尿素(U)-乙二醛(G)-壳聚糖(CS)-大豆蛋白共缩聚树脂木材胶黏剂的制备与应用

本发明涉及木材胶黏剂，具体涉及一种尿素(u)-乙二醛(g)-壳聚糖(cs)-大豆蛋白共缩聚树脂木材胶黏剂的制备与应用。

背景技术：

1、在今日健康、绿色、可持续发展理念的倡导下，新型低毒、无毒胶黏剂发展成为业内热点,以大豆蛋白基胶黏剂为代表的生物质胶黏剂受到关注。大豆蛋白中含有18种氨基酸，不同的氨基酸含有不同活性官能团，这些官能团存在与其他化学试剂反应交联的可能，通过改性可以在一定程度上改进单纯大豆蛋白胶黏剂胶接强度低、耐水性差等系列问题。

2、现有技术有利用氨基树脂、酚醛树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、烯类高聚物等对大豆蛋白胶黏剂进行共混改性，在一定程度上有效改进原胶黏剂的性能，具体的如：

3、gao等(gao q,shi s q,zhang s,et al.soybean meal-based adhesiveenhanced by muf resin[j].journal ofapplied polymer science,2012,125(5):3676-3681.)以豆粕粉、聚乙二醇(peg)、氢氧化钠(naoh)和三聚氰胺-脲醛树脂(muf)为原料，配制了豆粕/muf树脂胶黏剂,胶合板的湿剪切强度提高到0.95mpa，达到了国家标准(gb/t9846-2015)对ⅱ类胶合板的要求；并测定了豆粕/muf树脂胶黏剂胶合胶合板的甲醛释放量为0.28mg/l。

4、wu等(wu z,xi x,lei h,et al.study on soy-based adhesives enhanced byphenol formaldehyde cross-linker[j].polymers,2019,11(2):365.)选用羟甲基含量高于普通酚醛树脂的羟甲基苯酚(hpf)和谷氨酸(ga)作为模型化合物，研究酚醛树脂对大豆胶黏剂的改性机理，结果表明，添加hpf的大豆蛋白胶黏剂的湿剪切强度均达到国标(gb/t9846-2015)对ⅱ类胶合板的要求，远大于未添加hpf的纯大豆蛋白胶黏剂。

5、但现有技术均存在不足之处：

6、原料方面：上述方法改性的大豆蛋白胶黏剂主要以甲醛、苯酚等原料合成氨醛树脂、酚醛树脂，再与大豆蛋白进行反应改性，所制得的胶合板，仍然存在甲醛、苯酚等有毒气体释放危害人体健康。

7、工艺方面：在大多数利用改性剂提升大豆蛋白胶黏剂综合性能工业化生产过程中，需要用到十分严格的防护设备与安全设施来保障生产者、周围环境的安全，生产方法流程都需进行较为繁琐的检查监督，生产效率有待进一步提升。

8、成本方面：除去存在甲醛、苯酚等有害气体释放的大豆胶合板外，市面上还有部分以hpf、pmdi等环氧树脂、聚氨酯类作为改性剂来提升大豆蛋白胶黏剂综合性能，但这类改性方法制备成本较高。

9、性能方面：上述方法所制得的大豆蛋白基胶黏剂综合性较好，但正是由于存在原料、工艺、成本等方面的诸多缺点，导致其难以符合高质量发展大环境下的绿色生态经济理念。

技术实现思路

1、本发明的主要目的是提出一种尿素(u)-乙二醛(g)-壳聚糖(cs)-大豆蛋白共缩聚树脂木材胶黏剂的制备，以解决背景技术中存在的问题。

2、为实现以上目的，本发明提供以下技术方案：

3、参考图1，改性大豆蛋白胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：

4、(1)ug树脂的制备

5、按照摩尔比g/u＝2.0:1，将乙二醛溶液与尿素搅拌反应，得到ug树脂；

6、(2)ug/cs树脂的制备

7、按照质量比0.1～0.5:10将壳聚糖和蒸馏水混合，滴加乙酸同时搅拌至壳聚糖完全溶解，加入ug树脂搅拌获得ug/cs树脂；

8、(3)ug/cs树脂改性大豆蛋白胶黏剂的制备

9、按照质量比30:100：50依次取大豆分离蛋白粉、蒸馏水和ug/cs树脂，先将大豆分离蛋白粉、蒸馏水混合搅拌均匀，然后再加入ug/cs树脂搅拌获得改性大豆蛋白胶黏剂。

