大豆分离蛋白复合胶粘剂研制赵科1，郝许峰2，刘大壮（1 .郑州工业大学化工学院，河南郑州4500022.郑州市科技情报研究所，河南郑州450007）例及添加其他助剂，得到较好性能和可生物降解的复合胶粘剂，为制造一次性植物纤维快餐盒打下基础。主要研究了影响这种复合胶粘剂粘接木块的初粘力（剪切和拉伸强度）和粘接强度的因素，实验表明：9.2浓度的大豆分离蛋白的初粘力（剪切和拉伸强度）优于10 浓度的聚乙烯醇胶和33浓度的白乳胶大豆分离蛋白复合胶粘剂的初粘力主要与大豆分离蛋白含量有关，其*终粘接强度与胶液固含量正相关。
0引言今天，白色污染正威胁着我们生存的地球，环境问题日益受到重视。如快餐盒等一次性用品，目前全国每年需求量为150～300亿个，大量使用聚苯乙烯泡沫快餐盒已形成白色污染，由于聚苯乙烯降解时间长达200年，废弃的快餐盒对环境造成长久和深远的危害[ 1～4]，1997年国家已禁止在火车上销售聚苯乙烯泡沫快餐盒， 2000年国家将禁止生产和销售聚苯乙烯泡沫快餐盒，各地市也出台相应的法令，目前已形成全国性治理和解决白色污染的浪潮[ 5～8]，研制可降解的一次性快餐盒成为主流。一次性可降解快餐盒所用材料为：可降解塑料、纸浆、淀粉、植物纤维。就降解速度来看，可降解塑料*慢，一般为半年以上，后三者为1～3个月就价格看，植物纤维快餐盒与聚苯乙烯泡沫快餐盒接近，由于我国是农业大国，植物纤维量很大，用其制成的快餐盒可望取代聚苯乙烯泡沫快餐盒。
就目前应用于植物纤维快餐盒的粘结剂来看，淀粉、明胶、聚乙烯醇粘接植物纤维，模压成型时需要高温和高压，这样制成的快餐盒很重，这是因为这3种粘结剂不是热固性的而脲醛是热固性的，但脲醛中游离的甲醛对人体有害，并且它是不可降解的，因此脲醛的应用受到限制。
大豆分离蛋白SPI）是以大豆为原料经过加工制成的，大豆分离蛋白等电点4 .5～5 ，它具有以下特点：（1）无溶胶―凝胶转变温度（2）价格较低，与聚乙烯醇相当（3）在120℃以上，大豆分离蛋白发生交联，形成热固性。生物可降解和良好初粘性是蛋白胶粘剂的特点。
聚乙烯醇是一种广泛应用于粘结剂行业的原料，它的一个独特的优点―――生物降解，将大豆分离蛋白与聚乙烯醇复合，可得到完全生物降解的粘合剂白乳胶（又名聚醋酸乙烯乳液，聚醋酸乙烯不能降解，聚乙烯醇是它的保护胶体）广泛应用于木材加工业，将它与大豆分离蛋白复合，可得到多种性能的粘合剂。
本文研究了大豆蛋白复合胶粘剂粘接木材情况，测定了初粘力、粘接强度，主要研究影响它们的因素，可间接预测这种胶粘接植物纤维快餐盒的情况，因为两种被粘物体的化学成份都是纤维素植物纤维快餐盒的制造是本研究室新开展的课题，本文是这项工作的前期基础，以后的工作将进一步报道。
1实验部分实验用品：大豆分离蛋白（郑州油脂化学厂）郑州工业大学学报聚乙烯醇1799（天津市天大化工实验厂）白乳胶（北京有机化工厂，固含量33 ）防水剂、防腐剂、粘度改良剂等。
设备：JJ 1增力电动搅拌器（江苏金坛市医疗仪器厂）、NDJ 1型转子粘度计（上海天平仪器厂）、电热恒温水浴锅、自制测力装置、多功能拉力机等。
（1）大豆蛋白―聚乙烯醇工艺过程如下：①加热溶解聚乙烯醇②降到一定温度加入大豆分离蛋白，调节PH值至8～9 ③加入其他助剂，搅拌④粘结木块（加压）⑤测初粘力（拉伸、剪切）⑥木块干燥后测粘接强度（剪切）。
（2）大豆分离蛋白―白乳胶工艺过程基本同上，只需去掉①。
2结果与讨论2 .1大豆分离蛋白、聚乙烯醇、白乳胶初粘力测定为了研制出初粘性能良好的复合胶粘剂，首先研究大豆分离蛋白、聚乙烯醇、白乳胶各胶粘剂的初粘力（包括剪切强度和拉伸强度），由于初粘力与时间、压力有关，本文测定不同时间、压力下的剪切压强和拉伸压强。具体数据 .
