APG天然大豆膠實木復合地板

【摘要】采用水解的方法將大豆蛋白中的氫鍵破壞，同時使分子鏈斷裂，然后加入合適的有機或無機交聯劑調節其粘度、可交聯溫度、交聯密度的大小等從而獲得了價格低廉，性能優良并易于涂裝的大豆基木材膠黏劑。最后，使用此大豆基膠黏劑制作膠合板，并最終生產成為APG天然大豆膠實木復合地板。此地板理化性能達到國內優質實木復合地板的水平，甲醛含量≤0.1mg/L，遠低于國家標準的限值，并符合國際先進標準的要求。

【關鍵詞】大豆膠復合地板；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

我國木材工業用膠黏劑絕大部分依然是采用甲醛系膠黏劑。因其具備價格低廉、使用方便、膠合性能好等優點，其應用制品作為建筑和室內裝飾的主要材料得到了廣泛的應用，可以講，以“三醛”為代表的甲醛類膠黏劑未來還將在相當長的一段時間內占據主流市場。但是，由于其使用甲醛作為主要原料之一，在其制造、使用過程以及應用制品中存在著甲醛釋放帶來的環境污染，其散發的甲醛對人體健康造成的影響引起了世界各國的廣泛重視，許多國家相應制定了室內空氣和木制品中甲醛釋放限值。面對越來越嚴格的環保標準，木材工業用膠黏劑產業面臨著必然挑戰。

1.大豆膠復合地板的意義

提供一種更綠色環保健康的實木復合地板。APG天然大豆膠實木復合地板采用生物質無醛膠黏劑——大豆蛋白膠作為其膠合板基材生產中使用的膠黏劑。大豆蛋白膠的主要原料是豆粕，這是一種大豆提取完豆油之后的副產品，主要用于制作牲畜和家禽的飼料等低附加值的產品。采用的大豆蛋白膠以豆粕為原料，以水為分散介質，通過綠色環保、無“工業三廢”（廢氣、廢水、廢渣）排放、低能耗的加工工藝制備得到一種使用性能優異，完全不含甲醛，價格低廉的大豆基無醛木材膠黏劑。該膠黏劑耐水性高、價格低，完全可以代替現有的甲醛基（脲醛膠，酚醛膠和三聚氰胺-甲醛膠）膠黏劑。該膠黏劑的推廣應用將根本解決人們長期面對的室內甲醛危害問題。該膠黏劑的使用將極大地提升我國人造板行業國際競爭力，突破歐美國家對我國人造板行業所設置的壁壘。

2.大豆膠復合地板的技術路線

在天然的大豆分子中，其多肽鏈上絕大多數的極性和非極性基團通過范德華力、氫鍵、疏水作用、靜電作用等構成穩定的一級、二級、三級和四級等多級結構，其分子量可大到數十萬，可以形成從線形到球團形的一系列形狀。利用大豆蛋白制備膠黏劑時主要依賴于大豆中蛋白質這種獨特的化學組成和分子結構，一般來講，制備膠黏劑時需要通過水解、堿解、酶解等作用將蛋白質分子分散和展開，使極性和非極性基團暴露，然后讓這些暴露的基團發生酰化、酯化、磷酸化、接枝、交聯等多種化學反應，從而使其體現出優異的粘接性。

本研究在深刻理解蛋白質各種化學、物理改性和膠接理論的基礎上，針對以上已有膠黏劑的缺點進行改進，采用了如下圖所示的研究路線：首先采用酸性或堿性水解的方法將大豆蛋白中的氫鍵破壞，同時使分子鏈斷裂從而調節分子量的大小及活性官能團（羥基、羧基、氨基）的數量，然后加入合適的有機或無機交聯劑調節其粘度、可交聯溫度、交聯密度的大小等從而獲得了價格低廉，性能優良并易于涂裝的大豆基木材膠黏劑。

尤其值得提出的是，為提高大豆基膠黏劑的耐水性和剪切強度，我們在膠黏劑配方中加入了納米添加劑，如層狀硅酸鹽，利用其中無機陽離子（如鈉離子或鉀離子）可以被蛋白質結構中的有機銨陽離子交換從而形成蛋白插層納米結構的原理，極大地提高蛋白膠的膠接強度和耐水性。除此之外，由于納米復合結構的形成，蛋白膠的初始粘度也得到大大提高從而縮短了冷壓時間，增加了冷壓強度。另外，已有文獻報道，在酸性條件下蛋白和一些有機膠黏劑（如PAE、PVAc、水性環氧等）容易形成復合物懸浮在溶液中，造成膠黏劑在儲存過程中易于分層，本項目還通過加入堿性硅酸鹽或硼酸鹽等使膠黏劑處于堿性狀態而使蛋白和有機膠黏劑形成的復合物能溶解在水中，同時硅酸鹽或硼酸鹽還有穩定蛋白和提高蛋白膠的耐水性和膠粘強度。

最終，利用大豆蛋白膠制得的APG天然大豆膠實木復合地板，其各項技術性能指標符合實木復合地板的標準要求，主要表現在：

2.1膠合強度：依照GB/T 18103-2000《實木復合地板》中規定的浸漬剝離指標的測定方法測試，六件試樣全部合格，沒有出現膠層開膠現象。由于在大豆蛋白膠中加入了硅酸鹽納米添加劑（如層狀硅酸鹽），利用其中無機陽離子（如鈉離子或鉀離子）可以被蛋白質結構中的有機銨陽離子交換從而形成蛋白插層納米結構的原理，極大地提高蛋白膠的膠接強度和耐水性。

2.2含水率：產品經由烘干處理后含水率可以達到12%以下，保證了產品后期的質量控制，使產品在國內的使用區域更加廣泛。

2.3甲醛釋放量：由于產品加工過程中使用的膠黏劑為無甲醛的大豆基膠黏劑，因此產品樣品經國家人造板檢測中心檢測，甲醛含量≤0.1mg/L，遠低于國家標準的限值，并符合國際先進標準的要求。

3.與含甲醛的復合地板的比較

3.1膠黏劑綠色環保無污染。膠黏劑的生產過程不含甲醛；制膠過程在室溫下進行，沒有能源消耗；以水為介質，避免有機溶劑的使用和排放；以再生資源豆粕為原料，節約資源保護環境。

3.2可以利用現有設備。不需要對生產設備進行改造和更新，可以利用現有人造板的加工設備和加工工藝進行無醛膠合板的生產，操作簡單，容易推廣。

3.3產品性能達到優質實木復合地板水平。經過檢測，產品的各項性能指標均達到優等實木復合地板的水平。

4.結語

APG天然大豆膠實木復合地板的理化性能達到國內優質實木復合地板的水平，價格也與同類產品的價格提升不大，通過市場銷售的反饋，消費者完全可以接受健康環保有點帶來的溢價。與此同時，APG天然大豆膠實木復合地板的甲醛釋放量不超過0.1mg/L，遠遠低于同類產品，達到國際先進標準要求。項目產品通過全世界最嚴苛的甲醛釋放量標準——美國的CARB標準認證。

參考文獻

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