氨基酸增强大豆蛋白胶黏剂及作用机制研究

来源 :南京林业大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:wang1224
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公众环保意识的提高、以及不可再生资源日益减少对于人造板行业的环保性提出了更高的要求,生物基环保型胶黏剂成为人们研究的重点,其中,大豆蛋白胶黏剂具有来源广泛、无甲醛污染、可再生和易降解等优异性能,能有效的替代醛类胶黏剂的使用。但是,未改性的大豆蛋白胶黏剂在力学性能、耐水性等方面性能较差,需要对其进行处理或改性,才能满足人造板的工业需要。提高胶黏剂对板材的胶合性能,主要从提高胶黏剂本身内聚力、加强胶黏剂和板材的界面结合力两个方向进行,而交联改性是目前改性大豆蛋白胶黏剂最有效的方法,为此,本研究以甘油环氧树脂作为改性剂,氨基酸作为大豆蛋白胶黏剂和板材界面结合的增强剂,通过红外光谱仪、万能力学试验机、热重分析仪和电子显微镜等表征手段,研究了氨基酸和甘油环氧树脂对大豆蛋白胶黏剂的力学性能、耐水性能和界面微观形貌等的影响,得到主要结论如下:(1)以甘油环氧树脂为交联剂来改性大豆分离蛋白制备了大豆蛋白基薄膜。用甘油环氧树脂来部分替代甘油,既能减少甘油的添加量,又能提高大豆分离蛋白膜的拉伸强度和耐水性。力学实验结果表明:当甘油环氧树脂和甘油的添加量均为大豆分离蛋白质量的25%时,大豆蛋白基薄膜的韧性最佳,拉伸模量和拉伸强度分别为42.5 MPa和9.2 MPa,与未处理的大豆蛋白基薄膜(28.1 MPa和4.1 MPa)相比,拉伸模量、拉伸强度分别增加了50%和130%,而断裂伸长率从320.3%降低到265.2%。当甘油环氧树脂和甘油的添加量分别为大豆分离蛋白质量的45%和5%时,大豆蛋白基薄膜的拉伸强度达到最大值11.2 MPa,与未改性的大豆蛋白基薄膜相比,增加了180%。(2)选择赖氨酸、谷氨酸、丝氨酸和亮氨酸作为大豆蛋白中氨基酸的代表,研究四种氨基酸和甘油环氧树脂发生反应所需的条件,以及制成薄膜的难易程度。研究表明:当温度为70℃,加热时间为1 h,赖氨酸和甘油环氧树脂的摩尔比为1:0.75时,制备的薄膜的拉伸性能最佳,拉伸模量、拉伸强度和断裂伸长率分别为7.83MPa、1.78MPa和75.32%,煮沸条件下赖氨酸膜的拉伸性能与70℃时无明显变化。谷氨酸和甘油环氧树脂只有在煮沸条件下才能制成薄膜,当加热时间为1 h,谷氨酸和甘油环氧树脂的摩尔比为1:1时制成的薄膜的拉伸性能最佳,拉伸模量、拉伸强度和断裂伸长率分别为60.58 MPa、2.85 MPa和17.33%。结果显示,用谷氨酸和甘油环氧树脂制成的薄膜的耐水性差,放在空气中10min之后薄膜就会部分溶解成粘稠的液体。丝氨酸和亮氨酸在温度达到煮沸,加热时长2 h时,所选取的配比下均无法成膜。(3)用赖氨酸、大豆分离蛋白和甘油环氧树脂混合制备大豆蛋白胶黏剂来胶接杨木单板制备胶合板,工艺条件为热压温度为120℃,施胶量为200 g/m~2,压力为1.0 MPa,热压时间为300 s。实验结果表明:当用未改性的大豆蛋白胶黏剂制备胶合板时,湿剪切强度为0.64 MPa。在赖氨酸和大豆分离蛋白质量总和一定时,当甘油环氧树脂、赖氨酸的质量均为总量的9%时,所制备的胶合板的湿剪切强度达到最大值1.22 MPa,与只添加甘油环氧树脂对大豆蛋白胶黏剂改性相比(0.94 MPa),胶合板的湿剪切强度得到明显的提高。
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