本發(fā)明涉及膠黏劑，具體為一種基于多尺度結構調(diào)控的高強抗凍型植物蛋白膠黏劑及其制備方法。
背景技術：
1、我國是人造板產(chǎn)業(yè)大國，體積產(chǎn)量超過鋼鐵塑料，然而人造板制備過程中所使用的膠黏劑90％為醛類樹脂，存在甲醛污染、原料不可再生問題。植物蛋白膠黏劑作為一種綠色環(huán)保的生物質(zhì)膠黏劑，因其原料來源廣泛、價格低廉、可再生且無污染等優(yōu)點，在木材加工等領域具有廣闊的應用前景。
2、為此，開發(fā)高品質(zhì)植物蛋白膠黏劑，從根源解決人居環(huán)境甲醛污染問題，對實現(xiàn)人造板產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展、保護人民健康、服務國家戰(zhàn)略，具有重要意義。然而，傳統(tǒng)植物蛋白膠黏劑存在一些缺陷，限制了其在一些特殊環(huán)境下的應用。在低溫環(huán)境中，普通植物蛋白膠黏劑的性能會顯著下降，如膠接強度降低、柔韌性變差，甚至出現(xiàn)脆裂現(xiàn)象，這主要是因為植物蛋白分子中的水分結冰，冰晶的形成破壞了蛋白分子間的相互作用和膠黏劑的微觀結構。目前，針對植物蛋白膠黏劑耐低溫性能的研究相對較少，現(xiàn)有的一些改進方法效果有限，無法滿足在寒冷地區(qū)或低溫條件下的實際使用需求。因此，開發(fā)一種具有良好抗凍性能的植物蛋白膠黏劑具有重要的現(xiàn)實意義和市場需求。
技術實現(xiàn)思路
1、本部分的目的在于概述本發(fā)明的實施方式的一些方面以及簡要介紹一些較佳實施方式。在本部分以及本申請的說明書摘要和發(fā)明名稱中可能會做些簡化或省略以避免使本部分、說明書摘要和發(fā)明名稱的目的模糊，而這種簡化或省略不能用于限制本發(fā)明的范圍。
2、針對現(xiàn)有研究，本發(fā)明的目的在于提供一種基于多尺度結構調(diào)控的高強抗凍型植物蛋白膠黏劑，該膠黏劑可以有效解決植物蛋白膠黏劑在低溫環(huán)境下性能不佳的問題，填補生物基膠黏劑在低溫領域的空白，在抗凍性能、膠合強度、環(huán)保性能和可持續(xù)性方面具有優(yōu)異的性能。
3、為解決上述技術問題，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提供了如下技術方案：
4、一種基于多尺度結構調(diào)控的高強抗凍型植物蛋白膠黏劑，其包括以下重量份的組分：植物蛋白粕30份，抗凍改良劑10～15份，改性纖維素納米晶體0.5～1.2份，化學交聯(lián)劑4～6份以及分散介質(zhì)70份。
5、作為本發(fā)明所述的一種基于多尺度結構調(diào)控的高強抗凍型植物蛋白膠黏劑的一種優(yōu)選方案，其中，所述植物蛋白粕中，蛋白含量為53％，碳水化合物含量為33％，且植物蛋白的粒徑大于200目。
6、作為本發(fā)明所述的一種基于多尺度結構調(diào)控的高強抗凍型植物蛋白膠黏劑的一種優(yōu)選方案，其中，植物蛋白的粒徑為200-250目。
7、作為本發(fā)明所述的一種基于多尺度結構調(diào)控的高強抗凍型植物蛋白膠黏劑的一種優(yōu)選方案，其中，所述化學交聯(lián)劑為乙二醇縮水甘油醚、縮水甘油胺環(huán)氧樹脂或丙三醇縮水甘油醚中的一種或多種。
8、作為本發(fā)明所述的一種基于多尺度結構調(diào)控的高強抗凍型植物蛋白膠黏劑的一種優(yōu)選方案，其中，所述分散介質(zhì)為自來水或蒸餾水。
9、一種基于多尺度結構調(diào)控的高強抗凍型植物蛋白膠黏劑的制備方法，具體步驟如下：
10、s1、按照質(zhì)量配比稱量各組分，將植物蛋白粕分散于分散介質(zhì)中，20℃條件下攪拌至分散均勻，得豆粕分散液；
11、s2、將抗凍改良劑和改性纖維素納米晶體均勻分散在步驟s1制備得到的豆粕分散液中，60℃攪拌0.5小時；
