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Water Resistant Wood Adhesives Prepared with Phenolated Soy Flours

利用苯酚液化大豆粉制备耐水性木材胶黏剂


以硫酸/磷酸为催化剂和苯酚液化,将大豆粉转化为胶黏剂的制备原料,并制备得到耐水性木材胶黏剂。采用GPC,HPLC,FTIR等手段结合胶合板压制,对豆粉苯酚液化产物及其与甲醛缩聚得到的胶黏剂进行表征。结果表明: 以苯酚/豆粉质量比为3/1~2/1、5%硫酸为催化剂下,将豆粉在130~150 ℃下液化90 min,90%以上的豆粉转化成相对分子质量为250~7 250的产物,部分苯酚以1,4-取代和1,2-取代方式与豆粉反应形成结合酚; 苯酚液化不仅破坏大豆蛋白的紧密球形结构,还使液化豆粉的活性基团增加,由此通过苯酚液化豆粉与甲醛缩聚,制得低游离甲醛释放的、胶接性能满足国家标准要求的Ⅰ类胶黏剂,由此所制备胶合板的28 h煮-烘-煮湿强度在1.24~1.81 MPa之间,达到耐候胶合板要求; 苯酚/豆粉的比例对液化产物以及苯酚液化豆粉-甲醛胶黏剂的许多特性都有不同的影响,其中以苯酚/豆粉比例为3的胶黏剂胶接强度最好。

By means of phenol liquefaction (or phenolation) in the presence of sulfuric/phosphoric acids as catalyst, the soy flour translated into raw material for water-resistant wood adhesive. The techniques of GPC, HPLC, FTIR and plywood evaluation were employed to characterize the phenolated soy flours (PSF) and the PSF-formaldehyde (PSFF) adhesives. It indicated that more than 90% of soy flour translated into phenolated resultants with molecular weight ranged 250-7 250 after the soy flour liquefied at 130-150 ℃ for 90min with phenol/soy flour ratio ranged from 3/1 to 2/1, and some phenol was bonded to soy flour via 1,4- and 1,2- substitutions after liquefaction. Phenolation not only unfolded the globular structure of soy protein but also increased the quantity of reactive groups in PSF, therefore a low-free-formaldehyde adhesive with good bond strength and water resistance was prepared with PSF. The plywood panels manufactured with the PSFF adhesives resulted in 28 h boiling-dry-boiling wet bond strength from 1.24 to 1.81 MPa. The phenol/soy flour ratio had various effects on the many properties of phenolated soy flour and PSFF adhesives, and the PSFF adhesive prepared with phenol/soy flour ratio of 3 had the best bond strength.


全 文 :第 !" 卷 第 # 期
$ % & & 年 # 月
林 业 科 学
’()*+,)- ’)./-* ’)+)(-*
/012!"!+02#
’345!$ % & &
利用苯酚液化大豆粉制备耐水性木材胶黏剂
高振华<顾继友
"东北林业大学材料科学与工程学院<哈尔滨 &C%%!%$
