CN113684004A - 一种改良小麦蛋白胶粘剂的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及蛋白质胶粘剂技术领域，尤其涉及一种改良小麦蛋白胶粘剂的制作方法，包括以下步骤：S1、向烧杯中加入55‑65g的水、0.1‑0.3的gCaO和0.2‑0.6g的NaOH，打开搅拌器进行均匀混合；S2、然后，缓慢的向烧杯中加入18‑22g的小麦蛋白，采用搅拌器边搅拌边加入的方式；S3、待混合物被加热到85‑95℃时。本发明达到了提高小麦蛋白粘合剂粘合性以及韧性的目的，克服小麦蛋白质粘合剂耐水性差和耐热性差的问题，研究出能够与蛋白质中官能团反应的高活性物质作为交联剂，提高小麦蛋白质粘合剂的粘合性能，增强蛋白质粘合剂的胶凝性和反应性。
Description
技术领域
本发明涉及蛋白质胶粘剂技术领域，尤其涉及一种改良后的小麦蛋白胶粘剂的制备方法。
背景技术
蛋白质胶粘剂：蛋白胶粘剂是以含蛋白质的物质作为主要原料的一类天然胶黏剂。动物蛋白和植物蛋白均可制作胶黏剂。按所用蛋白分为动物蛋白(骨胶、明胶、络蛋白胶、血清蛋白)和植物蛋自(豆胶等)。它们一般是在干燥时有较高的胶接强度，用于家具制造、木制品生产。但是其耐热性和耐水性较差。
而目前胶粘剂存在以下问题：
(1)、目前木材工业使用广泛的胶粘剂如脲醛(UF)树脂、三聚氰胺甲醛(MF)树脂和酚醛(PF)，但由于这些胶粘剂具有一定的毒性，尤其是甲醛，具有致癌性。
(2)、由于蛋白质中存在大量亲水基团，如氨基、羟基、羧基等，蛋白质胶粘剂耐热性和耐水性较差。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种改良小麦蛋白胶粘剂的制作方法，达到了提高小麦蛋白粘合剂粘合性以及韧性的目的，克服小麦蛋白质粘合剂耐水性差和耐热性差的问题，研究出能够与蛋白质中官能团反应的高活性物质作为交联剂，提高小麦蛋白质粘合剂的粘合性能，增强蛋白质粘合剂的胶凝性和反应性。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种改良小麦蛋白胶粘剂的制作方法，包括以下步骤：
S1、向烧杯中加入55-65g的水、0.1-0.3的gCaO和0.2-0.6g的NaOH，打开搅拌器进行均匀混合；
S2、然后，缓慢的向烧杯中加入18-22g的小麦蛋白，采用搅拌器边搅拌边加入的方式；
S3、待混合物被加热到85-95℃时，并保持在此温度值下搅拌1-1.5h；
S4、向烧杯中加入7.3-7.7g的戊二醛，使混合物在85-95℃下充分反应，该反应过程中采用搅拌器持续搅拌1-1.5h，使蛋白质胶粘剂的反应基团如-COOH和-OH增加，这些官能团与聚乙烯亚胺中的胺基反应，从而提高粘合性能；
S5、然后混合物冷却至室温，将一定量的聚乙烯亚胺投入混合物中进行混合，得到胶黏合剂，添加聚乙烯亚胺后，高活性胺基可以和蛋白质中C＝O基团反应生成羟基，提高蛋白质胶粘剂的粘合性能。
进一步地，聚乙烯亚胺的质量为改良小麦蛋白胶粘剂总重量的1％。
进一步地，60g的水、0.2的gCaO、0.4g的NaOH、20g的小麦蛋白以及7.5g的戊二醛。
进一步地，待混合物被加热到90℃时，并保持在此温度值下搅拌1h。
进一步地，向烧杯中加入7.5g的戊二醛，使混合物在90℃下充分反应，该反应过程中采用搅拌器持续搅拌1h。
