劉 慧，安麗平，張 蕾，張曉濤(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學 理學院，呼和浩特 010018)

木材膠黏劑“三醛膠”(脲醛樹脂、酚醛樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂)在使用過程中會釋放出對人體有害的甲醛、苯酚等有毒物質(zhì)[1-2]。因此，用環(huán)保的綠色膠黏劑代替?zhèn)鹘y(tǒng)的“三醛膠”成為一種趨勢。大豆蛋白膠黏劑是最具有代表性的綠色環(huán)保膠黏劑[3]。大豆蛋白來源廣泛、價格低廉，具有氨基、羥基等活性基團，經(jīng)適當化學改性后可作為功能性成分在食品工業(yè)中應用[4]。大豆蛋白受pH的影響較大，其蛋白質(zhì)二級、三級、四級結(jié)構(gòu)發(fā)生不同程度的改變，使原本包裹在球形結(jié)構(gòu)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)翻轉(zhuǎn)、舒展出來，從而改良大豆蛋白的性質(zhì)，使其更有利于材料的加工與成型[5-6]。然而改性后大豆蛋白的某些結(jié)構(gòu)在酸性條件下易水解，水解后的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)松散不穩(wěn)定，不利于膠黏劑的制作。因此，本文主要研究堿性條件對實驗室自制的大豆蛋白膠黏劑的性能影響，為大豆蛋白的利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

楊木單板(40 mm×440 mm×2.0 mm)：河南新鄉(xiāng)；改性大豆蛋白膠黏劑(10℃下實驗室自制，原料為大豆分離蛋白(純度≥90%，谷神生物科技集團有限公司)，改性劑為甲醇、SDS、尿素)[7], pH 8.03，固形物含量 8.618%；氫氧化鈉。

JJ-1增力電動攪拌器；JY2001電子天平；SFL-50KNAG微機控制萬能力學試驗機：Shimadzu Corporatton；Spectrum 65傅里葉變換紅外光譜儀、DSC-4000差示掃描量熱分析儀：PerkinElmer。

1.2 實驗方法

1.2.1 不同pH大豆蛋白膠黏劑的制備

將制得的大豆蛋白膠黏劑分為5份。分別用2 mol/L 氫氧化鈉溶液滴定至其pH分別為8、9、10、11、12。

1.2.2 膠合強度的測定

用所得pH梯度大豆蛋白膠黏劑對單板雙面施膠，施膠量5～10 g，施膠后陳放 10 min，后置于平板硫化機，熱壓溫度140℃條件下熱壓，單位熱壓壓力為1.2～1.5 MPa，熱壓時間為 70 s/mm。熱壓后將其放置24 h，然后鋸成100 mm × 25 mm規(guī)格的試件，進行干態(tài)膠合強度測試，每組至少重復3次，組間數(shù)據(jù)相差不超過0.1 MPa并取其算數(shù)平均值為測試結(jié)果[7]。濕態(tài)膠合強度按照 GB/T 17657—2013《人造板及飾面人造板理化性能試驗方法》中Ⅱ類膠合板測試方法，將試件放入(63±3)℃的熱水中浸泡 3 h，取出，室溫冷卻10 min，檢測其濕態(tài)膠合強度， 拉伸速率 10 mm/min。每組至少重復3次，組間數(shù)據(jù)相差不超過0.1 MPa，并取其算術(shù)平均值為測試結(jié)果。

1.2.3 紅外光譜測試

分別稱取2 g不同pH大豆蛋白膠黏劑于培養(yǎng)皿中，放入烘箱140℃的條件下烘干至恒重，冷卻，研磨至粉末狀進行紅外光譜測試。

1.2.4 DSC測試

稱取5～10 mg樣品于鋁坩堝中加蓋測試DSC曲線，升溫速率10℃/min、溫度范圍30～240℃[8]。

2 結(jié)果與討論

2.1 堿性強弱對大豆蛋白膠黏劑膠合強度的影響(見圖1)

由圖1可知，相同pH下大豆蛋白膠黏劑濕態(tài)膠合強度均小于其干態(tài)膠合強度。隨著堿性增強大豆蛋白膠黏劑的干態(tài)膠合強度呈先下降后升高再下降的趨勢，pH 11時達到峰值(1.413 MPa)；濕態(tài)膠合強度的變化趨勢與干態(tài)膠合強度大體保持一致，pH 11時達到峰值(1.062 MPa)；由此可見，pH 11為最優(yōu)，在此條件下膠合強度測試均符合GB/T 9846.3—2004Ⅱ類膠合板的測試標準(≥0.7 MPa)。pH 12時無論是濕態(tài)膠合強度還是干態(tài)膠合強度都達到最低，改性后蛋白質(zhì)向次級單位解離的變化伴隨著高級結(jié)構(gòu)的不可逆變化，導致蛋白質(zhì)變性，而pH 12時導致蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)向更松散的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，此結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變對膠合強度有不利影響，所以導致了此狀態(tài)膠合強度最低的結(jié)果[9]。

圖1 pH對大豆蛋白膠黏劑膠合強度的影響

2.2 紅外光圖分析(見圖2)

圖2 不同pH大豆蛋白膠黏劑紅外光譜圖

2.3 DSC圖譜分析(見圖3)

由圖3可知，隨著pH的增大大豆蛋白膠黏劑的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度先降低后升高。pH 10時玻璃化轉(zhuǎn)變溫度達到最低值76.55℃，pH 12時玻璃化轉(zhuǎn)變溫度達到最高值84.74℃。

圖3 不同pH大豆蛋白膠黏劑DSC圖譜

3 結(jié) 論

實驗結(jié)果表明，隨著堿性的增強低溫下制取的大豆蛋白膠黏劑的膠合強度呈先下降后升高再下降的趨勢。濕態(tài)膠合強度變化趨勢與干態(tài)膠合強度大體保持一致；pH 11時干態(tài)膠合強度(1.413 MPa)和濕態(tài)膠合強度(1.062 MPa)均達到峰值，且符合GB/T 9846.3—2004Ⅱ類膠合板的測試標準(≥0.7MPa)；不同pH的大豆蛋白膠黏劑的紅外圖譜吸收峰位置大致未改變只是吸收強度發(fā)生改變，從而導致了膠合強度的改變；隨著pH的增大大豆蛋白膠黏劑的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度先降低后升高，pH 10時玻璃化轉(zhuǎn)變溫度達到最低值76.55℃， pH 12時玻璃化轉(zhuǎn)變溫度達到最高值84.74℃。

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