摘<要! <以硫酸b磷酸为催化剂和苯酚液化!将大豆粉转化为胶黏剂的制备原料!并制备得到耐水性木材胶黏剂%
采用 P>(!R>.(! ,^)J等手段结合胶合板压制!对豆粉苯酚液化产物及其与甲醛缩聚得到的胶黏剂进行表征% 结
果表明& 以苯酚b豆粉质量比为 =b& G$b&(C]硫酸为催化剂下!将豆粉在 &=% G&C% r下液化 #% EM7!#%]以上的豆
粉转化成相对分子质量为 $C% G" $C% 的产物!部分苯酚以 &!! F取代和 &!$ F取代方式与豆粉反应形成结合酚# 苯
酚液化不仅破坏大豆蛋白的紧密球形结构!还使液化豆粉的活性基团增加!由此通过苯酚液化豆粉与甲醛缩聚!制
得低游离甲醛释放的(胶接性能满足国家标准要求的$类胶黏剂!由此所制备胶合板的 $H D 煮 F烘 F煮湿强度在
&2$! G&2H& ;>6之间!达到耐候胶合板要求# 苯酚b豆粉的比例对液化产物以及苯酚液化豆粉 F甲醛胶黏剂的许
多特性都有不同的影响!其中以苯酚b豆粉比例为 = 的胶黏剂胶接强度最好%
关键词& <豆粉# 苯酚液化# 木材胶黏剂# 表征
中图分类号! ,q!=%<<<文献标识码! -<<<文章编号! &%%& F"!HH"$%&&#%# F%&$# F%I
收稿日期& $%%# F&$ F%## 修回日期& $%&% F%C F$I%
基金项目& 哈尔滨市攻关"招标$项目"$%%H--!AP%%I$ %
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$C% F" $C% 6V:3B:D390ZV10LB1MSL3VM38 6:&=% F&C% r V0B#%EM7 XM:D 4D3701b90ZV10LBB6:M0B67T38 VB0E=b& :0$b&! 678
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;-< =’/1"& <90ZV10LB# 4D37011MSL3V6W:M07# X008 68D39MY3# WD6B6W:3BMf6:M07
<<近来!由于不可再生的化石资源日益消耗!人们
对丰富(可再生的生物质资源利用越来越关注!以获
得生物能源和石油化工原料的替代物!实现人类的
可持续发展% 大豆在世界各国广泛种植!是获取豆
油与植物蛋白的重要作物之一% 据联合国粮农组织
" -^n$统计!$%%H 年世界大豆产量超过 $2! 亿 :%
然而!大豆榨油后的豆粕主要用于动物饲料!仅有少
量用于非食品领域"如胶黏剂(涂料(纤维(泡沫(塑
料等$% 胶黏剂是人造板的血液!目前主要是合成
树脂胶黏剂% 我国 $%%H 年人造板产量已超过
# !%#2#C万 E=!居世界第一% 在不可再生的化石资
源日益消耗的形势下!利用可再生的生物质原料制
备高品质人造板用胶黏剂将是未来人造板的发展
趋势%
大豆蛋白胶作为一种生物质基胶黏剂!在 &#C%
年左右曾是人造板用主要胶黏剂之一% 然而传统大
豆蛋白胶耐水性差(胶接强度较低等不足!随后被合
成高分子胶黏剂完全替代% 由于石油资源的不断消
耗以及人类可持续发展的需要!大豆蛋白胶现已重
新受到关注%
林 业 科 学 !" 卷<
大豆蛋白约由 C$]&&’!=C]"’!H]$’ 和 C]
&C’ 的球蛋白组成!除了 $’ 球蛋白相对分子质量在
H %%% G$% %%% 之间!其他球蛋白的相对分子质量均
在 &C% %%% GI%% %%% 之间"iLE6B./0&F!$%%$$% 因
此要有效利用大豆蛋白制备胶黏剂!首先要解决高
分子质量溶解问题!否则胶黏剂的固含量都不会太
高!例如在国内近年授权的关于大豆蛋白胶黏剂的
大多数发明专利中 "钱湘群等! $%%## 王伟宏等!
$%%H# $%%#$!胶黏剂的大豆蛋白或者大豆粉的含量
都在 &%] G&H]之间%
另外!传统大豆蛋白胶黏剂胶接强度低的主要
原因是大豆蛋白的三级结构呈紧密的球形结构!使
得大豆蛋白中许多极性和非极性基团都包裹于球形
结构之内!对木材等极性基团的吸附作用减弱" ’L7
./0&5! &#### Y67 83B.33837 ./0&F! $%%%$% 为此!人
们通常对大豆蛋白进行变性处理!使大豆蛋白分子
部分伸展!改善胶接强度!例如采用碱性试剂"如氢
氧化钠等$(酶"如谷氨酰胺转氨酶$(酰化试剂"如
乙酸酐$(尿素(盐酸胍(十二烷基磺酸钠等"张天昊
等! $%%H6# OD67T./0&F! $%%"$!对大豆蛋白进行变
性(水解和酰化改性!或者将大豆蛋白或者改性大豆
蛋白与酚醛树脂 "庞久寅等! $%%H# iL0./0&F!