进一步地，小麦蛋白包括以下重量份的原料制得：
70-75份的谷朊粉、20-25份的水、2-5份的稳定剂和3-5份的复合酶。
进一步地，小麦蛋白的制备包括以下步骤：
将70-75份的谷朊粉和20-25份的水配置成浓度为12-13％的浆料，将浆料加热至40-45℃，加入2-5份的稳定剂，进行均质，10-20Mpa下均质2次，得到均质液；
将得到的均质液加入温度90-95℃的盐酸溶液中，并通过物理方法进行萃取成为均匀的乳液，萃取时间2-4小时；
将萃取的乳液调节pH值至4.0-4.5后，输送到离心机中进行分离去除糖分，在分离的固相中加入90-95℃的水稀释，进行第二次离心机分离纯化，得到纯度高达90％的小麦蛋白溶液；
通过喷雾干燥后得到小麦蛋白粉。
进一步地，搅拌下加入3-5份的复合酶，搅拌速度为200-300r/min，酶解时间为1-3h，升温至80-95℃进行酶灭活，酶灭活时间为8-20min，冷却至25℃。
进一步地，盐酸溶液的pH值为1.0-1.5。
(三)有益效果
本发明提供了一种改良小麦蛋白胶粘剂的制作方法，具备以下有益效果：
1、本发明克服小麦蛋白质粘合剂耐水性差和耐热性差的问题，研究出能够与蛋白质中官能团反应的高活性物质作为交联剂，提高小麦蛋白质粘合剂的粘合性能，增强蛋白质粘合剂的胶凝性和反应性。
2、本发明与未改性蛋白胶粘剂相比，戊二醛改性小麦蛋白粘合剂的干剪切强度提高了50％，添加戊二醛可以增加小麦蛋白胶粘剂的反应基团，从而提高小麦蛋白粘合剂的粘合性，并且可以提高小麦蛋白粘合剂的韧性。
3、本发明有效改善了小麦蛋白基胶粘剂的脆性和弹性，改善了其粘接性能。
4、本发明通过添加聚乙烯亚胺后，高活性胺基可以和蛋白质中C＝O基团反应生成羟基，提高蛋白质胶粘剂的粘合性能。
5、本发明通过添加戊二醛使蛋白质胶粘剂的反应基团如-COOH和-OH增加，这些官能团与聚乙烯亚胺中的胺基反应，从而提高粘合性能。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本发明制作改良小麦蛋白胶粘剂的流程图；
图2为本发明实验例的实验数据对比图。
具体实施方式
以下将配合附图及实施例来详细说明本申请的实施方式，借此对本申请如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。
实施例一
如图1所示：一种改良小麦蛋白胶粘剂的制作方法，包括以下步骤：
S1、向烧杯中加入55g的水、0.1的gCaO和0.2g的NaOH，打开搅拌器进行均匀混合；
S2、然后，缓慢的向烧杯中加入18g的小麦蛋白，采用搅拌器边搅拌边加入的方式；
S3、待混合物被加热到85℃时，并保持在此温度值下搅拌1h；
S4、向烧杯中加入7.3g的戊二醛，使混合物在85℃下充分反应，该反应过程中采用搅拌器持续搅拌1h，使蛋白质胶粘剂的反应基团如-COOH和-OH增加，这些官能团与聚乙烯亚胺中的胺基反应，从而提高粘合性能；
S5、然后混合物冷却至室温，将一定量的聚乙烯亚胺投入混合物中进行混合，得到胶黏合剂，添加聚乙烯亚胺后，高活性胺基可以和蛋白质中C＝O基团反应生成羟基，提高蛋白质胶粘剂的粘合性能，聚乙烯亚胺的质量为改良小麦蛋白胶粘剂总重量的1％。
小麦蛋白包括以下重量份的原料制得：
70份的谷朊粉、20份的水、2份的稳定剂和3份的复合酶。
小麦蛋白的制备包括以下步骤：
