改性豆胶胶合板热压工艺优化及固化机理分析.pdf

第28卷第11期农业工程学报Vol.28No.11
2482012年6月TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringJun.2012

改性豆胶胶合板热压工艺优化及固化机理分析

陈奶荣，林巧佳※，卞丽萍
（福建农林大学材料工程学院，福州350002）

摘要：为了减少含甲醛胶黏剂和推广环境友好型胶黏剂在胶合板中的应用，该文对脱脂豆粉进行改性后制成具有耐水
性的大豆胶黏剂，用于生产胶合板，分析了热压工艺对胶合板性能的影响；并辅以仪器分析结果阐述改性豆胶的固化机
理。结果表明，热压工艺的影响因素大小排序为热压温度>热压压力>热压时间；较佳热压工艺为：140℃、1.0MPa和4.69
min，胶合板的耐水胶合强度（0.91MPa）符合国家标准GB/T9846-2004中Ⅱ类胶合板的要求（≥0.80MPa）。傅里叶变
换红外光谱分析表明，固化后的改性豆胶亲水性基团减少，酰胺键有所增加；豆胶在固化过程中内部基团发生反应，形
成交联。X-射线光电子能谱分析表明，改性豆胶固化过程不仅发生酰胺化反应，还发生胺化作用，使豆胶交联成体型结
构。热重-微分热重分析表明，升温至140～150℃时，豆胶的吸附水和官能团间缩合反应产生的水分蒸发完毕，豆胶完全
固化；继续升温，豆胶发生热分解。该研究可为豆胶的工业化应用提供参考。
关键词：优化，固化，机理，改性豆胶，胶合强度，压缩率
doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2012.11.040
中图分类号：TQ432.7文献标志码：A文章编号：1002-6819(2012)-11-0248-06

陈奶荣，林巧佳，卞丽萍.改性豆胶胶合板热压工艺优化及固化机理分析[J].农业工程学报，2012，28(11)：248－253.
ChenNairong,LinQiaojia,BianLiping.Curingmechanismofmodifiedsoy-basedadhesiveandoptimizedplywoodhot-pressing
technology[J].TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE),2012,28(11):248－
253.(inChinesewithEnglishabstract)
离蛋白（soyproteinisolate,SPI）制成胶黏剂，用于纤维
0引言
板制作，研究了纤维板性能与热压温度和成型时间的关
绿色环保是21世纪可持续发展的主题。目前，人造系。JianHuang等[16]将聚乙烯亚胺（polyethyleneimine，
板生产仍以“三醛”胶为主，生产的产品在使用中会不断PEI）、顺丁烯二酸酐（maleicanhydride,MA）配合豆粉
地释放出甲醛，污染环境，危害人们的身体健康；而且，制备胶黏剂，应用于室内型胶合板的制作，分析了热压
“三醛”胶的原料多为石油化工产品，难以做到可持续发工艺与胶合板性能的关系。张洋等[17]以杨木单板为试材，
展。因此，以天然可再生资源为原料，开发从生产到应用研究了豆胶压制胶合板的胶合工艺，在施胶量为360g/m2，
过程都无毒、无污染的胶黏剂是行业发展的趋势[1-5]。热压压力1.4MPa，热压温度160℃，热压时间70s/mm
以植物的某些成份（如淀粉、纤维素、蛋白质等）时，压制的胶合板达到Ⅱ类胶合板的标准。方坤等[18]研
为原料制成的胶黏剂在古代早有应用，但此类胶黏剂的究了豆胶竹刨花板的制作工艺后，生产出物理力学性能
耐水性差，使用范围有限[6]。随着时代的发展与进步，对达到国家标准要求的竹刨花板。但绝大部分研究均以大
植物源胶黏剂的研究得到了广泛的关注，此类胶黏剂的耐豆分离蛋白为原料，成本昂贵；且热压工艺温度高，热
水性有了明显的改善，应用范围也扩大到人造板行业[5,7-9]。压压力大，木材压缩率高，难于工业化推广。
大豆榨油后的脱脂豆粕含大量大豆蛋白，具有来源丰富、本文以大豆榨油后的下脚料——脱脂豆粕制成的脱
加工易得、价格低廉等特点，是用于制备胶黏剂的首选脂豆粉为原料，以发明专利（专利号：ZL200810072142）
原料。目前大豆蛋白常用的改性方法有交联改性、化学中的配方和方法制备大豆胶黏剂[19]，用于马尾松胶合板
修饰、仿生改性、生物酶改性等，主要是提高大豆胶黏的制作，以胶合强度和木材压缩率评价胶合板性能，研
剂的耐水性[10-14]。但不同的胶黏剂性能不同，在应用中究该种改性豆胶生产胶合板的合适工艺；并通过仪器分
需采用与之相适应的胶合工艺，用各种改性方法制备的析，揭示改性豆胶在较佳固化条件下内部结构