$%%&# R93./0&F! $%%&$(聚乙烯醇(聚乙酸乙烯酯
"赵科等! $%%% $(iZE373( CC"R"一种纸张增强
剂$".M./0&F! $%%!$等合成高分子共混改性!使大豆
蛋白胶在胶接强度(耐水性等性能得到了一定改善%
但这些变性处理仅仅使大豆蛋白部分的二(三级结
构伸展!所以改善效果都不甚理想%
生物质的苯酚液化以苯酚为液化剂!在酸性催
化剂和较高温度下将不熔不溶的生物质材料转化为
可熔可溶产物% 苯酚液化技术可将资源丰富(可再
生的生物质原料转化成制备高品质胶黏剂(泡沫等
生物质高分子材料的原料!从而替代部分石油化工
产品并节约石油% 纤维素(木材(树皮(玉米淀粉(废
纸(单宁等生物质原料通过苯酚液化!已先后制成了
高品质胶黏剂"UL67 ./0&5! $%%#$% 有学者高附加
值利用豆渣!采用苯酚液化技术实现了豆渣的液化
"张天昊等! $%%H[$!以实现利用豆渣液化物生产木
材胶粘剂的构思!但未见利用豆渣液化物制备胶黏
剂的研究报道# 对于利用豆粉苯酚液化物制备耐水
性大豆蛋白胶黏剂等相关研究!迄今为止也未见到
文献报道% 本文的研究构思就是通过苯酚高温液
化!将不易溶解的大分子大豆球形蛋白降解转化为
可熔可溶的产物!其间能够破坏大豆蛋白的球形结
构而使球形分子伸展!从而解决大豆蛋白溶解性差(
对木材吸附作用差的这 $ 个瓶颈问题# 再将液化产
物与甲醛反应!可制备低游离甲醛释放的耐水性木
材胶黏剂%
&<材料与方法
>K>?材料
豆粉!购于哈高科大豆食品有限责任公司!其主
要组分为& 蛋白质含量 CI2$](水分 !2"](脂肪
&2C](碳水化合物 =&2#](灰分 C2"]!豆粉未经其
他处理!直接使用# 其他试验药品!如苯酚(#H]浓
硫酸(HC]磷酸(氢氧化钠(="2$]甲醛溶液均为分
析纯# 制备胶合板用桦木单板"&2C EE厚$购于哈
尔滨胶合板厂!压板前将单板锯割成 !$% EEa
!$% EE的幅面%
>KJ?豆粉的苯酚液化
将 I%% T苯酚和 =% T催化剂"硫酸和磷酸混合
液$加入四口瓶中!在搅拌下升温到 &=% r# 然后逐
渐加入适量的豆粉"$%%!$C% 或 =%% T$!当所有豆粉加
完!在 &=% G&C% r搅拌下保持 #% EM7# 随后冷却到
"% r!并加入反应物总质量 C]的 +6nR溶液"浓度
C%]$和 =%]的水!继续搅拌 I% EM7% 冷却即得苯酚
液化豆粉">.’$!产物为无明显沉淀(黑色液体%
>KL?苯酚液化豆粉 d甲醛"G4CZ3#胶黏剂合成
将苯酚液化豆粉和甲醛溶液投入反应釜中!加
热到 IC r并保持 H% EM7# 然后升温到 #% r继续反
应 =% EM7# 加入碱和第 & 批水在 H% GHC r反应到
一定黏度!加入第 $ 批水继续反应直到目标黏度%
各 >.’@^胶的氢氧化钠与苯酚液化豆粉的质量比为
%2$I!甲醛与苯酚液化豆粉的质量比为 %2I%% 同
时!合成一种纯酚醛树脂胶黏剂作为参比!其氢氧化
钠b苯酚质量比为 %2$#!甲醛与苯酚质量比为 %2I"
" b^>摩尔比 $2&$%
>KM?苯酚液化豆粉的液化率
取 &% T左右"R&!精确到 %2%%% & T$液化产物!