10、进一步的，上述各步骤，反应条件为：70℃，恒温反应20min～60min。

11、优选的，步骤(1)中，反应条件为：70℃，ph至6-7，恒温反应60min。

12、优选的，步骤(2)中，反应条件为：70℃，恒温反应30min。

13、优选的，步骤(3)中，反应条件为：70℃，恒温反应20min。

14、进一步的，上述任一所述的制备方法获得的改性大豆蛋白胶黏剂在胶合板制备中的应用。

15、本发明达到的技术效果：

16、(1)本发明的方法以氨基化合物(尿素)为与醛基化合物(乙二醛)合成初期链状聚合物，再将此聚合物与处理后的壳聚糖溶液进行交联，得到一种网状交联结构，最后再加入大豆蛋白溶液，通过物理/化学交联进一步提升大豆蛋白胶的分离交联密度，所用乙二醛本身具有低毒、无甲醛释放特性，壳聚糖也来自于天然原料，因此本发明所述大豆蛋白基胶黏剂是一种零甲醛释放的生物质类木材胶黏剂，可用于enf级板材的生产。

17、(2)本发明利用尿素-乙二醛-壳聚糖制备ug/cs树脂，并与大豆蛋白溶液混合制备出具有致密交联网络的大豆蛋白胶，显著提高了豆胶胶合强度，最终实现国标gb/t 9846-2015《普通胶合板》ⅰ类生产人造板的目标(干剪强度达到2.89mpa；冷水24h湿强/mpa达到2.14mpa；热水3h湿强/mpa达到1.47mpa；沸水3h湿强/mpa达到1.21mpa)。

18、(3)本发明的方法操作简单，利用常规树脂的合成装置(如常规反应容器、冷凝装置、加热搅拌设备等)和现有人造板生产设备(如常规热压机、木材加工锯机等)，按照上述流程进行生产工即可制的对应树脂胶黏剂及人造板材。

19、(4)采用本发明方法制备的大豆蛋白基胶黏剂制造的人造板，具有媲美甲醛系列树脂人造板的物理力学性能。

技术特征：

1.改性大豆蛋白胶黏剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，各步骤，反应条件为：70℃，恒温反应20min～60min。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，反应条件为：70℃，ph至6-7，恒温反应60min。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，反应条件为：70℃，恒温反应30min。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，反应条件为：70℃，恒温反应20min。

6.根据权利要求1-5任一所述的制备方法获得的改性大豆蛋白胶黏剂在胶合板制备中的应用。

技术总结本发明涉及木材胶黏剂技术领域，具体公开一种尿素(U)‑乙二醛(G)‑壳聚糖(CS)‑大豆蛋白共缩聚树脂木材胶黏剂的制备与应用，改性大豆蛋白胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：UG树脂的制备按照摩尔比G/U＝2.0:1，将乙二醛溶液与尿素搅拌反应，得到UG树脂；UG/CS树脂制备，按照质量比0.1～0.5:10将壳聚糖和蒸馏水混合，滴加乙酸同时搅拌至壳聚糖完全溶解，加入UG树脂搅拌获得UG/CS树脂；UG/CS树脂改性大豆蛋白胶黏剂的制备，按照质量比30:100:50依次取大豆分离蛋白粉、蒸馏水和UG/CS树脂，先将大豆分离蛋白粉、蒸馏水混合搅拌均匀，然后再加入UG/CS树脂搅拌获得大豆蛋白胶黏剂，本发明制备的胶黏剂属于无甲醛添加环保生物质胶黏剂，原料成本低，产品可用于人造板的工业化生产。技术研发人员：邓书端,杨舜尧,李向红,杜官本受保护的技术使用者：西南林业大学技术研发日：技术公布日：2024/6/18