生物质转化新型无甲醛木材胶粘剂研究.pdf

申请学位级别:—监—±一博士学位论文学位授予单位和日期:—』丑旦』蔓丁!!!5胬鹩鉏螸』替辩委员会主席嗄—真召晟一一生物质转化新型无甲醛木材胶粘剂研究专业名称:—鱼巍!霯论文答辩日捌:—垫盟生—且瞣刘玉环匾控生熬攫亘昌基堂坐盘叠坐堂睦带导张帅姓名:论文提交日期:垫逝兰臁5评阅人六年六月、
摘要本研究以深化对大豆球蛋白和淀粉两类生物质的理化性质的研究入手,在绿色化学理念和现代木材胶合理论的指导下,创新出了大豆球蛋白和淀粉变性的新方法。分别建立了以低温豆粕为主要原料开发耐水性大豆基无甲醛木材胶粘剂,和以玉米淀粉为主要原料开发耐候性淀粉基无甲醛木材胶粘剂的新方法。退晕藜兹┐蠖够静慕赫臣裂芯本研究发现传统豆胶制各工艺中加碱量过大,残碱对大豆蛋白的碱性降解严重是造成豆胶耐水性差,使用期短,防腐难度大以及强碱性豆胶引起木材碱伤的核心问题。提出了把豆粕变性阶段和均质阶段分两步进行的豆胶生产新工艺,使大豆蛋白变性要求的强碱性与大豆蛋白多肽链的保护以及豆胶防腐要求的近中性条件得到了有机统一。实现了在完全不依赖甲醛、异氰酸酯、环氧化合物以及其他合成树脂的条件下成功制各耐水性大豆基无甲醛木材胶粘剂的目标。阐明低剂量高强度的碱变性技术对大豆蛋白的变性作用规律:系统研究了碱对大豆蛋白的变性效果及其关键性影响因素,以及残碱对豆胶性能的影响。碱的变性作用使大豆球蛋白解聚,表现为粘度的提高、以及活性巯基数量的增加。碱的另一个作用是引起大豆蛋白中游离氨基的分解脱氢,以及肽键的碱性水解,豆胶残余碱量越大、这种不良影响也越大。,加碱量控制在%之间时有利于稳定豆胶的耐水性胶接性能。脲与碱配合使大豆蛋白变性更彻底,表现为在同等加碱量的情况下,配合使用%的脲使豆胶粘度显著增大;加碱量在—%的范围内,配合使用脲能显著提高活性巯基的数量。,但这种脲酶活性在豆胶储藏过程中不可逆地衰退。ヒ陨系募畋湫栽虻致豆胶脲酶活性的完全丧失。当加碱量为ィ逵昧拷橛%一%涫保能显著提高豆胶的耐水性胶合强度。发现新型高效工业防腐剂诙菇悍栏械闹匾<壑担约疤岣連使用效果的系列相关因素。通过调节豆胶的为微酸性,。已筛选出具有显著的协同增效作用的豆胶防腐剂组合。采用防腐剂多组分复合防腐增效技术阻断微生物耐药性形成途径,配合一定的冷藏条件将使大豆基木材胶粘剂的储藏期更进一步延长。
通过四因素二次正交回归试验建立了影响豆胶性能与豆胶生产四个主要工艺参数之间关系的数学模型。模型预测耐水性豆胶制备优化工艺参数为液比逵攵蛊傻闹亓勘任.,与豆粕的干重比为,成品豆胶中所含邻苯二酚与水分的重量比为唬菇旱哪退越汉锨慷>验证试验表明该工艺方案制备的豆胶耐水性胶合强度达到。大豆球蛋白具有制备耐水性无甲醛木材胶粘剂的化学结构方面的潜力。依靠理论与技术的创新,本研究实现了在完全不依赖甲醛、苯酚、异氰酸酯、环氧树脂或其它合成树脂的前提下,仅利用少量无公害的化工助剂实现了豆胶耐水性的突破,所制各的大豆基木材胶粘剂通过了国标类板用胶的物理力学指标要求。新产品具备了在广泛的领域内替代脲醛树脂的潜力,具备了产业化的潜力。秃蛐缘矸刍静慕赫臣裂芯本项研究针对现有的淀粉基木材胶粘剂开发存在生产工艺复杂、成本高、环境污染重,以及对有害的甲醛、苯酚、异氰酸酯、环氧树脂或其它合成树脂依赖性较大的特点。提出了采用激活淀粉自身化学反应活性、利用淀粉高分子聚合物的特性开发高性能淀粉基木材胶粘剂的新思路。为了改变淀粉湿法变性效率低、产生废水多的问题,创新使用了淀粉硫酸固相氧化法制各氧化变性淀粉;氧化变性淀粉高沸点多元醇常压液化制备淀粉基高活性多元醇,有效地替代了使用昂贵的环碳酸酯类直接液化淀粉制备高活性淀粉基多元醇的方法:以及利用淀粉基高活性多元醇和多元有机酸低度酯化交联制备新型聚酯型木材胶粘剂的主体、再以无毒有机溶剂稀释聚酯型木材胶粘剂的主体成为可以经济喷雾施胶的胶粘剂成品。借助于核磁共振成像、红外光谱分析和热重分析等现代分析手段,对整个制胶工艺过程所发生的化学变化机理做了初步探讨,最终确定了该聚酯型淀粉基无甲醛木材胶粘剂的优化生产工艺参数和使用技术参数,并使该新型木材胶粘剂满足了国标喟逵媒旱募际跻G蟆应用低场核磁共振成像技术研究了稀硫酸在淀粉中的扩散行为,确定了制备酸化淀粉的基本工艺参数是将~定量的浓硫酸与相当于淀粉绝干重%的水混合后再与淀粉混合强力搅拌,扩散∈币陨稀采用常规化学分析和红外光谱分析结合证实在淀粉的硫酸固相氧化过程中,主要在淀粉大分子链的葡萄糖残基的,位引入了数量可观的羰基。从氧化淀粉液化产物中羰基的吸收峰不但没有被削弱,反而有所增强的南昌大学博士论文
事实推断,在氧化淀粉的液化过程