时间/min剪切强度（拉伸强度）剪切强度（拉伸强度）剪切强度（拉伸强度）说明：①Ⅰ为10 聚乙烯醇Ⅱ为9 .2的大豆分离蛋白（没有其他助剂）Ⅲ为33白乳胶。
②47.0kPa是本测试设备的*大量程。
从上表可看出，绝大部分情况下，9 .2的大豆分离蛋白制成的胶液在初粘力方面超过10 的聚乙烯醇和33 的白乳胶。
初粘力的大小与胶液在木块之间的状态密切相关，由于胶液化学组成不同，蛋白类胶的初粘力往往高于聚乙烯醇胶，大豆分离蛋白胶也不列外白乳胶中的聚乙烯醇决定它的初粘力，因此白乳胶和聚乙烯醇胶的初粘力比较接近。
2 .2大豆分离蛋白―聚乙烯醇复合胶粘剂以大豆分离蛋白与聚乙烯醇的比例、两者固含量（）、金属盐C和D的百分含量组成四因素三水平正交表，测定初粘力（剪切强度和拉伸强度）和*终剪切强度。具体结果 .
序号蛋白/聚乙烯醇固含量/ 金属盐C质量分数/ 金属盐D质量分数/ 剪切拉伸*终剪切强度初粘力方面，对剪切强度影响的因素极差大小排列为：大豆分离蛋白―聚乙烯醇比例（0 .538）（0 .），前两个因素影响较大对拉伸强度影响的因素极差大小排列为：固含量（0 .596）金属盐D（0.405）大豆分离蛋白―聚乙烯醇比例（0 .31）金属盐C（0.06），前3个因素影响较大。综合剪切强度和拉伸强度，初粘力较好的配方为：大豆分郑州工业大学学报2000年离蛋白与聚乙烯醇比例（1 .3/1），固含量（13 ），金属盐C（1 .6），金属盐D（1 .3），即正交表中的9号。
*终剪切强度方面，影响的因素极差大小排（1.85）大豆分离蛋白―聚乙烯醇比例（0 .63），很明显，**个因素影响*大。剪切强度*大的配方为：大豆分离蛋白―聚乙烯醇比例（1/1 .3），固（3 .83 ），即正交表中的3号。
显然，初粘力方面的要求与剪切强度方面的要求是不同的，这也反映两者物理意义不同，就胶粘剂要求来说，两者应尽量同一，分析正交表中的3 ，6 ， 9号，三者*终剪切强度接近，故确定正交表中的9号为*终配方。
其初粘力方面，压力为67 .62 N ，时间为kPa，*终剪切强度为1 kPa .与单组份胶相比，相同测试条件下，其初粘力方面有明显的提高，说明初粘力不仅与大豆分离蛋白―聚乙烯醇配比有关，也与其他因素有关。
白乳胶*终剪切强度为3430 kPa左右，复合胶粘剂9号*终剪切强度是白乳胶的1/3 .这是因为复合胶粘剂9号的固含量为13 ，白乳胶的固含量为33 ，由影响*终剪切强度的因素极差大小排列可看出，固含量极差为16 .8，远远大于其他因素，说明固含量决定复合胶粘剂的粘接强度。
2 .3大豆分离蛋白―白乳胶复合胶由表1可看出，大豆分离蛋白胶的初粘力优于白乳胶，因而在白乳胶中添加一定量的蛋白可提高其初粘性由表2可看出， 9号大豆分离蛋白复合胶粘剂的初粘力较单组份胶有明显的提高，与白乳胶相比，*终剪切强度是白乳胶的1/3 ，复合胶粘剂固含量与*终剪切强度紧密相关，白乳胶是水乳液胶粘剂，利用大豆分离蛋白与白乳胶复合，有望得到综合性能较好的胶粘剂，并提高其生物降解性。具体实验数据见图1 .
