一种以大豆分离蛋白为主料的生物质胶粘剂的制备方法

摘要

一种以大豆分离蛋白为主料的生物质胶粘剂的制备方法属于木材胶粘剂技术领域。本发明拟解决现有大豆蛋白胶粘剂的胶粘强度弱，耐水性不好，固化时间长，稳定性差等问题。本发明通过将大豆分离蛋白与活化后的氨基酸结合，再通过去保护基，得到以大豆分离蛋白为主料的生物质胶粘剂。本发明胶粘剂对木材的胶粘强度高，耐水性好，固化时间短。

权利要求

1.一种以大豆分离蛋白为主料的生物质胶粘剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)固体组分的备料：分别称取带保护基的氨基酸、N-羟基琥珀酰亚胺、N，N’-二环已基碳亚胺和大豆分离蛋白；四种固体组分中，带保护基的氨基酸所占的质量百分比为0.03～

39％、N-羟基琥珀酰亚胺所占的质量百分比为0.03～39％、N，N’-二环已基碳亚胺所占的质量百分比为0.03～39％，大豆分离蛋白所占的质量百分比为60～99.9％；

2)将步骤1)中备份的带保护基的氨基酸和N-羟基琥珀酰亚胺按照固液质量体积比W/V为1∶(0.1～1)溶于二氯甲烷溶剂中，冷却至4℃后，加入步骤1)中备份的N，N’-二环已基碳亚胺溶解后，4℃下冷藏保存6～12小时，得到溶液A；

3)向溶液A中滴加占溶液A体积1～10％的质量分数为10～20％的N，N-二甲基甲酰胺水溶液，滴加完毕后过滤，保留滤液；

4)向滤液中加入步骤1)中备份的大豆分离蛋白，并在常温下搅拌6～12小时，得到活化酯-大豆分离蛋白溶液；

5)向活化酯-大豆分离蛋白溶液中滴加占活化酯-大豆分离蛋白溶液体积10％的质量分数为10～50％的甲酸水溶液，滴加完毕后，常温下搅拌4～6小时，去除溶剂，得到以大豆分离蛋白为主料的生物质胶粘剂；

上述所述的带保护基的氨基酸中，保护基选自9-芴甲氧羰基Fmoc-或叔丁氧羰基Boc-中的一种；氨基酸选自羟脯氨酸、苯丙氨酸中的一种。

说明书

一种以大豆分离蛋白为主料的生物质胶粘剂的制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于木材胶粘剂技术领域，具体涉及一种应用于粘合胶合板和木材的以大豆分离蛋白为主料的生物质胶粘剂的制备方法。

背景技术

[0002] 20世纪90年代以来世界范围内石油供求关系日趋紧张，以石化产品为原料的合成树脂胶粘剂的生产成本也快速攀升。国内外各界对环境问题也日益关注，而合成树脂胶粘剂，特别是三醛胶中存在有毒挥发性的甲醛、苯酚等威胁人类健康的成分。上述因素共同迫使胶粘剂工业采用可再生原料开发胶粘剂，因此引发了大豆蛋白胶粘剂的研究热潮。

[0003] 如，CN1793270A、CN1793269A、CN101255328A、CN101302417A、US7081159、US6497760中分别公开了采用大豆粉为原料制备胶粘剂的技术，但所制备的胶粘剂胶粘强度弱，耐水性不好，固化时间长，稳定性差，难以储存或固体粉末复水效果差等问题，因此，很难形成高端产品推广应用。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于解决现有大豆蛋白胶粘剂存在的问题，而提供一种粘结强度与醛类胶粘剂相仿、耐水性好、初粘性强，具有快速粘合、压敏粘合和弹性粘合特点的环保型生物质胶粘剂的制备方法。

[0005] 本发明所提供的以大豆分离蛋白为主料的生物质胶粘剂的制备方法，包括以下步骤：

[0006] 1)固体组分的备料：分别称取带保护基的氨基酸、N-羟基琥珀酰亚胺、N，N’-二环己基碳亚胺和大豆分离蛋白；四种固体组分中，带保护基的氨基酸所占的质量百分比为0.03～39％、N-羟基琥珀酰亚胺所占的质量百分比为0.03～39％、N，N’-二环己基碳亚胺所占的质量百分比为0.03～39％，大豆分离蛋白所占的质量百分比为60～99.9％；

[0007] 2)将步骤1)中备份的带保护基的羟脯氨酸和N-羟基琥珀酰亚胺按照固液质量体积比(W/V)为1∶(0.1～1)溶于二氯甲烷溶剂中，冷却至4℃后，加入步骤1)中备份的N，N’-二环己基碳亚胺溶解后，4℃下冷藏保存6～12小时，得到溶液A；

[0008] 3)向溶液A中滴加占溶液A体积1～10％的质量分数为10～20％的N，N-二甲基甲酰胺水溶液，滴加完毕后过滤，保留滤液；

[0009] 4)向滤液中加入步骤1)中备份的大豆分离蛋白，并在常温下搅拌6～12小时，得到活化酯-大豆分离蛋白溶液；

[0010] 5)向活化酯-大豆分离蛋白溶液中滴加占活化酯-大豆分离蛋白溶液体积10％的质量分数为10～50％的甲酸水溶液，滴加完毕后，常温下搅拌4～6小时，去除溶剂，得到以大豆分离蛋白为主料的生物质胶粘剂。

