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基本信息

項(xiàng)目名稱：
無甲醛環(huán)氧樹脂改性大豆基膠粘劑
小類：
能源化工
簡(jiǎn)介：
本作品首先用表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉對(duì)大豆分離蛋白進(jìn)行活化處理，改善大豆蛋白的耐水性和其中多肽鏈的伸展性，接下來采用馬來酸酐對(duì)大豆蛋白進(jìn)行接枝改性，再利用環(huán)氧樹脂對(duì)表面活化及接枝的大豆分離蛋白進(jìn)行改性，制備出耐水膠合強(qiáng)度達(dá)到國(guó)標(biāo)GB9846.12中規(guī)定的Ⅱ類膠合板（耐水膠合強(qiáng)度大于0.7MPa）要求的大豆膠粘劑，為制備環(huán)保型的木質(zhì)材料（膠合板、纖維板、刨花板等）提供了一種新型的木材膠粘劑。
詳細(xì)介紹：
本作品首先用十二烷基苯磺酸鈉（SDBS）改性大豆分離蛋白(SPI)，采用四因素三水平正交試驗(yàn)表安排實(shí)驗(yàn)，研究了SPI的量、SDBS的量、反應(yīng)時(shí)間以及反應(yīng)溫度對(duì)膠粘劑膠合性能的影響，確定了最佳配方工藝為:SPI用量為15g,SDBS用量為2.5wt%(相對(duì)于SPI)、反應(yīng)溫度為20°C，反應(yīng)時(shí)間為5h。采用四因素三水平正交試驗(yàn)表安排實(shí)驗(yàn)，研究了熱壓溫度、熱壓壓力、熱壓時(shí)間以及雙面涂膠量對(duì)膠粘劑膠合性能的影響，熱壓工藝最佳條件為：熱壓溫度為160°C，熱壓壓力為1.5MPa,熱壓時(shí)間為200s/mm，雙面涂膠量500g/m2。熱學(xué)性能分析可知：SDBS的濃度越大，膠粘劑變性溫度和焓值就越低。紅外光譜分析可知：由于表面活性劑的作用，蛋白質(zhì)中大量的非極性基團(tuán)得以外露。 然后采用環(huán)氧樹脂與SPI共混改性制備無甲醛環(huán)氧樹脂改性大豆基膠粘劑，用四因素三水平正交試驗(yàn)表安排實(shí)驗(yàn)，探討SPI、十二烷基苯磺酸鈉、順丁烯二酸酐（MA）以及環(huán)氧樹脂等用量對(duì)膠粘劑膠合性能的影響。確定最優(yōu)工藝條件為:SPI用量為15g,SDBS用量為2.5wt%(相對(duì)于SPI)、順丁烯二酸酐為1.5g，環(huán)氧樹脂為25g。紅外光譜分析和熱學(xué)性能分析可知SPI和環(huán)氧樹脂之間發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。 本作品制備的膠粘劑的耐水膠合強(qiáng)度可以達(dá)到國(guó)標(biāo)GB9846.12中規(guī)定的Ⅱ類膠合板（耐水膠合強(qiáng)度需大于0.7MPa）的要求，可作為環(huán)保產(chǎn)品應(yīng)用于膠合板、纖維板、刨花板等的制造。

作品專業(yè)信息

設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)

