s o ri nt h eu r e n - m o d i f i e de x p e r i m e n t t h e r e p r e s s i n ge x p e r i m e n tw a sc a r r i e do u t 坶a d o p t i n gm e t h o do f p hv a l u ei n c m m e m r e s u l t ss h o w e d s o y 娜e a a c t i v i t yc o u l db ed e p r e s s e da b o v e9 0 w i t ha d d i n ga b o v eo 1 o - d i h y d r o x y b e n z e n e m 福建农林大学硕士学位论文 u r e a - m o d i f i e ds o yp r o m i na d h e s i v e sg a v et h eh i g h e s ts t r e n g t h0 4 8 m p aw i t hal l 眦c o n c e n t r a t i o n o f 3 m o l l , w a t e r p r o o fw a st os o m ee x t e n di m p r o v e dc o m p a r i n gw i t hw a d i f i o m ds o ya d h e s i v e s e f f e c t so f t e m p e r a t u r ea n dp hv a l u eo nh y d r o p h o b i cs u e n g t hw e r ei n v e s t i g a t e dt m d e ra o e t i c a n h y d r i d ec o n c e n t r a t i o n s ( 1 2 ，1 8 、2 4 、3 o ) f o r a c e t y l a f i o n m o d i f i c a t i o n w h i c h g a v e t h e h i g h e s ts 缸e n g t h0 7 2 m p a r e s u l t so b t a i n e dt h eb e s tc o n s t i t u m dv a l u e si n c l u d i n gt e m p e r a t o r ea n d p hu n d e rd i f f e r e n ta c e t i ca n h y d r i d ec o n c e n t r a t i o n sw h i c hw o u l dp r o v i d et h er i g h tr e a c t i o n c o n d i t i o nf o rt h ec o m p o s i mm o d i f i c a t i o ne x p e r i m e i i i = t a k ea n h y d r i d ec o n c e n h - a f i o n1 8 f o r e x a m p l e ，a n a l y s i sa b o u tt h ee f f e c t so fp ho na c y l a l i o nd e g r e eu n d e rd i f f e r e n tt e m p e r a t u r e sw e r e i n v e s i i g m e db ya d o p t i n gn i n h y d r i n - s t e n d a r dt om e u r et h ea c y l a t i o nd e g r e eo f s o yp r o t e i n c o m p o s i t em o d i f i c a t i o no r t h o g o n a le x p e r i m e n tl t 6 ( 4 ) t o o kt h es o yf o u rc o n c e n t r a t i o n , s d s c o n c e n t r a t i o n , u r e ac o n c e n t r a t i o n , a n h y d r i d ec o n c e n t r a t i o na n dp a p ia d d i t i o na sv a r i a b l e s t h et e s t r e s u l t sp r o c l a i m e dt 1 1 a lp a p ia d d i t i o na n ds o yf l o wc o n c e n t r a t i o nh a dag r e a t e re f f e c to nt h e m o d i f i e da d h e s i v e s t h eb e s tp r e s e r i p t i o nw a ss o yf o u rc o n c e n t r a t i o n2 1 s d sc o n c e n t r a t i o n1 0 ，u i 船c