用 &%% E.丙酮b水"质量比 &b&$复合溶剂溶解!然
后用秤重了的 P! 玻璃纤维滤纸"R$ $过滤!滤纸残
留物用复合溶剂涤洗 = 遍!最后将滤纸和过滤残留
物在"&%= w$$r烘箱中烘至恒重!称量"R=$% 苯酚
液化豆粉的液化率 d "R=@R$ $b" 0 aR& $ a&%%]!
式中 0 为 R& 克液化产物中的豆粉含量!由豆粉苯
酚液化时的投料计算得到%
>KN?苯酚液化豆粉的游离酚含量和苯酚结合酚
含量
将各苯酚液化豆粉配置成浓度 %2C]的水溶液
"4R为 &% G&%2C$!采用 R>.(法在 -TM137:&&%% 高
%=&
<第 # 期 高振华等& 利用苯酚液化大豆粉制备耐水性木材胶黏剂
效液相色谱仪上测定游离酚含量% 色谱柱& O0B[6m
W01LE7 "*W1M493KQA@(H! )Qd!2I EE! 137T:D d
&C% EE! -TM137:$# 紫外检测器!波长 $HH 7E# 流动
相& 甲醇b水"体积比 &b$$!流速 &2% E.’EM7 F&% 一
系列已知浓度的苯酚溶液 " %2&]!%2$]!%2=]!
%2!]和 %2C]!4R为 &% G&%2C$在相同条件下做标
准曲线%
苯酚液化豆粉中的结合酚含量为液化产物中实
际投料苯酚总含量与试验测得的游离酚含量的
差值%
>KO?红外光谱分析
将各苯酚液化产物在 F=C r(真空度 HC >6下
冷冻干燥至恒重!采用 iAB压片法在 +MW013:;6T76
)JCI% ,^)J光谱仪上进行红外分析# 同时!相同条
件对纯豆粉也进行红外分析%
>KP?HGA法测定相对分子质量及分布
各苯酚液化豆粉产物以及制备得到的胶黏剂在
-TM137:&&%% R>.(上采用 P>(法测定相对分子质
量及分布% 色谱柱& "##&& P>@&%! >.T31"相对分子
质量! %%% G!%% %%%$串联 "##&& P>@&%= >.T31"相
对分子质量& %%% G!% %%%$# 样品& 浓度 %2C]水溶
液# 流动相为水!流速 & E.’EM7 F&# 示差检测器#
以单分散聚乙二醇为相对分子质量标样"标样相对
分子质量 &%I!&#!!!%%!I$%!& %&%!& #%%!! %$%!
I !C%!&& H!% 和 $$ !C%$%
>KQ?苯酚液化豆粉 d甲醛胶黏剂的物理性能
按照国家标准 PAb,&!%"!)$%%I 测定各胶黏
剂的黏度(4R值(固体含量(游离甲醛含量"盐酸羟
胺法$%
>K‘?苯酚液化豆粉 d甲醛胶黏剂的胶接性能和游
离甲醛释放量
各苯酚液化豆粉 F甲醛胶黏剂和纯酚醛树脂胶
的胶接性能和游离甲醛释放量通过压制 = 层桦木胶
合板的方法进行评价% 胶合板的制备工艺如下& 施
胶量 =I% T’EF$"双面施胶$# 预压压力 %2H ;>6!预
压 $C EM7# 热压温度 &!% r!热压压力 &2$ ;>6!热
压时间 ! EM7%
胶黏剂的耐久性由胶合板的 $H D 煮 F烘 F煮
湿强度表征!按照国家标准 PAb,#H!I2&)$%%! 进
行测定# 胶黏剂的游离甲醛释放量按照国家标准
PA&HCH%)$%%! 进行测定%
$<结果与讨论
JK>?苯酚液化豆粉"GC3#的特性
大豆粉作为胶黏剂原料!主要是利用豆粉中的
大豆蛋白组分% 大豆蛋白是一种紧密的球形结构!