[0011] 其中，所述的带保护基的氨基酸中，保护基选自9-芴甲氧羰基(Fmoc-)或叔丁氧羰基(Boc-)中的一种；氨基酸选自羟脯氨酸、羟脯氨酸衍生物、苯丙氨酸或苯丙氨酸衍生物中的一种。

[0012] 本发明具有以下有益效果：

[0013] 本发明通过将本身带有丰富的羟基、羧基、氨基等基团的大豆分离蛋白与活化的氨基酸结合，再通过去保护基，使得特征氨基酸的活性基团自由地暴露在大豆分离蛋白的表面，使之具有与海洋类生物分泌的具有超强耐水性和胶粘性的多肽相似的结构特征，具有较强的粘附效果，对木材的粘结性能抗拉强度＞0.7MPa(木材用胶粘剂抗拉强度行业标准)，与三醛胶粘剂相当；且成本低；耐水性好，将粘接好的木材置于63℃的水中3h，干燥10min后耐水性拉伸负荷仍保持200N以上；固化时间短，不添加固化剂的条件下，完全固化的时间小于2小时。

附图说明

[0014] 图1、本发明所制备的以大豆分离蛋白为主料的生物质胶粘剂(Hyp-SPI)、乳白胶和500强力胶的拉伸最大负荷对照图。

[0015] 图2、本发明所制备的以大豆分离蛋白为主料的生物质胶粘剂(Hyp-SPI)、乳白胶和500强力胶的单面拉伸剪切强度对照图。

[0016] 图3、本发明所制备的以大豆分离蛋白为主料的生物质胶粘剂(Hyp-SPI)、乳白胶和500强力胶的耐水性拉伸负荷对照图。

具体实施方式

[0017] 实施例1

[0018] 实施例1

[0019] 将0.005g带9-芴甲氧羰基的羟脯氨酸(Fmoc-Hyp(tBu)-OH)和0.005gN-羟基琥珀酰亚胺溶解在10ml无水二氯甲烷中，冷却至4℃后，加入0.005g N，N′-二环己基碳二亚胺，保持4℃搅拌至固体组分完全溶解，4℃冷藏放置6小时，而后滴加0.5ml质量分数为10％的N，N-二甲基甲酰胺水溶液搅拌均匀，过滤除去脲沉淀，保留滤液；向滤液中加入5g大豆分离蛋白，并于常温下搅拌反应6小时后，滴加1ml质量分数为10％的甲酸水溶液，滴加完毕后搅拌4小时，减压蒸馏除去溶剂，得到以大豆分离蛋白为主料的生物质胶粘剂。

[0020] 实施例2

[0021] 将0.7g带叔丁氧羰基的羟脯氨酸(Boc-Hyp(tBu)-OH)和0.7g N-羟基琥珀酰亚胺溶解在150ml无水二氯甲烷中，冷却至4℃后，加入0.7gN，N′-二环己基碳二亚胺，保持4℃搅拌至固体组分完全溶解，4℃冷藏放置10小时，而后滴加15ml质量分数为20％的N，N-二甲基甲酰胺水溶液搅拌均匀，过滤除去脲沉淀，保留滤液；向滤液中加入5g大豆分离蛋白，并于常温下搅拌反应6小时后，滴加15ml质量分数为40％的甲酸水溶液，滴加完毕后搅拌4小时，减压蒸馏除去溶剂，得到以大豆分离蛋白为主料的生物质胶粘剂。

[0022] 实施例3

[0023] 将0.005g带9-芴甲氧羰基的苯丙氨酸(Fmoc-Phe-OH)和0.005g N-羟基琥珀酰亚胺溶解在10ml无水二氯甲烷中，冷却至4℃后，加入0.005gN，N′-二环己基碳二亚胺，保持4℃搅拌至固体组分完全溶解，4℃冷藏放置6小时，而后滴加0.5ml质量分数为10％的N，N-二甲基甲酰胺水溶液搅拌均匀，过滤除去脲沉淀，保留滤液；向滤液中加入5g大豆分离蛋白，并于常温下搅拌反应6小时后，滴加1ml质量分数为10％的甲酸水溶液，滴加完毕后搅拌4小时，减压蒸馏除去溶剂，得到以大豆分离蛋白为主料的生物质胶粘剂。

[0024] 实施例4

[0025] 将0.7g带叔丁氧羰基的苯丙氨酸(Boc-Phe-OH)和0.7g N-羟基琥珀酰亚胺溶解在150ml无水二氯甲烷中，冷却至4℃后，加入0.7g N，N′-二环己基碳二亚胺，保持4℃搅拌至固体组分完全溶解，4℃冷藏放置10小时，而后滴加15ml质量分数为20％的N，N-二甲基甲酰胺水溶液搅拌均匀，过滤除去脲沉淀，保留滤液；向滤液中加入5g大豆分离蛋白，并于常温下搅拌反应6小时后，滴加15ml质量分数为40％的甲酸水溶液，滴加完毕后搅拌4小时，减压蒸馏除去溶剂，以大豆分离蛋白为主料的生物质胶粘剂。

[0026] 分别将本发明所制备的以大豆分离蛋白为主料的生物质胶粘剂、乳白胶和500强力胶涂布于被粘接木材表面，加压粘接后，测定拉伸最大负荷、单面拉伸剪切强度和耐水性(测试耐水性时，将粘接好的木材置于63℃的水中3h，而后干燥10min)，结果如图1、2和3中所示。