o n c e n t r a t i o n1 5 m o i l , a n h y d r i d ec o n c e n t r a t i o n1 2 a n dp a p ia d d i t i o n2 0 t h eb e s t t e c h n o l o g yo fp r e s s m gb o a r dw a so b t a i n e dw i t hah o t - p r e s st e m p e r a t u r eo f1 3 0 c ，as p e c i f i c p r e s s u r e o f l 2 m p a a n d a h o t - p r e s s t i m e o f l 0 m i n m m t h e m a x i m u m h y d r o p h o h i cs 仃e n g m w a s 0 9 4m p ai nt e r m so ft h eb e s tp r e s c r i p t i o na n dt e c h n o l o g yo fp r e s s i n gb o a r dt h a tc o u l dm e e tt h e w a t e r p r o o f r e q u i r e m e n t o fu k i n d g l u e i n t h e g b t 9 8 4 6 1 9 8 4 6 8 - - 2 0 0 4 p l y w o o d a b s o r b e dp e a k so fp r i n c i p a lc h a r a c t e r i s t i c g r o u p sd i dn o tc h a n g eo b v i o u s l yf r o mt h e c o m p a r i s o nb e t w e e ns p e c t r o g r a m so f t r a d i t i o n a ls o ya d h e s i v es a m p l ea n ds o yf l o u r ；, c h a r a c t e r i s t i c p e a k sw e r et r a n s f o r m e db r o a dp e a ki n t oa c u t ep e a ks h a p en e a r b y3 4 0 0e l 1i nt h es p e c t r o g r a mo f s d s - m o d i f i e dp r o d u c t i o n , b e c a u s em a s s i v en o n - p o l a rg r o u p so fp r o t e i n 嗍e ) q o s e du n d e rt h e c o n d i t i o no fs d s 。i te n h a n c e dt h ew a t e r p r o o tc h a r a c t e r i s t i cp e a k sw c l et r a n s f o r m e da c u t ep e a k i n t ob r o a dp e a ks h a p en e a r b y3 4 0 0c m 1i nt h es p e c t r o g r a mo f u r e a - m o d i f i e dp r o d u c t i o n , b e c a u s e s e c o n d a r ys t r u c t u r eo fp r o t e i nw a su n f o l d e d a n dm a s s i v ep o l a rg r o u p sw e 他e x p o s e db y m e a - m o d i f l c a f i o n ；m a i nc h a r a c t e r i s t i cp e c kc t - , n g e df r o md o u b l ep e a kl od o u b l es p i k e ( a p p r o a c h i n g s i n o c t ) t h a tc o u l db e 姗f r o mi r 雄咖o f a c e t i ca n h y d r i d e - m e d i f l e dp r o d u c t i o nb e c a u s eo f t h e t r a n s f o r m a t i o no fp r i m a r ya n l i n og r o u pi n t os e c o n d a r y8 m i n og r o u p , i tc o u l db ee x p l a i n e dl l l 越 a c e i i ca n h y d r i d eh a dc r o s sl i n k i n gf 鞠阳w i t ht h eo f f l e ea m i n oo f p r o t e i n ；f r o mt h ec 鲫p a 栅 b e t w e e n 取s p