其多数极性基团被包裹在球形颗粒内!所以将大豆
蛋白直接用作胶黏剂!仅有少数球形结构表面基团
与基材"被胶接物$发生吸附作用"Y67 83B.33837 ./
0&F! $%%%$!这是大豆蛋白胶黏剂胶接强度低的本质
原因% 因此!苯酚液化豆粉的一个主要目的就是通
过苯酚的高温液化作用!破坏大豆蛋白球形大分子
内的氢键和化学键 "二硫键$!使紧密球形结构展
开!释放其内部极性基团!而提高胶接强度%
通过高温条件"&=% G&C% r$和酸性催化剂存
在下的苯酚液化!不易溶解的大分子质量大豆蛋白
大分子首先发生降解!转化为易溶解的分子质量较
小的产物% 大豆蛋白中约 #%]的球蛋白相对分子
质量 在 &C% %%% GI%% %%% 之 间 "iLE6B./0&F!
$%%$$% 表 & 中采用 P>(测量得到液化大豆蛋白的
数均相对分子质量在 $ &&# G= &&" 之间!远低于液化
前的 &C% %%% GI%% %%%!由此使液化大豆蛋白极易溶
于水和丙酮等溶剂中!表现为液化率高!即苯酚液化
后 #%2="]的豆粉都易溶于丙酮中或者水中% 图 & 为
不同苯酚b豆粉比例下豆粉液化产物 P>(图!可更直
观地查看豆粉液化产物中的相对分子质量大小及分
布& P>(图主要由 && 个 P>(峰"6![!W!-!N!k$组
成!对应相对分子质量分别为 " $C%!! C=%!$ #C%!
$ $$%!& HCC!& &&$!"II!C&I!=CC!$C" 和 #&# 另外P>(
图也表明!由于豆粉成分复杂!加之高温苯酚液化反
应复杂!其液化产物组分十分复杂!除相对分子质量
为 #& 的 k 峰表示游离苯酚外!其他相对分子质量分
级的化学组成和结构尚无法确认% 但由 P>(可肯
定!苯酚液化使大豆蛋白相对分子质量急剧降低!液
化产物各组分的相对分子质量在 $C% G" $C% 之间!远
低于液化处理前大豆蛋白的相对分子质量%
表 >?不同苯酚g豆粉比例下的液化豆粉特性
5&+@>?G/’9-/#$-"’)96-(’B&#-1"’< )B’0/""GC3#
=$#6,&/$’0"96-(’Bg"’< )B’0/"GgC3# /&#$’"
样品编号
’6E413)Q
>’ =^2% >’ $^2! >’ $^2%
苯酚b豆粉比例
>b’^X3MTD:B6:M0
=2% $2! $2%
液化率
.MSL3VM38 83TB33"]$
#!2%= #$2=" #%2="
数均相对分子质量
+LE[3B@6Y3B6T38 TB
$ &&# $ I#" = &&"
游离苯酚含量
B^334D3701W07:37:"]$
!!2!= !I2H& !C2&"
投料苯酚总含量
,0:614D370168838"]$
C=2!% C&2$I !"2I!
结合酚含量
A07838 4D3701W07:37:"]$
H2#" C2=C $2!"