1.目的及基本思路： 采用來源廣泛、可再生的大豆蛋白為原料，從大豆蛋白膠粘劑耐水性能和膠合性能有待提高的角度出發(fā)，制備無甲醛環(huán)氧樹脂改性大豆基膠粘劑。 2.創(chuàng)新點(diǎn): 1）從大豆蛋白的特性出發(fā)，避免使用甲醛、苯酚等有毒試劑，對(duì)大豆基膠粘劑進(jìn)行物理、化學(xué)改性處理，通過改善配方、改進(jìn)施膠工藝等方法來實(shí)現(xiàn)提高大豆基膠粘劑的膠結(jié)強(qiáng)度和耐水性能目標(biāo)，制備了無甲醛的大豆基木材膠粘劑。 2）充分利用差示掃描量熱儀、紅外光譜儀器分析的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，從熱學(xué)性能和結(jié)構(gòu)性能方面表征各改性樣品活性基團(tuán)與化學(xué)鍵的變化，從分子結(jié)構(gòu)、化學(xué)鍵變化等角度解析提高改性大豆基膠粘劑耐水性的化學(xué)機(jī)理，并以此指導(dǎo)改性方法，為提高大豆基木材膠粘劑的耐水性能和粘接強(qiáng)度提供科學(xué)的理論依據(jù)，具有十分重要的意義和應(yīng)用價(jià)值。 3）所制備的大豆基膠粘劑耐水膠合性能優(yōu)良，能夠滿足工業(yè)生產(chǎn)膠合板等的性能要求，因此有利于實(shí)際應(yīng)用。 3.技術(shù)關(guān)鍵： 1)通過表面活性劑以及固化劑的處理，使得環(huán)氧樹脂和大豆蛋白得以有效結(jié)合，從而達(dá)到改性的目的。 2)使用恰當(dāng)?shù)臒釅汗に嚕涸诖_保膠合性能的同時(shí)，降低施膠成本。 4.主要技術(shù)指標(biāo)： 研制出的新型無甲醛的木材膠粘劑，可以使得制備的楊木膠合板耐水性能和膠合強(qiáng)度都達(dá)到GB 9846.12-1988中有關(guān)Ⅱ類膠合板的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

科學(xué)性、先進(jìn)性

1.無甲醛環(huán)保膠粘劑：以可再生資源---大豆蛋白為原料，選用水相作為溶劑，選用改性劑、環(huán)氧樹脂與大豆蛋白進(jìn)行改性的同時(shí)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而制備出耐水性能和膠合強(qiáng)度都很高的大豆蛋白基膠粘劑。此膠粘劑不會(huì)揮發(fā)甲醛,苯酚等有害物質(zhì)。 2.耐水性和膠合強(qiáng)度均提高：制備出耐水性能和膠合強(qiáng)度等技術(shù)指標(biāo)都達(dá)到國(guó)家Ⅱ類膠合板標(biāo)準(zhǔn)要求的大豆蛋白基膠粘劑。 3.擴(kuò)展了大豆蛋白的使用前景：得到了大豆蛋白的深加工產(chǎn)品，提高了大豆蛋白的附加值。 4.適用面廣：膠粘劑可以應(yīng)用于木材膠合板、刨花板、纖維板等領(lǐng)域。 5.先進(jìn)的儀器分析手段揭示改性機(jī)理：通過差示掃描量熱儀、紅外光譜分析，從熱學(xué)性能和結(jié)構(gòu)性能表征改性過程中各階段樣品活性基團(tuán)與化學(xué)鍵的變化，從分子結(jié)構(gòu)、化學(xué)鍵變化等角度解析提高改性大豆基膠粘劑耐水性的化學(xué)機(jī)理，并以此指導(dǎo)改性方法，為提高大豆基木材膠粘劑的耐水性能和粘接強(qiáng)度提供科學(xué)的理論依據(jù)，具有十分重要的意義和應(yīng)用價(jià)值。

獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果

無

作品所處階段

■中試階段 詳見附件。

技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式

作品已經(jīng)與與南京大廠潤(rùn)滑油經(jīng)濟(jì)有限公司簽訂了中試合同。詳見附件。

作品可展示的形式

■實(shí)物、產(chǎn)品 ■現(xiàn)場(chǎng)演示■圖片■樣品

使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)

1.技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)：膠粘劑在制備和使用的過程中，不會(huì)揮發(fā)苯酚、甲醛等有毒有害氣體。 2.產(chǎn)品適用范圍：該大豆膠可以作為木材膠粘劑廣泛應(yīng)用于膠合板、刨花板、纖維板等領(lǐng)域。 3.技術(shù)性能：制備的楊木膠合板耐水性能和膠合強(qiáng)度都達(dá)到GB9846.12 -1988中國(guó)家Ⅱ類膠合板標(biāo)準(zhǔn)。 4.市場(chǎng)分析和經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)：在不考慮其他費(fèi)用（能耗、儀器折舊費(fèi)等）的條件下，粗略估算兩類大豆基膠粘劑的原料成本。當(dāng)不添加順丁烯二酸酐和環(huán)氧樹脂時(shí)，大豆基膠粘劑的單價(jià)為1823元/噸，環(huán)氧樹脂量占膠粘劑總量13.0%時(shí)，大豆基膠粘劑的單價(jià)為5335.8元/噸。目前用于木材行業(yè)生產(chǎn)的無醛膠粘劑主要為異氰酸酯、聚氨酯等，其價(jià)格較高。以異氰酸酯膠粘劑為例，每噸價(jià)格在2萬元左右。目前使用的普通脲醛樹脂膠價(jià)格在2500元/噸左右，酚醛樹脂膠價(jià)格在3500/噸左右，從環(huán)保與經(jīng)濟(jì)效益兩方面綜合考慮，本產(chǎn)品在性能達(dá)到的同類膠中，具有比較突出的優(yōu)勢(shì)——環(huán)保，價(jià)格相對(duì)適中。

