APG天然大豆胶实木复合地板

【摘要】采用水解的方法将大豆蛋白中的氢键破坏，同时使分子链断裂，然后加入合适的有机或无机交联剂调节其粘度、可交联温度、交联密度的大小等从而获得了价格低廉，性能优良并易于涂装的大豆基木材胶黏剂。最后，使用此大豆基胶黏剂制作胶合板，并最终生产成为apg天然大豆胶实木复合地板。此地板理化性能达到国内优质实木复合地板的水平，甲醛含量≤0.1mg/L，远低于国家标准的限值，并符合国际先进标准的要求。

【关键词】大豆胶复合地板；理化性能；甲醛含量

Abstract： Using hydrolysis methods to damage hydrogen bond of soybean protein and molecular chain， then adding the appropriate organic or inorganic cross-linking agent to adjust its viscosity. Using cross-linking temperature and the cross-link density to get the low price， good performance and easy painting of soybean adhesives agent. Finally， product solid wood laminate flooring with APG natural soybean adhesives. The physical and chemical property conforms to domestic solid wood laminate flooring standard. The formaldehyde content is less than or equal to 0.1 mg/L. It is far lower than the national standard limit and conforms to the requirements of the international advanced standard.

Keyword： The solid wood laminate floorings with soybean adhesives； The physical and chemical property； Formaldehyde content.

引言

我国木材工业用胶黏剂绝大部分依然是采用甲醛系胶黏剂。因其具备价格低廉、使用方便、胶合性能好等优点，其应用制品作为建筑和室内装饰的主要材料得到了广泛的应用，可以讲，以“三醛”为代表的甲醛类胶黏剂未来还将在相当长的一段时间内占据主流市场。但是，由于其使用甲醛作为主要原料之一，在其制造、使用过程以及应用制品中存在着甲醛释放带来的环境污染，其散发的甲醛对人体健康造成的影响引起了世界各国的广泛重视，许多国家相应制定了室内空气和木制品中甲醛释放限值。面对越来越严格的环保标准，木材工业用胶黏剂产业面临着必然挑战。

1.大豆胶复合地板的意义

提供一种更绿色环保健康的实木复合地板。APG天然大豆胶实木复合地板采用生物质无醛胶黏剂――大豆蛋白胶作为其胶合板基材生产中使用的胶黏剂。大豆蛋白胶的主要原料是豆粕，这是一种大豆提取完豆油之后的副产品，主要用于制作牲畜和家禽的饲料等低附加值的产品。采用的大豆蛋白胶以豆粕为原料，以水为分散介质，通过绿色环保、无“工业三废”（废气、废水、废渣）排放、低能耗的加工工艺制备得到一种使用性能优异，完全不含甲醛，价格低廉的大豆基无醛木材胶黏剂。该胶黏剂耐水性高、价格低，完全可以代替现有的甲醛基（脲醛胶，酚醛胶和三聚氰胺-甲醛胶）胶黏剂。该胶黏剂的推广应用将根本解决人们长期面对的室内甲醛危害问题。该胶黏剂的使用将极大地提升我国人造板行业国际竞争力，突破欧美国家对我国人造板行业所设置的壁垒。

2.大豆胶复合地板的技术路线

在天然的大豆分子中，其多肽链上绝大多数的极性和非极性基团通过范德华力、氢键、疏水作用、静电作用等构成稳定的一级、二级、三级和四级等多级结构，其分子量可大到数十万，可以形成从线形到球团形的一系列形状。利用大豆蛋白制备胶黏剂时主要依赖于大豆中蛋白质这种独特的化学组成和分子结构，一般来讲，制备胶黏剂时需要通过水解、碱解、酶解等作用将蛋白质分子分散和展开，使极性和非极性基团暴露，然后让这些暴露的基团发生酰化、酯化、磷酸化、接枝、交联等多种化学反应，从而使其体现出优异的粘接性。