e d r ao fc o m p o s i t em o d i f i c a t i o na d h e s i v e sa f t e ra n db e f o r ec m i n g , i tc o u l db e f o u n dt h a ta b s o r b e dp e a k so fi s o c y a n a t eg r o u pd s 印p c a r e dw h i c hs h o w e di s o c y a n a t eg r o u ph a d c r o s sl i n k i n gr e a c t i o nw i t hr e a c t i v eh y d r o g e no f p r o t e i nu n d e rt h ec o n d i t i o no f h i g ht e m p e r a t u r e , s o t h ep e r f o r m a n c eo f w e t 或暗n g mo b t a i n e do b v i o u sa d v a , , i c e a n a l y s i so fc h c m i s mc o n c l u d e dt h a t , s d s - m o d i f i c a t i o nc o u l du n f o l dt h et e r t i a r y 鲥n l c 加mo f i v 福建农林大学硕士学位论文论文题目：复合改性大豆基术材胶粘剂的研究 p r o t e i na n dm o v es o m ei n s i d eh y d r o p h o b i cs i d ec h a i n so u t w a r da n dt h u si n c r e a s ew a t e rr e s i s t a n c e ； h y d r o x y lf u n c t i o nb e t w e e nt h - e aa n ds o yp r o t e i ni nt h es e c o n dp e d o db r o k et h eh y d r o g e nb o n di n t h ep r o t e i ns y s t e m , t h e ns o n d a r ys t r u c t u r ew a su n f o l d e ds u i t a b l yt oo f f e rj o i n t sf o rt h eu l t i m a t e c s o s s - l i n l d n gr e a c t i o n ；a m i n oc a i t o n so f p r o t e i nw a sc l o s e db yn 翻l 臼a la c e t y li nt h e 也i r dp e r i o do f a c e t y l a t i o n , a n dt h ep r o t e i nm o l e c u l a rs t a t i ce l e c t r i c i t yl p t i o n w s sw e a k e n e dt od e c r e 她e i n t e r m o l e c u l a ra c c u m u l a t i o ne f f e c t ；p a p ih a dc r o s sl i n k i n gl p a 蜘o nw i t hr p a l 硝v eh y d r o g e no f s o y p r o t e i nt or e d u c et h eh y d r o p h i l i cg r o u p sa n dt h u se n h a n c eh y d r o p h o b i cs t r e n g t ho fm o d i f i e ds o y a d h e s i v e s u n d e rt h ep r e c o n d i t i o no f m e e t i n gt h ew a t e r p r o o f r e q u i r e m e n to fh k i n dg l u * , t h eu n i tp r i c e o fs o y - b a s ea d h e s i v eb yc o m p o s i t em o d i f i c a t i o nw e r e3 2 4 3a n d2 8 1 9y u a np e rt o nr e s p e c t i v e l y w h e nt h ea d d i n ga m o u n t so f p a p ib a s eo nt h es o ya d h e s i v em a i na g e n tw e r e2 0 a n d1 5 t h e f r e ef o r m a l d e h y d eo fm o d i f i e ds o y - b a s e da d h e s i v ei sz e r o 两es o yi si n n o x i o u s e n v i r o n m e n t a l f r i e n d l ya n dh a sa b u n d a n t 取 u r c 龅n o t a b l es o c i e t yb e n e f i ta n dz o o l o g yb e n e f i ta 糟o f n o t a b i l i t y 嬲 w e l l k e y w o r d s ：s o y - l m s a d ；m o d i f i c a t i o n ；w o o da d h e s i v e ；p l y w o o d v 独创性声明 本人声明，所呈交的学位( 毕业) 论文，是本人在指导教师的指导下独立完 成的研究成果，并且是自己撰写的。