&=&
林 业 科 学 !" 卷<
<<
图 &<不同苯酚b豆粉比例下液化豆粉的 P>(图
M^T5&

(943W:B60V4D37016:38 90ZV10LB9
XM:D Y6BM0L94D3701b90ZV10LBB6:M09
在苯酚液化过程中!一方面是豆粉中的各组分
在高温和酸的作用下降解成分子质量很低的液化产
物!另一方面苯酚又会与豆粉的低分子质量液化产
物发生反应!形成结合酚结构% 有学者在相似液化
条件下应用苯酚液化纤维素(木材等生物质材料研
究中就确定!苯酚能够与生物质液化产物反应而结
合!从而增加液化产物的反应活性点"OD67T!$%%=#
RLM!$%%"$% 表 & 中各液化产物的结合酚含量也证
实液化过程中苯酚和豆粉液化产物发生反应# 对于
液化产物的 ,^)J分析进一步证实了这一点! OD67T
"$%%=$结合 +;J确认 ,^)J谱在 H!% 和 "C= WEF&
附近分别表示苯酚的 &!! F取代苯环和 &!$ F取代
苯环的吸收峰# 在豆粉苯酚液化产物的 ,^)J中!在
H!% 和 "C= WEF&处的确存在吸收峰!由于各豆粉液
化产物中存有游离苯酚!苯酚在附近 "H&C 和 I#&
WEF&$也存在红外吸收而干扰分析!为此各红外谱
峰以 I#& WEF&处"游离苯酚中单取代苯环$吸收峰
为内标进行校正!消除 ,^)J测试样品厚度及游离
苯酚对吸光度影响!然后校正的吸收峰与游离苯酚
相应位置的 ,^)J吸光度进行对比!结果如表 $ 所
示!即在 H!% 和 "C= WEF&处分别表示苯酚的 &!! F
取代苯环和 &!$ F取代苯环的吸收强度都有了明显
的增强!说明结合苯酚通过对位或邻位加成到液化
豆粉上!形成 ! F取代苯酚支链和 $ F取代苯酚支
链# 另外由图 $ 的 ,^)J可直观看到!液化产物在
H!% WEF&的吸收强度增量明显高于 "C= WEF&处的!
由此说明结合苯酚主要通过对位取代连接到液化豆
粉上!形成 ! F取代苯酚支链!这是由于 &!! F取代
苯环反应的空间位阻"与羟基对位$小于 &!$ F取代
苯环的位阻"与羟基邻位$% 通过苯酚和豆粉液化
产物的反应!在液化豆粉中引入耐水性的苯环 "通
过结合苯酚引入$!所以苯酚液化豆粉产物可直接
与甲醛等交联剂反应!形成体型结构!从而可提高胶
黏剂的耐久性和胶接强度%
表 J?苯酚液化大豆粉的校正 35:F吸光度!
5&+@J?56-7&B$+/&#-135:F&+"’/+&(7-"*2C#
’),&/$’0"96-(’B&#-1"’< )B’0/"
样品编号
’6E413)Q
校正吸光度 (61M[B6:38 -A’
H!% WEF& H&C WEF& "C= WEF&
苯酚 >D3701 %2&%! %2=$# %2""C
>’ =^2% %2=%$ %2=%" %2#=H
>’ $^2! %2$#$ %2=&% %2#$!
>’ $^2% %2$H" %2=$& %2#H"
<W61M[B6:38 [Z:D36[90B4:M07 6:I#& WEF& 69:D3M7:3B7619:6786B8
由图 & 的 P>(图还可看出!苯酚b豆粉比例分
别为 =2%!$2! 和 $2% 时!液化产物中大分子质量组
分"6峰$的面积逐渐增加 "分别为 &&2C]!H]
和 $#2#]$!而小分子质量组分中的 N峰明显降低
"分别为 $=2CH]!&%2"]和 I2H]$# 数均分子质量
逐渐增加"分别为 $ &&#!$ I#" 和 = &&"$% 这说明&
随着苯酚b豆粉比例增加!液化体系中苯酚浓度"表
& 的投料苯酚含量$越高!在液化过程中能和豆粉发
生反应的作用点越多!使豆粉降解的更充分!最终产
物的分子质量就越低% 由此!通过液化反应在豆粉
中接枝上的苯酚结构就越多!也即结合酚含量越低!
如表 & 所示%
JKJ?苯酚液化豆粉 d甲醛"GC33#胶黏剂的特性
图 $<苯酚液化豆粉(豆粉及苯酚的 ,^)J图
M^T5$< ,^)J943W:B60V4D37016:38 90ZV10LB!
90ZV10LB678 4D3701
通过苯酚高温液化!大豆蛋白大分子转化成
分子质量较小的产物!因此!该处理不仅使其球形
二级结构展开!释放被包裹和结合的极性基团!提
高大豆蛋白与极性基材的吸附作用!从而增加胶
接强度# 同时!大豆蛋白大分子链中肽键降解时!
