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应用大豆蛋白制备耐水性木材胶黏剂

作　者: 顾皞
导　师: 高振华
学　校: 东北林业大学
专　业: 生物材料工程
关键词: 大豆蛋白胶黏剂强碱性降解共混共聚表征
分类号: TQ437
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

由于石油资源的日益匮乏,以及伴随着人类的环保意识的增强,寻找一种可再生资源在庞大的木材胶黏剂市场中替代传统三醛胶黏剂已受到国内外学者的关注。作为农作物的副产品,大豆蛋白曾经被用于制备木材胶黏剂,但耐水性差的缺点使其最终无法被广泛的应用。本研究采用强碱条件下对大豆蛋白(DSI)进行水解处理,破坏大豆蛋白的高级结构,以提高大豆蛋白胶的胶液浓度、改善胶接效果、同时降低产物的黏度。本实验通过调整反应时间、温度以及药剂加入量,对强碱性降解工艺进行了优化处理。结果表明在反应温度为90℃时最佳,且9%氢氧化钠加入量最为合适,降解时间为3.5h；通过GPC分析表明降解液化后的大豆蛋白分子量在3400左右,随着降解时间的提高每克豆粉能够消耗的甲醛也随之升高；由DSC测试显示水解大豆蛋白自身并无明显放热峰,所压制的胶合板的力学性能也显示出,DSI在热压过程中产生的交联反应虽然可以起到一定的黏接效果,但这种黏接无法与木材中的极性基团形成稳定的价键链接,所以无法单独作为胶黏剂使用。本研究利用降解大豆蛋白与乙二醛、UF树脂和MF树脂、PF树脂、苯酚-甲醛低聚物共混,与苯酚(P)、甲醛(F)共聚制得了木材用复合大豆蛋白胶黏剂。并采用DSC、TGA等手段,结合胶合板压制对胶黏剂进行表征。实验结果表明：过量碱的加入虽然可以降低DSI黏度,但降解后的分子量过低不利于胶黏剂力学强度的提高；降解大豆蛋白能够与乙二醛、UF树脂、MF树脂、PF树脂发生交联固化反应,可以明显改善胶黏剂的胶接性能,除与UF树脂共混外,其它各种降解大豆蛋白的共混或共聚胶黏剂的耐水性均有所提高；引入少量的乙二醛不能显著的改善胶黏剂力学及耐水性能；利用DSI与苯酚、甲醛共聚合所制备胶黏剂中所优化出的一种配方,虽然胶体表现出一定胶合强度,但对耐水性的改善明显不如直接与PF或P、F低聚物共混方法的改性效果明显。研究最后采用一种低分子量的PF树脂与DSI共聚制备出一种低黏度胶黏剂,并采用DSC和TGA评价这种胶黏剂制备刨花板的可行性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-20
  1.1 引言  8
  1.2 大豆蛋白的组成与结构  8-10
    1.2.1 大豆蛋白  8-10
    1.2.2 大豆分离蛋白  10
  1.3 国内外大豆蛋白胶黏剂的研究现状  10-17
    1.3.1 大豆蛋白的物理改性  11-12
    1.3.2 大豆蛋白的酸碱处理  12-13
    1.3.3 大豆蛋白的尿素改性  13-14
    1.3.4 大豆蛋白的树脂共混改性  14-15
    1.3.5 大豆蛋白的丙烯酸酯改性  15-16
    1.3.6 其他改性方法  16-17
  1.4 研究内容、意义及创新点  17-20
    1.4.1 研究的意义和主要内容  17-18
    1.4.2 研究的创新点  18-20
2 大豆蛋白降解液化的工艺优化及性能探究  20-32
  2.1 实验材料和方法  20
    2.1.1 实验材料及药品  20
    2.1.2 实验仪器及设备  20
  2.2 大豆蛋白的强碱降解  20-21
  2.3 性能测试方法  21-23
    2.3.1 强碱性降解大豆蛋白的分子量及分布(GPC)  21
    2.3.2 强碱性降解大豆蛋白的甲醛反应能力  21-22
    2.3.3 固体含量的测定  22
    2.3.4 黏度的测定  22
    2.3.5 pH值测定  22
    2.3.6 DSC分析  22-23
  2.4 实验结果与分析  23-31
    2.4.1 降解时间的影响  23-26
    2.4.2 尿素加入量影响  26-27
    2.4.3 不同碱用量对降解大豆蛋白共混胶黏剂的性能影响  27-28
    2.4.4 降解时间的再优化  28-31
  2.5 本章小结  31-32
3 利用降解大豆蛋白制备木材胶接用共混胶黏剂  32-42
  3.1 实验材料和方法  32
    3.1.1 实验主要材料和药品  32
    3.1.2 实验仪器及设备  32
  3.2 降解大豆蛋白共混胶黏剂的制备  32-34
  3.3 降解大豆蛋白共混胶黏剂的表征  34-37
    3.3.1 共混胶黏剂的固化特性研究  34
    3.3.2 胶合板压制  34-35
    3.3.3 胶合强度的检测  35-36
    3.3.4 甲醛释放量测定  36-37
  3.4 结果与讨论  37-41
  3.5 本章小结  41-42
4 降解大豆蛋白共聚合改性探究  42-49
  4.1 实验材料和方法  42
    4.1.1 实验材料及药品  42
    4.1.2 实验仪器及设备  42
  4.2 降解大豆蛋白-苯酚-甲醛共聚合树脂的制备  42-44
    4.2.1 降解大豆蛋白-苯酚-甲醛共聚合树脂的表征  44
  4.3 结果与讨论  44-48
  4.4 本章小结  48-49
结论  49-50
参考文献  50-53
攻读学位期间发表的学术论文  53-54
致谢  54-55

应用大豆蛋白制备耐水性木材胶黏剂

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