与剪切强度关系复合胶粘剂中：**组配方中，白乳胶/水和大豆分离蛋白为90 ml/10 ml ， 1 .5g .变到第七组配方中白乳胶/水和大豆分离蛋白为30 ml/70 ml，9 .0g .即白乳胶/水的比例由大到小，大豆分离蛋白由小到大。
显然，从图1可看出，随着白乳胶―大豆分离蛋白复合胶粘剂的固含量提高，相应剪切强度提高，说明剪切强度与固含量相关，与大豆分离蛋白―聚乙烯醇复合胶（固含量为8 ～13 ）相比，白乳胶―大豆分离蛋白复合胶粘剂的固含量较大，因而剪切强度较大。如白乳胶―大豆分离蛋白复合胶粘剂一组配方（100 ml中）：白乳胶/水：90 ml/10 ml ，大豆分离蛋白：31 .2，剪切强度：3332 kPa.其值与白乳胶相近。
初粘力结果见表3 .
而大豆分离蛋白―聚乙烯醇复合胶*佳配方，即正交表中的9号（100ml中）：大豆分离蛋白/聚乙烯醇：7.3 g/5 .7g 固含度：1 kPa .初粘力结果见表3 .
压力/N拉伸强度（剪切强度）大豆蛋白/聚乙烯醇白乳胶白乳胶/大豆蛋白由于在白乳胶中加入初粘力性能更好的大豆分离蛋白，因而白乳胶―大豆分离蛋白复合胶粘剂的初粘性提高较大，已接近大豆分离蛋白―聚乙烯醇的性能，由于大豆分离蛋白加入量较少，白乳胶―大豆分离蛋白复合胶粘剂*终剪切强度与白乳胶相同，因而此配方的大豆分离蛋白―白乳胶复合胶粘剂是一种各项力学性能比较均衡的粘合剂。由此可见，大豆分离蛋白复合胶（大豆分赵科等大豆分离蛋白复合胶粘剂研制离蛋白/白乳胶和大豆分离蛋白/聚乙烯醇）胶粘剂初粘性与大豆蛋白含量正相关，*终粘接强度与胶液固含量正相关。
3结论（1）9 .2的大豆分离蛋白胶在初粘力方面超过10 的聚乙烯醇胶和33 的白乳胶。
（2）大豆分离蛋白―聚乙烯醇复合胶粘剂的初粘力与大豆分离蛋白所占比例相关，且与添加计相关。*佳配方复合胶粘剂的初粘力大于9 .2的大豆分离蛋白胶。
（3）白乳胶加入占总量1 .5g/100 ml大豆分离蛋白和10 ml/100 ml的水后，初粘力性能大幅度提高，而*终粘接强度与白乳胶相同，因而是一种各项力学性能比较均衡的粘合剂。
（4）大豆分离蛋白复合胶粘剂初粘力与大豆分离蛋白含量正相关，*终粘接强度与胶液固含量正相关。
郑州轻工业学院李凯、石军、申战峰、张效瑞、廖广佳完成实验工作，在此表示感谢。
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