还产生更多能够与甲醛反应的活性基团 "主要是
氨基$ !加之结合酚的引入进一步增加与甲醛的反
应点% 因此大豆粉经过苯酚液化后!虽然分子质
量降低!但通过甲醛的缩聚反应能够被重先分子
$=&
<第 # 期 高振华等& 利用苯酚液化大豆粉制备耐水性木材胶黏剂
组装!形成耐水性的体型大分子物质% 所以!采用
合适的合成反应工艺!苯酚液化豆粉能够制备成
高品质的大豆胶黏剂%
不同苯酚b豆粉比例下所制备得到的苯酚液化
豆粉 F甲醛胶黏剂的主要特性如表 = 所示% 各种
>’^^ 胶黏剂的固含量和游离甲醛含量与参比酚醛
树脂相近# >’^^ 胶的 4R值和黏度则比酚醛树脂胶
稍小# 但是豆粉胶的贮存期在 &I G"$ 天之间!比酚
醛树脂胶要小很多!并且随着苯酚b豆粉比例的降低
而逐渐增长!这主要是苯酚液化豆粉中结合酚含量
随着苯酚b豆粉比例降低而逐渐降低 "如表 & 所
示$!结合苯酚的反应活性点比大豆蛋白的多!因此
与甲醛反应过程中!结合酚含量高的液化产物生成
的胶黏剂分子的分子质量要高% 图 = 各种胶黏剂的
P>(图证实了这一点& 胶黏剂 >’^^ $2% "苯酚b豆
粉比例 d$2%$的主峰"峰 -‘$分子质量为 I "I&!比
参比酚醛树脂胶的"I &II$提高了 #2I]!而胶黏剂
>’^^ $2! 和 >’^^=2% 的主峰分子质量相当 "约为
# $I%$!比酚醛树脂胶的提高了 C%2$]% P>(图同
时也表明!由于苯酚液化豆粉产物的成分十分复杂!
所制得的各种 >’^^ 胶黏剂中组分多 "如图 = 的
P>(峰 A‘!(‘和 Q‘所示!对应分子质量分别为
= !$%!& %C%和 $CC$(含有较多的小分子质量组分
"Q‘峰$%
表 L?苯酚液化豆粉 d甲醛胶黏剂"GC33#及其胶合板的性能!
5&+@L?56-9/’9-/#$-"’)96-(’B&#-1"’< )B’0/Z)’/%&B1-6<1-"GC33# &16-"$,-"&(1#6-$/+’(1-19B<=’’1
胶黏剂编号
-8D39MY3)Q
苯酚b豆粉比
>b’^B6:M0
固含量
’01M8
W07:37:"]$
黏度
/M9W09M:Zb
"E>6’9$
4R
游离甲醛含量
0^BE6183DZ83
W07:37:"]$
贮存期
’:0B6T3
1MV3b8
湿强度
e3:
9:B37T:Db;>6
游离甲醛释放量
0^BE6183DZ83
B313693b"ET’.F& $
酚醛胶"参比$
>^ "(07:B01$
)
=H2C
"%2$&$
!!I%
"=H2#$
&$2$
"%2%"$
%2%HI
"%2%%H$
p#%
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"=$2$$
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"&2!&$
%2%#I
"%2%&#$
"$
&2=%
"%2&I$
%2&#
"%2%!$
<图 =<苯酚液化豆粉 F甲醛胶黏剂
及酚醛树脂胶的 P>(图
M^T5=

(943W:B60V4D37016:38 90ZV10LB9@V0BE6183DZ83
">’^^ $ 68D39MY39678 4D3701@V0BE6183DZ83" >^ $ 68D39MY3
<<所制备 >’^^ 胶的胶接性能和游离甲醛释放量
通过压制 = 层桦木胶合板进行评价!如表 = 所示%
表中的湿强度是胶合板试件连续经过 ! D 水煮(
$% D"I% r$烘干(! D 水煮处理后!在湿态下测量得
到的拉伸剪切强度!因此湿强度不仅表征胶黏剂的
胶接强度!同时也表征了胶黏剂的胶接耐久性% 胶
