大豆蛋白胶合板-改

大豆蛋白胶制造绿色胶合板的工艺研究

作者：罗雨指导老师：梅长彤

[摘要]本课题主要利用单因素实验和正交试验法，研究了热压温度、热压时间、热压压力和施胶量对使用改性大豆蛋白胶黏剂制造的杨木胶合板胶合强度的影响，并确定了大豆蛋白胶制造杨木胶合板的最优工艺参数。通过对比实验结果，总结实验数据，得出实验室条件下的最佳制作工艺双面施胶量为500g/m²，热压温度:l60℃，热压压力:1.2MPa，热压时间:80s/mm(板厚)。

[关键词]胶合板；豆胶胶黏剂；胶合强度；防腐性能

Study of the Bonding Strength of Plywood Made by Modified Soybean Protein

Adhesives

Luo Yu Mei Chang-tong

Abstract: Using an orthogonal method, this study investigated the bonding strength of plywood made by modified soybean protein adhesives under different experimental conditions such as hot-pressing temperature, time, pressure, and amount of adhesives. And ensure the optimum technological parameter of producing plywood made by modified soybean adhesives. Through comparing the results of test and summing up the test record, we find the best laboratory production process are temperature 160℃, pressure 1.2Mpa and time 80s/mm, and the best proportion of the adhesive is

600g/m².

Keywords: Plywood, soybean adhesive, bonding strength, antiseptic property.

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1 研究背景

1.1 大豆蛋白基木材胶粘剂发展现状

生物质胶粘剂人造板是指以淀粉和各种动植物蛋白质，例如豆粉、骨胶、血胶等生物质材料为胶粘剂制造的人造板材。该种人造板材在上世纪初中期曾经非常流行。由于生物质胶粘剂的耐腐耐水性较差，在低价质高的脲醛胶被发明并用于人造板制造技术之后，逐步被脲醛胶人造板取代。在当代生物质胶粘剂的研究中，解决生物质胶粘剂的耐水性和防腐性能差的问题是一个需要突破的重要方面。因此必须对淀粉、豆粉等生物质材料进行改性，即通过对淀粉、豆粉的物理和化学改性以及通过探索新的人造板制造工艺，来提高以这类材料为胶粘剂的板材的耐水性和防腐性能，使其能够达到现有脲醛胶人造板的物理力学性能指标[6]。

天然蛋白质木材胶粘剂，在20世纪前半叶内发挥了其辉煌的功能:豆胶在美国的开发要归功于 Otis Johnson[7]、 Glenn Davidson和ucks[8]三人，他们在上世纪30年代用豆胶在美国西北沿海区制造花旗松胶合板。上世纪40--60年代，美国西海岸几乎每个胶合板厂家都采用大豆胶粘剂，大豆胶粘剂占领了美国胶合板用胶量的85%以上，盛极一时。代表这一时代大豆蛋白胶粘剂研发最高水平文献、专利配方等都出现在上世纪60年代前。由于上世纪60年代初期出现了新的胶合木材产品-刨花板(那时的纤维板是以湿法制造的硬质和软质纤维板，几乎完全不用胶粘剂)和上世纪70年代出现的中密度纤维板(MDF)及定向刨花板(OSB)，这些用脉醛胶和酚醛胶制造的胶合板，其热压时间、板的强度及抗水性是天然胶不能相比的。因此上世纪70年代，蛋白质类木材胶粘剂从其巅峰状态消退下去[9]。好景不长，直到上世纪90年代石油危机出现以及人类环保意识觉醒[10]。现在原油已涨价到每桶60美元以上，合成胶粘剂的石化原料也随之上涨，有人甚至预言，原油不久的将来就会枯竭。因此我们现在不得不重新评估用于生产木材胶粘剂的可再生原料[11]。大豆基木材胶粘剂以原料来源广、可再生性强、大豆蛋白反应活性较高而得到新的重视，引发了大豆蛋白胶粘剂研究新热潮。蛋白质改性技术的发展也为改善大豆蛋白胶粘剂的性能提供了新的可能。

1.2 本论文研究内容和意义及创新点

大豆蛋白胶黏剂虽有来源丰富、无毒无害、可再生等优点,但其也存在着耐

水性差、初黏力小、黏接强度低、固化速度慢、改性后成本高、防霉防腐性差等缺点[18-19]，因此开展生物基胶合板防腐性能研究具有重要的现实意义。 2 豆胶胶合板热压工艺及性能研究 2.1试验材料

(1)杨木单板来源于工厂。

(2)大豆胶木材胶黏剂：购于山东临沂。观为茶褐色粘稠状液体，黏度为4000一4500mPa ·s ，固含量为25%一28%，pH 值3.1一3.5。。 2.2试验仪器与设备

(1)电子天平称：以电磁力或者电磁力矩平衡原理进行称量的天平，配制胶黏剂时确定胶的重量 (2)热压机：压制胶合板

(3)电热恒温水槽：型号：DK-600B 型，用于湿胶合强度测试前水煮 (4)万能试验机：对成型胶合板进行性能测试 2.3试验方法 2.3.1试验方案设计 （1）压制三层杨木胶合板 试件：250mm ×250mm ×3层

在压制过程中，通过控制热压工艺参数热压温度，热压时间，热压压力以及施胶量的不同来生产不同质量的胶合板，在其中选择一组最优热压工艺参数。 （2）三层胶合板的制备流程如下：

主要步骤：

（1）将杨木单板裁剪后干燥，单板的含水率控制在8%-10%。

（2）对干燥好的杨木单板进行施胶，由于豆胶自身的粘度比较大，因此在施胶

剪裁

干燥

施胶

组坯

陈化

预压

热压

卸压

锯制试件

性能测试