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本研究中的环境友好型大豆蛋白基木材胶黏剂环保、无毒,具有广阔的市场前景。实验选用带有保护基的羟脯氨酸作为交联剂,引起疏水性基团的暴露程度增加,同时羟脯氨酸引入大量羟基基团,使得胶粘剂与木材分子之间氢键作用得到增强,从而进一步提高耐水能力。
主要的研究过程分为三个阶段分别为:
第一阶段碱改性;
第二阶段尿素改性;
第三阶段羟脯氨酸接枝改性以及联合改性。
将各个阶段的大豆胶水黏合木材并按国标进行力学测试,比较剪切力和耐水性。
密度的大小对不同的改性大豆蛋白粘合剂的粘接强度的影响没有造成必然的规律,也就是说大豆蛋白质粘合剂的密度对胶合强度的影响不大。蛋白质溶液的黏度会决定着大豆蛋白在木材上的性能。改性后尿素可使SPI溶液的黏度降低,从而增加其流动性。尿素磷酸化相结合可使得大豆分离蛋白溶液的粘度有很大提高,而pH值影响不是十分明显。
使用羟脯氨酸接枝的修饰方法可以有效地改善大豆分离蛋白的粘接性能与耐水性能。对于制备过程和应用操作来说,不挥发固含物含量为14%是最佳的值。热压温度与热压时间对与木材的剪切强度来说是很重要的影响因素。过高的温度(>120℃)以及过长的时间(>6min)对于固化来说是十分不利的。所以,最好的热压条件为120℃、6min。加入谷朊粉可以提高Hyp-SPI的粘合强度,改变Hyp-SPI的反应条件对粘合强度和耐水性有很大影响。Hyp-SPI粘合强度总体优于市售两种粘合剂——白乳胶和哥俩好。
用红外光谱(FTIR)以及热重(TG)方法分析,我们得到了各种改性之后大豆蛋白胶样品中活性基团的变化,明确了改性大豆基胶粘剂耐水以及剪切强度得到改善的机理。羟脯氨酸接枝可以增加大豆分离蛋白表面羟基含量,从而更多地与木材分子之间形成氢键。Hyp-SPI/ASPI残基中的各种分子内与肽链残基之间的缠绕连接,最终形成了坚实牢固的三维网状结构。Hyp-SPI的各种基团和木材分子之间形成各种氢键。