同類課題研究水平概述

隨著資源的漸趨枯竭和人類對(duì)環(huán)境惡化的日益關(guān)注, 新興的生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)正在全球范圍內(nèi)蓬勃興起。我國(guó)已頒布實(shí)施的國(guó)家中長(zhǎng)期科技發(fā)展規(guī)劃(2005-2020)中， “農(nóng)林生物質(zhì)工程”被列為重大專項(xiàng)。其中，將大宗農(nóng)產(chǎn)品等可再生資源轉(zhuǎn)化為高附加值的環(huán)境友好型生物材料和化工產(chǎn)品替代品是具有長(zhǎng)遠(yuǎn)戰(zhàn)略意義的研究課題 。 大豆基膠粘劑的研究始于1923年，由于以石化產(chǎn)品為原料的合成樹脂膠粘劑具有更好的粘接性能和耐水性能，故大豆基膠粘劑逐漸被取代。近年來，隨著膠粘劑市場(chǎng)的不斷擴(kuò)大，全球石油資源的有限性和環(huán)境污染等問題逐漸引起人們的重視；而合成樹脂膠粘劑因含有甲醛、苯酚等有毒物質(zhì)，在生產(chǎn)、運(yùn)輸和使用過程中會(huì)對(duì)環(huán)境和人體健康造成極大的危害。因此，膠粘劑行業(yè)必須考慮使用可再生的、環(huán)境友好型膠粘劑。由此使得對(duì)環(huán)境無害而又可再生的植物蛋白膠粘劑日益受到人們的重視和青睞。由于大豆蛋白(SPI)具有原料來源廣、可再生性強(qiáng)、反應(yīng)活性高等特點(diǎn)，所以植物蛋白膠粘劑的研究主要集中在大豆蛋白方面。相應(yīng)地，一些大豆基膠粘劑的表征方法也隨之產(chǎn)生，為人們充分研究和應(yīng)用大豆基膠粘劑提供了較好的條件。 針對(duì)大豆基膠粘劑的粘結(jié)強(qiáng)度和耐水性有待提高的特點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外的研究也越來越多。目前對(duì)于大豆蛋白基木材膠粘劑的改性主要有三個(gè)方面：改性劑處理、接枝改性、共混改性。如: 張亞慧通過添加甲醛、苯酚的方式提高大豆膠的性能；賀宏彬等以尿素和亞硫酸鈉改性大豆蛋白，并與醋酸乙烯酯等復(fù)合單體在過硫酸銨引發(fā)下進(jìn)行接枝共聚，制得的醋酸乙烯酯-大豆蛋白接枝共聚乳液膠粘劑；王偉宏等研究了在化學(xué)改性豆膠中加入酚醛樹脂(PF)交聯(lián)劑后，如何提高膠合板強(qiáng)度的問題。 本作品在分析現(xiàn)有大豆膠粘劑性能不足的前基礎(chǔ)上，率先利用改性劑處理和共混改性協(xié)同處理SPI的手段，對(duì)大豆蛋白進(jìn)行改性。制得的膠粘劑的耐水膠合強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過國(guó)標(biāo)GB9846.12中Ⅱ類膠合板耐水膠合強(qiáng)度大于0.7MPa的要求，提高大豆基膠粘劑的防腐性能；并通過分析大豆膠的熱學(xué)性能、結(jié)構(gòu)性能初步探討了SPI的膠粘機(jī)理。
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