尽我所知，除了文中作了标注和致谢中已作 了答谢的地方外，论文中不包含其他人发表或撰写过的研究成果。与我一同对本 研究做出贡献的同志，都在论文中作了明确的说明并表示了谢意，如放查有侵犯 他人知识产权的行为，由本人承担应有的责任。 上 学位( 毕业) 论文作者亲笔签名：秀矽仝 日期：。z 乡 论文使用授权的说明 本人完全了解福建农林大学有关保留、使用学位( 毕业) 论文的规定，即学 校有权送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或 部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 保密，在年后解密可适用本授权书。口 不保密，本论文属于不保密。口 学位( 毕业) 论文作者亲笔签名：畚矽李 日期： j 。7 多 指导教师亲笔签名： 辞巧磋 日期：20 0 7 。6 i 福建农林大学硕士学位论文论文最目：复合改性大豆基木材胶粘剂的研究 1 前言 1 1 研究背景 根据胶粘剂不同的生产原料和生产方式，木材工业用胶粘剂可分为天然高分子和合成高 分子胶两大类天然高分子胶粘剂是从天然产物( 动、植物等) 提取的原料加工而成的胶粘 剂，它们是木材加工业中应用最早的胶粘剂。但是，这种胶粘剂是以天然物质为原料，多数 是水溶性的，一般来说。胶合强度不高、不耐水、不耐腐、固化速度慢等。在二十世纪五十 年代后逐步被石油衍生物生产的合成树脂胶所取代。随后。合成树脂胶以其胶合强度高、耐 水性耐腐性好等优势，几乎占据了世界胶粘剂市场的主导地位。 从目前我国胶粘剂市场看，木材加工业用量最大。随着我国国内房地产业、建筑装修业、 家具业的高速发展和人民生活水平的大幅提高，我国人造板工业迅速发展，全国人造板在 2 0 0 4 年的生产总量为5 4 4 6 5 万矗，2 0 0 5 年的生产总量为6 3 9 3 万一，而这两年的耗胶量分 别达到了3 1 1 3 5 万m 和3 7 2 6 1 万一l lj ，增长率高达1 9 7 。目前，我国木材用胶粘剂仍主 要以。三醛”胶为主，包括脲醛树脂胶、酚醛树脂胶和三聚氰胺甲醛树脂胶，占整个木材及 人造板工业用胶粘剂的8 0 以上，尤其是对脲醛树脂胶的需求量更大1 2 1 主要原因在于u f 胶具有成本低、胶合强度高、固化速度快、与水的混合性较好，可在高浓度的情况下保持低 粘度、制造工艺简单、使用方便等一系列优点由此可见，木材加工用胶粘剂发展的主要基 点是研究开发价格低廉，原料来源有保障的适于木材加工需要，性能优良的胶粘剂但是， “三醛”胶制成的胶合板在制造和使用过程中都会不断释放甲醛，危及环境和人的健康，在 环保问题日益成为人们关注的今天，这是一个非常突出的问题。尽管众多专家学者大力研究 开发低毒脲醛胶，但在降低甲醛释放量的同时又出现了新的问题，如脲醛胶初粘性下降、胶 合强度降低、耐水性变差等p j 。另外一方面，由于世界性的能源危机，使得以石油化工原料 为主的合成树脂胶价格不断上涨。在原料紧缺和环保问题日益突出的双重压力下，重新考虑 以再生资源为原料的环保型天然胶粘剂已成了必然趋势 按照“绿色化学”和“清洁生产”的要求，环保型胶粘剂应该是胶粘剂产品设计、能源 和原材料选用、胶粘剂整个生产过程及产品的应用，到用后都是环境友好，无毒、无害的胶 粘剂1 4 1 在再生资源中，植物蛋白是大宗农产品加工的主要副产品，有丰富的来源。来源于 植物的蛋白质主要包含：蔬菜蛋白。舍蛋白质最多的如豌豆达6 5 ； 谷类蛋白，蛋白质 含量在6 2 0 之间；油料种子蛋白；植物叶蛋白质其中油料种子蛋白的含量居于 首位唧对于油料种子的最主要的兴趣在于其蛋白质部分，用植物蛋白制胶粘剂，关键就是 利用蛋白质的黏着性这一主要功能特性大豆在油料种子生产中占主要地位，也在它们的出 口中占同样主要地位大豆蛋白( s o y p r o t e i n ) 是资源丰富、品质优良、加工易得和价格低廉 的植物性蛋白质约占全球植物蛋白蕴藏和消费总量的6 0 1 6 j 我国大豆资源十分丰富，产 量居世界第四位”。这使大豆成为再生资源制环保型天然胶粘剂的最为理想的研究对象豆 福建农林大学磺士学位论文i 前言 胶的基本组成是氨基酸，因分子结构中舍有氨基和羧基等基团提供良好的化学改性机会，具 有很高的开发应用价值。蛋白质改性技术的发展为改善大豆蛋自胶粘剂的性能提供了可能 国外诸多文献报道( 详见本章1 3 节) 显示改性后的大豆蛋白胶粘剂的粘接强度、粘度的稳 定性和耐水性都有一定的改善。目前，大豆产品作为食物来源拥有巨大的公共和商业利益。 