将70份的谷朊粉和20份的水配置成浓度为12％的浆料，将浆料加热至40℃，加入2份的稳定剂，进行均质，10Mpa下均质2次，得到均质液；
将得到的均质液加入温度90℃的盐酸溶液中，并通过物理方法进行萃取成为均匀的乳液，萃取时间2小时；
将萃取的乳液调节pH值至4.0后，输送到离心机中进行分离去除糖分，在分离的固相中加入90℃的水稀释，进行第二次离心机分离纯化，得到纯度高达90％的小麦蛋白溶液；
通过喷雾干燥后得到小麦蛋白粉。
搅拌下加入3份的复合酶，搅拌速度为200r/min，酶解时间为1h，升温至80℃进行酶灭活，酶灭活时间为8min，冷却至25℃。
盐酸溶液的pH值为1.0。
本发明克服小麦蛋白质粘合剂耐水性差和耐热性差的问题，研究出能够与蛋白质中官能团反应的高活性物质作为交联剂，提高小麦蛋白质粘合剂的粘合性能，增强蛋白质粘合剂的胶凝性和反应性。
本发明与未改性蛋白胶粘剂相比，戊二醛改性小麦蛋白粘合剂的干剪切强度提高了50％，添加戊二醛可以增加小麦蛋白胶粘剂的反应基团，从而提高小麦蛋白粘合剂的粘合性，并且可以提高小麦蛋白粘合剂的韧性。
本发明有效改善了小麦蛋白基胶粘剂的脆性和弹性，改善了其粘接性能。
实施例二
如图1所示：一种改良小麦蛋白胶粘剂的制作方法，包括以下步骤：
S1、向烧杯中加入60g的水、0.2的gCaO和0.4g的NaOH，打开搅拌器进行均匀混合；
S2、然后，缓慢的向烧杯中加入20g的小麦蛋白，采用搅拌器边搅拌边加入的方式；
S3、待混合物被加热到90℃时，并保持在此温度值下搅拌1h；
S4、向烧杯中加入7.5g的戊二醛，使混合物在90℃下充分反应，该反应过程中采用搅拌器持续搅拌1h，使蛋白质胶粘剂的反应基团如-COOH和-OH增加，这些官能团与聚乙烯亚胺中的胺基反应，从而提高粘合性能；
S5、然后混合物冷却至室温，将一定量的聚乙烯亚胺投入混合物中进行混合，得到胶黏合剂，添加聚乙烯亚胺后，高活性胺基可以和蛋白质中C＝O基团反应生成羟基，提高蛋白质胶粘剂的粘合性能，聚乙烯亚胺的质量为改良小麦蛋白胶粘剂总重量的1％。
小麦蛋白包括以下重量份的原料制得：
73份的谷朊粉、23份的水、3份的稳定剂和4份的复合酶。
小麦蛋白的制备包括以下步骤：
将73份的谷朊粉和23份的水配置成浓度为12.5％的浆料，将浆料加热至40℃，加入3份的稳定剂，进行均质，15Mpa下均质2次，得到均质液；
将得到的均质液加入温度90℃的盐酸溶液中，并通过物理方法进行萃取成为均匀的乳液，萃取时间3小时；
将萃取的乳液调节pH值至4.0后，输送到离心机中进行分离去除糖分，在分离的固相中加入90℃的水稀释，进行第二次离心机分离纯化，得到纯度高达90％的小麦蛋白溶液；
通过喷雾干燥后得到小麦蛋白粉。
搅拌下加入4份的复合酶，搅拌速度为250r/min，酶解时间为2h，升温至90℃进行酶灭活，酶灭活时间为15min，冷却至25℃。
盐酸溶液的pH值为1.2。
本发明克服小麦蛋白质粘合剂耐水性差和耐热性差的问题，研究出能够与蛋白质中官能团反应的高活性物质作为交联剂，提高小麦蛋白质粘合剂的粘合性能，增强蛋白质粘合剂的胶凝性和反应性。
本发明与未改性蛋白胶粘剂相比，戊二醛改性小麦蛋白粘合剂的干剪切强度提高了50％，添加戊二醛可以增加小麦蛋白胶粘剂的反应基团，从而提高小麦蛋白粘合剂的粘合性，并且可以提高小麦蛋白粘合剂的韧性。
本发明有效改善了小麦蛋白基胶粘剂的脆性和弹性，改善了其粘接性能。
实施例三
如图1所示：一种改良小麦蛋白胶粘剂的制作方法，包括以下步骤：