本研究在深刻理解蛋白质各种化学、物理改性和胶接理论的基础上，针对以上已有胶黏剂的缺点进行改进，采用了如下图所示的研究路线：首先采用酸性或碱性水解的方法将大豆蛋白中的氢键破坏，同时使分子链断裂从而调节分子量的大小及活性官能团（羟基、羧基、氨基）的数量，然后加入合适的有机或无机交联剂调节其粘度、可交联温度、交联密度的大小等从而获得了价格低廉，性能优良并易于涂装的大豆基木材胶黏剂。

尤其值得提出的是，为提高大豆基胶黏剂的耐水性和剪切强度，我们在胶黏剂配方中加入了纳米添加剂，如层状硅酸盐，利用其中无机阳离子（如钠离子或钾离子）可以被蛋白质结构中的有机铵阳离子交换从而形成蛋白插层纳米结构的原理，极大地提高蛋白胶的胶接强度和耐水性。除此之外，由于纳米复合结构的形成，蛋白胶的初始粘度也得到大大提高从而缩短了冷压时间，增加了冷压强度。另外，已有文献报道，在酸性条件下蛋白和一些有机胶黏剂（如PAE、PVAc、水性环氧等）容易形成复合物悬浮在溶液中，造成胶黏剂在储存过程中易于分层，本项目还通过加入碱性硅酸盐或硼酸盐等使胶黏剂处于碱性状态而使蛋白和有机胶黏剂形成的复合物能溶解在水中，同时硅酸盐或硼酸盐还有稳定蛋白和提高蛋白胶的耐水性和胶粘强度。

最终，利用大豆蛋白胶制得的APG天然大豆胶实木复合地板，其各项技术性能指标符合实木复合地板的标准要求，主要表现在：

2.1胶合强度：依照GB/T 18103-2000《实木复合地板》中规定的浸渍剥离指标的测定方法测试，六件试样全部合格，没有出现胶层开胶现象。由于在大豆蛋白胶中加入了硅酸盐纳米添加剂（如层状硅酸盐），利用其中无机阳离子（如钠离子或钾离子）可以被蛋白质结构中的有机铵阳离子交换从而形成蛋白插层纳米结构的原理，极大地提高蛋白胶的胶接强度和耐水性。

2.2含水率：产品经由烘干处理后含水率可以达到12%以下，保证了产品后期的质量控制，使产品在国内的使用区域更加广泛。

2.3甲醛释放量：由于产品加工过程中使用的胶黏剂为无甲醛的大豆基胶黏剂，因此产品样品经国家人造板检测中心检测，甲醛含量≤0.1mg/L，远低于国家标准的限值，并符合国际先进标准的要求。

3.与含甲醛的复合地板的比较

3.1胶黏剂绿色环保无污染。胶黏剂的生产过程不含甲醛；制胶过程在室温下进行，没有能源消耗；以水为介质，避免有机溶剂的使用和排放；以再生资源豆粕为原料，节约资源保护环境。

3.2可以利用现有设备。不需要对生产设备进行改造和更新，可以利用现有人造板的加工设备和加工工艺进行无醛胶合板的生产，操作简单，容易推广。

3.3产品性能达到优质实木复合地板水平。经过检测，产品的各项性能指标均达到优等实木复合地板的水平。

4.结语

APG天然大豆胶实木复合地板的理化性能达到国内优质实木复合地板的水平，价格也与同类产品的价格提升不大，通过市场销售的反馈，消费者完全可以接受健康环保有点带来的溢价。与此同时，APG天然大豆胶实木复合地板的甲醛释放量不超过0.1mg/L，远远低于同类产品，达到国际先进标准要求。项目产品通过全世界最严苛的甲醛释放量标准――美国的CARB标准认证。

参考文献

[1]顾炼百.木材加工工艺学[M].北京： 中国林业出版社，2011.

[2] 张玉龙. 环保胶黏剂配方800例[M].北京： 科学出版社，2011.

[3]张玉龙.淀粉胶黏剂：制备・配方・应用.[M].北京： 化学工业出版社，2012