但是大豆蛋白被直接消耗为人体营养和在其它工业上的应用却相当少，研究以大豆蛋白为原 料的耐水性木材胶粘剂，可以增加大豆蛋白新的工业用途嘟，为木材工业提供性价比高、环 境友好型的无毒胶粘剂，促进木材工业的可持续发展。我国木材加工使用胶粘剂主要是木质 材料制造和木质品生产两大领域。当前我国的木质材料主要用于家具制造和室内装修，故此 人造板制造所用胶粘剂主要是室内级【9 】。大豆蛋自胶粘剂作为一种环保型胶粘剂，市场潜力 巨大 1 2 大豆蛋白改性方法 蛋白质的功能特性主要就是由其物化性质和环境因素所决定。蛋白质的物理特性由氨基 酸组成、分子量大小、一级结构、蛋白质构象、蛋白质中电荷分布、蛋白质分子闻与分子内 的分子相互作用程度( 四级结构) 以及相关环境因素决定而其化学特性则主要受分子问作 用力，氢键、电荷之间的静电力、疏水键、共价键和非共价键等影响。环境因素主要包括环 境的温度、p h 值、离子强度等u 川 关于蛋白质功能特性的研究主要集中在食品领域，诸如：溶解性、起泡性、凝胶性、以 及桔弹性等i l ”，而非食品领域的研究将会成为研究者们今后工作的重点。目前，植物蛋白改 性的方法主要有物理法、化学法、酶法i ”，1 3 1 ：物理法是利用加热、机械作用、声波等方式 改变蛋白质高级结构和分子间聚集方式，实际上物理改性就是在控制条件下的蛋白质定向变 性【l ”。如热变性、高压处理、高速剪切。化学改性有广义与狭义之分。前者泛指利用所有 化学手段，例如p l t 、盐、表面活性剂等对蛋白质进行结构修饰 后者专指蛋白质的化学衍生 化，也就是利用特定的化学试剂如亲核试剂、氧化剂、还原剂、芳香环取代剂等与蛋白质分 子上特定的敏感基团发生反应【l “常用的化学修饰有弱酸处理、碱处理、磷酸化、琥珀酸化、 脂化、醇化、乙酰化、烷基化、羟化、去酰胺等这些方法不仅对改进蛋白质功能起显著效 果。而且还能定向改变蛋白质的某些功能特性1 1 3 】酶改性是利用酶有限度地水解肽键或 ( 和) 酰胺键，或者进行分子问共价交联【1 4 1 一般酶改性不会导致营养方面的损失。也不会 产生毒理上的问题。此外，蛋白质的酶法改性还具有水解时问短，容易控制产物分子量大小， 在低酶浓度下即产生显著效果等优点常用于水解蛋白质的酶有木瓜蛋白酶、真菌蛋白酶、 胰酶、胃蛋白酶等，一般可改善大豆蛋白质的吸水性、乳化稳定性，起泡性和热塑性掣”“” 2 福建农林大学硕士学位论文 论文题目：复合改性大豆基术材胶粘剂的研究 1 3 大豆基胶枯剂作为a j f t 板胶粘剂的研究现状 大豆基胶粘剂存在粘接强度低、耐水性较差、抗微生物降解能力低等问题，尤其是耐水 胶合强度差的缺陷使其不能很好地达到工业应用的要求，阻碍着豆胶的推广1 1 6 j 。因此，如何 发展性能良好的植物蛋白作为木材胶粘剂一直受到专家的极大关注。 常用的大豆蛋白改性的方法主要有：热改性，酸碱改性、有机溶剂改性、净化剂改性、 酶改性、脲改性等等。 n s h e h i a r a c h c h y 等人( 1 9 9 5 ) 研究碱改性大豆蛋白( a m s p ) 和胰蛋白酶改性大豆蛋白 ( t m s p ) 提高其胶接和疏水特性，发现与未改性大豆蛋白相比，这两种方法都使胶合强度 有所提高1 1 7 。 美国大豆新利用研究委员会于1 9 9 7 年初已批准4 3 0 万美元以资助从事研制开发大豆工业 利用新产品的2 0 个项目。胶粘剂是获批准的研究项目之一，主要研究大豆蛋白分离物的水解 制品；对大豆蛋白分离物作为木材胶粘剂的粘合剂，填充剂和改良剂的评价i m l s t m 和b i a n ( 1 9 9 8 ) 研究改性大豆蛋白聚合物的胶合性能和发展无甲醛的豆基胶粘剂 2 0 1 1 9 9 9 年，他们研究发现用脲改性蛋白胶制成的胶合板比采用碱改性和热处理的蛋白胶制成的 胶合板具有更高的耐水性1 2 l j 。2 0 0 0 年，他们研究了采用多种浓度的脲或盐酸胍( o h ) 改性 大豆分离蛋白，结果表明，用脲和盐酸胍改性大豆蛋白能提高耐水性和胶合强度同时也证 明了球蛋白二级结构可以提高胶合强度，疏水氨基酸的暴露能提高耐水性田j 。h u a n g 和s u n ( 2 0 0 0 ) 研究采用十二烷基硫酸钠s d s 和十二烷基苯磺酸钠s d b s 改性大豆分离蛋白的胶合 及耐水特性，发现对硬木和中等硬度术材来说。改性蛋白具有更高的剪切强度。对s d s 和 s d b s 效果的可能机理也作了研究t 2 3 1 z h o n g 和s u n 等人( 2 0 0 1 ) 研究s p i 应用于纤维薄纸 板的胶粘特性及加压条件、预压干燥时间和蛋白浓度对胶接强度的影响 2 4 】z h o n g ， s u n 等 ( 2 0 0 2 ) 研究应用于纤维板的盐酸胍改性大豆蛋白胶，剪切强度有所提高。但一些浸泡过的 胶合试样有开胶现象瞄1 z h o n g 和s u m 等人于2 0 0 3 年使用十二烷基硫酸钠( s d s ) 和盐酸胍 ( g u h c l ) 改性分离大豆蛋白( s p i ) ，研究用于纤维板的改性s p i 胶的性能州 2 0 0 2 年，美国能源部资助了一项由多家研究机构合作进行的庞大计划，目的在于改进蛋 白质的结构和功能组成，进而提高树脂的性能；改善胶粘剂对制板工艺的适应性( 如可分散性， 活性期。可混合性等) ，开发低成本的生产加工