12、s3、將化學交聯(lián)劑均勻的分散到步驟s2所得溶液中，攪拌均勻得基于多尺度結構調(diào)控的高強抗凍型植物蛋白膠黏劑。
13、作為本發(fā)明所述的一種基于多尺度結構調(diào)控的高強抗凍型植物蛋白膠黏劑的制備方法的一種優(yōu)選方案，其中，所述抗凍改良劑具體制備步驟如下：
14、將3.0ml的丙烯酸、1.0g的n-乙基丙烯酰胺和45.0mg瓜爾豆膠依次加入到3.0ml的過硫酸銨溶液(6.6mg/ml)中，攪拌均勻；
15、將0.7g防凍蛋白添加到上述溶液中，攪拌10min后，加入12.0mg的fecl3連續(xù)攪拌均勻，得到抗凍改良劑。
16、作為本發(fā)明所述的一種基于多尺度結構調(diào)控的高強抗凍型植物蛋白膠黏劑的制備方法的一種優(yōu)選方案，其中，所述改性纖維素納米晶體具體制備步驟如下：
17、將100.0mg纖維素納米晶體溶解在去離子水中，加入tris-hcl緩沖溶液調(diào)節(jié)ph至8.5，加入100.0mg多巴胺粉末連續(xù)攪拌，混合物經(jīng)過四輪離心和洗滌，直到變成深灰色的外觀，得到cncs@pda。
18、將0.09g兩性離子脯氨酸添加到5.0ml?0.36wt％的cncs@pda中，在25℃下以400rpm攪拌10h，經(jīng)過離心分離、洗滌、干燥，得到改性纖維素納米晶體。
19、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下有益效果：
20、1、本發(fā)明膠黏劑以植物蛋白粕為原料，將植物蛋白粕與抗凍改良劑和改性纖維素納米晶體共混，最后用縮水甘油胺環(huán)氧樹脂等化學交聯(lián)劑將植物蛋白粕交聯(lián)，經(jīng)實驗證明，本發(fā)明產(chǎn)品制造的三層膠合板不存在甲醛釋放問題。植物蛋白膠黏劑制造的膠合板的濕態(tài)膠合強度檢測在0.7mpa以上，干態(tài)膠合強度基本在1.80mpa以上，增強效果顯著。
21、2、防凍蛋白是一種能夠抑制冰晶生長、降低冰點的蛋白質(zhì)。基于貽貝啟發(fā)化學原理，引入多巴胺以增加粘附和化學交聯(lián)點，將兩性離子脯氨酸修飾到纖維素納米晶體表面，在增強植物蛋白膠黏劑膠接性能的同時，與抗凍改良劑的協(xié)同效應進一步調(diào)節(jié)植物蛋白膠黏劑機械性能、防凍性能。
1.一種基于多尺度結構調(diào)控的高強抗凍型植物蛋白膠黏劑，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于多尺度結構調(diào)控的高強抗凍型植物蛋白膠黏劑，其特征在于，所述植物蛋白粕中，蛋白含量為53％，碳水化合物含量為33％，且植物蛋白的粒徑大于200目。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種基于多尺度結構調(diào)控的高強抗凍型植物蛋白膠黏劑，其特征在于，所述化學交聯(lián)劑為乙二醇縮水甘油醚、縮水甘油胺環(huán)氧樹脂或丙三醇縮水甘油醚中的一種或多種。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種基于多尺度結構調(diào)控的高強抗凍型植物蛋白膠黏劑，其特征在于，所述分散介質(zhì)為自來水或蒸餾水。
5.一種如權利要求1-4任一項所述的一種基于多尺度結構調(diào)控的高強抗凍型植物蛋白膠黏劑的制備方法，其特征在于，具體步驟如下：
6.根據(jù)權利要求5所述的一種基于多尺度結構調(diào)控的高強抗凍型植物蛋白膠黏劑的制備方法，其特征在于，所述抗凍改良劑具體制備步驟如下：
7.根據(jù)權利要求5所述的一種基于多尺度結構調(diào)控的高強抗凍型植物蛋白膠黏劑的制備方法，其特征在于，所述改性纖維素納米晶體具體制備步驟如下：
8.一種如權利要求1-7所述的一種基于多尺度結構調(diào)控的高強抗凍型植物蛋白膠黏劑在木材加工和抗凍耐寒人造板材中的應用。