S1、向烧杯中加入65g的水、0.3的gCaO和0.6g的NaOH，打开搅拌器进行均匀混合；
S2、然后，缓慢的向烧杯中加入22g的小麦蛋白，采用搅拌器边搅拌边加入的方式；
S3、待混合物被加热到95℃时，并保持在此温度值下搅拌1.5h；
S4、向烧杯中加入7.7g的戊二醛，使混合物在95℃下充分反应，该反应过程中采用搅拌器持续搅拌1.5h，使蛋白质胶粘剂的反应基团如-COOH和-OH增加，这些官能团与聚乙烯亚胺中的胺基反应，从而提高粘合性能；
S5、然后混合物冷却至室温，将一定量的聚乙烯亚胺投入混合物中进行混合，得到胶黏合剂，添加聚乙烯亚胺后，高活性胺基可以和蛋白质中C＝O基团反应生成羟基，提高蛋白质胶粘剂的粘合性能，聚乙烯亚胺的质量为改良小麦蛋白胶粘剂总重量的1％。
小麦蛋白包括以下重量份的原料制得：
75份的谷朊粉、25份的水、5份的稳定剂和5份的复合酶。
小麦蛋白的制备包括以下步骤：
将75份的谷朊粉和25份的水配置成浓度为13％的浆料，将浆料加热至45℃，加入5份的稳定剂，进行均质，20Mpa下均质2次，得到均质液；
将得到的均质液加入温度95℃的盐酸溶液中，并通过物理方法进行萃取成为均匀的乳液，萃取时间4小时；
将萃取的乳液调节pH值至4.5后，输送到离心机中进行分离去除糖分，在分离的固相中加入95℃的水稀释，进行第二次离心机分离纯化，得到纯度高达90％的小麦蛋白溶液；
通过喷雾干燥后得到小麦蛋白粉。
搅拌下加入复合酶的搅拌速度为300r/min，酶解时间为3h，升温至95℃进行酶灭活，酶灭活时间为20min，冷却至25℃。
盐酸溶液的pH值为1.5。
本发明克服小麦蛋白质粘合剂耐水性差和耐热性差的问题，研究出能够与蛋白质中官能团反应的高活性物质作为交联剂，提高小麦蛋白质粘合剂的粘合性能，增强蛋白质粘合剂的胶凝性和反应性。
本发明与未改性蛋白胶粘剂相比，戊二醛改性小麦蛋白粘合剂的干剪切强度提高了50％，添加戊二醛可以增加小麦蛋白胶粘剂的反应基团，从而提高小麦蛋白粘合剂的粘合性，并且可以提高小麦蛋白粘合剂的韧性。
本发明有效改善了小麦蛋白基胶粘剂的脆性和弹性，改善了其粘接性能。
实验例
一、试验方式
试验方式采取分别经过实施例一、二、三所制得的改良小麦蛋白胶粘剂，各自取样60g分三次进行试验，实验结果取平均值进行对比，试验方式如下：
1、实施例一所制得的改良小麦蛋白胶粘剂60g，将样品均匀分成三份，每分重量为20g，三份样品分别装入不同的烧杯中，随后以逆时针方向搅拌20min充分混合。
将三组制得的小麦蛋白胶粘剂进行韧性以及粘合性的测试，采用Instron万能试验机进行测试得出结果。
2、实施例二所制得的改良小麦蛋白胶粘剂60g，将样品均匀分成三份，每分重量为20g，三份样品分别装入不同的烧杯中，随后以逆时针方向搅拌20min。
将三组制得的小麦蛋白胶粘剂进行韧性以及粘合性的测试，采用Instron万能试验机进行测试得出结果。
3、实施例三所制得的改良小麦蛋白胶粘剂60g，将样品均匀分成三份，每分重量为20g，三份样品分别装入不同的烧杯中，随后以逆时针方向搅拌20min。
将三组制得的小麦蛋白胶粘剂进行韧性以及粘合性的测试，采用Instron万能试验机进行测试得出结果。
二、结果
如图2所示：实施例一、三所制得的改良小麦蛋白胶粘剂韧性以及粘合性良好，而按照实施例二所制得的改良小麦蛋白胶粘剂韧性以及粘合性优，实施例二为本发明的最优实施方式。
