生化改性大豆蛋白膠黏劑的研制及應(yīng)用研究.pdf

1、大豆蛋白膠黏劑作為一種最典型的生物類膠黏劑,已經(jīng)被陸陸續(xù)續(xù)地研究了一個世紀(jì),但由于其存在著生物類膠黏劑所通有的缺陷,如膠合強(qiáng)度低、易腐敗變質(zhì)、粘度大、存儲期短、耐水性差等,使得人們一度失去了對大豆蛋白膠黏劑的研究熱情,而轉(zhuǎn)向去開發(fā)或改良性能相對優(yōu)良的有機(jī)合成類膠黏劑。然而,由于人們生活水平不斷的提高,環(huán)保意識逐步的增強(qiáng),作為用戶的他們,不單單只是追求看得到的產(chǎn)品質(zhì)量,并且也越來越關(guān)注其所使用的產(chǎn)品是否會對其身體健康和居住環(huán)境造成危害。不

2、僅如此,各國政府也意識到了甲醛和有機(jī)揮發(fā)物的危害,紛紛組織制定或修訂了一系列針對膠黏劑產(chǎn)品的強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn),用來保障國民的健康和良好的居住環(huán)境。所以,開發(fā)低甲醛的有機(jī)合成類膠黏劑,甚至是零甲醛的生物類環(huán)保膠黏劑,成為了我們的研究重點。但就長遠(yuǎn)來看,由于石油資源的有限性和不可再生性,從而以石油資源為原料的有機(jī)合成類膠黏劑存在著局限性和不可持續(xù)性,所以開發(fā)出一種或幾種生物類環(huán)保膠黏劑也就成為了必然,目前,以大豆蛋白膠黏劑為代表的生物類膠黏劑

3、的研究正在如火如荼的進(jìn)行中。
　　本研究主要是以大豆提取完豆油后的副產(chǎn)品豆粕為主要原料,通過對豆粕中的大豆蛋白質(zhì)進(jìn)行生物改性以及化學(xué)交聯(lián)改性處理后,制備出一種環(huán)保大豆蛋白膠黏劑,并對其在竹地板上的應(yīng)用進(jìn)行了研究分析。在大豆蛋白膠黏劑的研制過程中,應(yīng)用紅外光譜分析法分析了不同改性方法對大豆蛋白質(zhì)化學(xué)結(jié)構(gòu)的影響;研究了胃蛋白酶水解大豆蛋白的工藝方法,制備出了適用于大豆蛋白膠黏劑制備用的大豆蛋白水解液;研究了聚乙烯醇化學(xué)交聯(lián)改性處理大豆

4、蛋白的最佳工藝條件,以及利用大豆蛋白膠黏劑制備竹地板的最佳熱壓工藝。具體研究結(jié)論如下:
　　(1)熱改性不會對大豆蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)造成影響,但會使大豆蛋白的溶解度降低。大豆蛋白在受熱時會發(fā)生熱變性,并且可能發(fā)生了締合作用,使得大豆蛋白溶液粘度升高;酶改性會在一定程度上水解肽鏈中的肽鍵或酰胺鍵,增加肽鏈分子內(nèi)或分子間交聯(lián)或連接其他特殊功能基團(tuán),并且水解后生成的部分小分子已經(jīng)發(fā)生了交聯(lián);酸改性會部分水解肽鍵,但這種改性對肽鏈的影響不大

5、,并且水解出來的小分子沒有出現(xiàn)交聯(lián)的跡象,另外酸還會對大豆球蛋白進(jìn)行解離,致使改性后的豆粕溶液的粘度大幅降低;堿改性會大程度地水解肽鍵或酰胺鍵,使得多肽鏈上大量的極性基團(tuán)暴露出來,水解出來的小分子會發(fā)生交聯(lián)反應(yīng),生成分子量更大的分子,使溶液的粘度急劇升高。
　　(2)胃蛋白酶水解豆粕溶液的最佳工藝條件是溫度37℃,pH1.8。較高底物濃度的豆粕溶液在此條件下水解時,水解度會隨著酶添加量的增加以及時間的延長而升高;豆粕經(jīng)濕熱處理后,

6、大豆蛋白會暴露出更多的酶作用點,可以加速酶反應(yīng),從而有利于水解反應(yīng)的進(jìn)行,提高水解度;20％豆粕溶液在90℃下預(yù)熱處理10min后,在水解工藝為溫度37℃、pH1.8、酶添加量14000Ug-1,水解時間3h時,水解度為23.4%,這時的大豆蛋白水解液中多肽混合物的分子量大都在1000D,疏水性基團(tuán)也暴露得最多,適宜與其它化學(xué)藥劑發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)而制備出耐水性能較好的大豆蛋白膠黏劑。
　　(3)經(jīng)生化改性的大豆蛋白膠黏劑的性能能夠得到

7、明顯的提升,化學(xué)交聯(lián)改性的最佳工藝為:聚乙烯醇18%、十二烷基苯磺酸鈉4%、亞硫酸鈉3%、甘油15%,此時改性豆膠的粘度為61605mpa·s,干狀剪切強(qiáng)度為1.81MPa,濕狀剪切強(qiáng)度為0.97MPa,達(dá)到了GB/T17657-1999《人造板及飾面人造板理化性能試驗方法》中Ⅱ類膠合板的國家標(biāo)準(zhǔn)。改性豆膠的固化溫度在100℃~150℃之間,大豆蛋白質(zhì)分子與聚乙烯醇分子發(fā)生了交聯(lián)反應(yīng),并且改性豆膠中的親水性基團(tuán)含量明顯減少,豆膠的耐水性