黏剂 >’^^ =2% 的湿剪切强度为 &2H ;>6!比参比酚
醛树脂胶的"&2C ;>6$提高了 $%]# 胶黏剂 >’^^
$2! 和 >’^^ $2% 的湿剪切强度相当 " &2$ G&2=
;>6$!比酚醛树脂胶的低了约 &C]!但都比国家标
准 PA#H!I2&)$%%! 所要求的耐候级胶合板要求的
"&2% ;>6$高 $C]左右% 各种 >’^^ 胶黏剂制得胶
合板的游离甲醛释放量在 %2&& G%2&# ET’.F&之
间!虽然胶黏剂 >’^^ $2! 和 >’^^ $2% 的甲醛释放
量比参比酚醛树脂的略高些!但都远低于国家标准
PA&HCH%@$%%! 要求的 *% 级 "%2C ET’.F& $板材要
求% 由此可见!通过苯酚高温液化处理!可将本身不
耐水的大豆粉制备成低游离甲醛释放的(胶接性能
满足国家标准要求的胶黏剂!并可由于制备耐候级
胶合板%
=<结论
经过苯酚高温液化!#%]以上的大豆粉转化成
相对分子质量在 $C% G" $C% 之间的(易于溶解的活
性产物!部分苯酚以 &!! F取代和 &!$ F取代方式与
豆粉反应形成结合酚# 随着苯酚b豆粉比例的增加!
豆粉的液化率和液化产物中的结合酚含量逐渐增
加!但数均分子质量逐渐降低% 大豆粉在苯酚存在
下的液化降解中!不仅破坏大豆蛋白球形大分子内
的氢键和化学键!使紧密球形结构展开而释放其球
==&
林 业 科 学 !" 卷<
形蛋白内的极性基团!还出现肽链的断裂以及肽链
和苯酚的反应"形成结合酚$!使液化豆粉中与甲醛
反应的活性基团数量增加% 通过与甲醛的缩聚反
应!将苯酚液化豆粉制备成了低游离甲醛释放的(胶
接性能满足国家标准要求的胶黏剂!可用于耐候级
胶合板的制备%
参 考 文 献
庞久寅! 董丽娜! 张士成5$%%H2大豆蛋白复合胶黏剂的研究进展5
生物质化学工程! !$"=$ & !& F!!5
钱湘群! 盛奎川! 席<雷! 等5$%%#2一种改性大豆蛋白胶粘剂的刨
花板制备方法5中国发明专利!专利号 O.$%%"&%&I!!C&2#5
王伟宏!张显权! 庞<磊! 等5$%%#2单宁酸改性豆粉胶粘剂及其制
备方法5中国发明专利!专利号 O.$%%"&%%"$I!$2$5
王伟宏!张显权5$%%H2低碱量豆粉胶黏剂5中国发明专利!专利
号 O.$%%I&%%&%="%2#5
张天昊! 张求慧! 赵广杰!5$%%H65大豆基生物质胶粘剂研究进展5
中国胶粘剂! &""=$ & C& FCC5
张天昊! 张求慧! 赵广杰! 等5$%%H[5大豆豆渣苯酚液化物制备工
艺的研究5大豆科学胶粘剂! $""=$ & C%& FC%!5
赵<科! 郝许峰! 刘大壮5$%%%2大豆分离蛋白复合胶粘剂研制5郑
州大学学报& 自然科学版! $&"&$ & &C F&H5
R93(U! L^ !^ ABZ67:A’5$%%&2Q3Y3104E37:0VV0BE6183DZ83@[6938
X008 68D39MY39XM:D W0@B36W:38 4D3701b90Z[367 V10LB5)7& e008
68D39MY39$%%%2 >B0W5 +05 "$C$! 0^B39:>B08LW:9 ’0WM3:Z!
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&&’$ & 3V3W:0VX3:6[M1M:Z678 93W0786BZ9:BLW:LB307 68D39M075
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!责任编辑<石红青"
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