本发明克服小麦蛋白质粘合剂耐水性差和耐热性差的问题，研究出能够与蛋白质中官能团反应的高活性物质作为交联剂，提高小麦蛋白质粘合剂的粘合性能，增强蛋白质粘合剂的胶凝性和反应性。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种改良小麦蛋白胶粘剂的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、向烧杯中加入55-65g的水、0.1-0.3的gCaO和0.2-0.6g的NaOH，打开搅拌器进行均匀混合；
S2、然后，缓慢的向烧杯中加入18-22g的小麦蛋白，采用搅拌器边搅拌边加入的方式；
S3、待混合物被加热到85-95℃时，并保持在此温度值下搅拌1-1.5h；
S4、向烧杯中加入7.3-7.7g的戊二醛，使混合物在85-95℃下充分反应，该反应过程中采用搅拌器持续搅拌1-1.5h，使蛋白质胶粘剂的反应基团如-COOH和-OH增加，这些官能团与聚乙烯亚胺中的胺基反应，从而提高粘合性能；
S5、然后混合物冷却至室温，将一定量的聚乙烯亚胺投入混合物中进行混合，得到胶黏合剂，添加聚乙烯亚胺后，高活性胺基可以和蛋白质中C＝O基团反应生成羟基，提高蛋白质胶粘剂的粘合性能。
2.根据权利要求1所述的一种改良小麦蛋白胶粘剂的制作方法，其特征在于：聚乙烯亚胺的质量为改良小麦蛋白胶粘剂总重量的1％。
3.根据权利要求1所述的一种改良小麦蛋白胶粘剂的制作方法，其特征在于：60g的水、0.2的gCaO、0.4g的NaOH、20g的小麦蛋白以及7.5g的戊二醛。
4.根据权利要求1所述的一种改良小麦蛋白胶粘剂的制作方法，其特征在于：待混合物被加热到90℃时，并保持在此温度值下搅拌1h。
5.根据权利要求1所述的一种改良小麦蛋白胶粘剂的制作方法，其特征在于：向烧杯中加入7.5g的戊二醛，使混合物在90℃下充分反应，该反应过程中采用搅拌器持续搅拌1h。
6.根据权利要求1所述的一种改良小麦蛋白胶粘剂的制作方法，其特征在于：小麦蛋白包括以下重量份的原料制得：
70-75份的谷朊粉、20-25份的水、2-5份的稳定剂和3-5份的复合酶。
7.根据权利要求6所述的一种改良小麦蛋白胶粘剂的制作方法，其特征在于：小麦蛋白的制备包括以下步骤：
将70-75份的谷朊粉和20-25份的水配置成浓度为12-13％的浆料，将浆料加热至40-45℃，加入2-5份的稳定剂，进行均质，10-20Mpa下均质2次，得到均质液；
将得到的均质液加入温度90-95℃的盐酸溶液中，并通过物理方法进行萃取成为均匀的乳液，萃取时间2-4小时；
萃取的乳液在边搅拌的状态下加入3-5份的复合酶，搅拌速度为200-300r/min，酶解时间为1-3h；
酶解后调节乳液的pH值至4.0-4.5后，输送到离心机中进行分离去除糖分，在分离的固相中加入90-95℃的水稀释，进行第二次离心机分离纯化，得到纯度高达90％的小麦蛋白溶液；
通过喷雾干燥后得到小麦蛋白粉。
8.根据权利要求7所述的一种改良小麦蛋白胶粘剂的制作方法，其特征在于：酶解后升温至80-95℃进行酶灭活，酶灭活时间为8-20min，冷却至25℃。
9.根据权利要求7所述的一种改良小麦蛋白胶粘剂的制作方法，其特征在于：盐酸溶液的pH值为1.0-1.5。
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