崔立東 徐林 張曄

摘要：? 以自制的改性大豆蛋白與脲醛樹脂的改性劑混合使用，在熱壓工藝不變的情況下，研究了樺木膠合板的甲醛釋放量與剪切強度的變化規(guī)律。試驗結(jié)果表明：隨大豆蛋白添加量的增加，甲醛釋放量呈先降低、后上升的趨勢，剪切強度呈先增加、后持平狀態(tài)。

關(guān)鍵詞：? 大豆蛋白;? 脲醛樹脂;? 膠合板

脲醛樹脂于1844年合成成功，它是木材工業(yè)用量非常大的膠粘劑，具有價格低廉、膠合強度高等諸多優(yōu)點。但是，脲醛樹脂存儲期短，在使用過程中會釋放出甲醛，這在很大程度上限制了它的使用范圍[ 1 - 2 ]。而現(xiàn)在工藝是把膠液利用干燥設(shè)備轉(zhuǎn)化成粉末，極大提高了儲存期和運輸距離。脲醛樹脂應用改性劑種類繁多[ 3 ]，如：增塑劑與增韌劑可改善膠層的脆性;阻燃劑可以提高膠接制品的耐燃性等。利用大豆蛋白生產(chǎn)膠黏劑，可以降低木材膠粘劑的產(chǎn)品成本和對石化產(chǎn)業(yè)的依賴性[ 4 - 5 ]。蛋白質(zhì)分子除了羥基（-OH）外，還有氨基（-NH2）、羧基（-COOH）等活性官能團，都可提供化學交鏈，因此可以使用大豆粉作為脲醛等膠粘劑的填料，提高膠粘劑的粘度，改善膠粘劑性能[ 6 ]。大豆基膠粘劑用于膠合板、刨花板時，表現(xiàn)出類似于脲醛樹脂膠粘劑的力學性能，將改性大豆蛋白作為一種改性劑使用在脲醛樹脂膠合板中，可以降低其成本，改善膠合性能。

1 試驗材料與方法

1. 1 材料與設(shè)備

樺木單板，尺寸為380 mm×380 mm×1mm，含水率約為9%;改性大豆蛋白，固含量28%～30%，自制;脲醛樹脂膠粉、改性劑，購于阿克蘇諾貝爾公司。

試驗設(shè)備包括：熱壓機、4 t萬能力學試驗機、分析天平、溫度計、干燥器、攪拌器等。

1. 2 試驗方法

1. 2. 1 脲醛樹脂膠的調(diào)制與配比

將脲醛樹脂膠粉、改性劑溶于水，合適的水溫為15～30 ℃，混合攪勻。脲醛膠混合液的配比（重量份）為：脲醛樹脂粉 100，改性劑 20，水60。

1. 2. 2 改性大豆蛋白的配比

改性大豆蛋白添加量與改性劑混合比例的設(shè)計方案如表1所示，其比例為大豆蛋白干物質(zhì)比。同時，需要重新計算添加的水量，以保證固體含量保持不變。

1. 2. 3 膠合板制作及檢測

用樺木單板制作三層膠合板。將調(diào)配好的膠粘劑均勻涂刷單板，雙面涂膠量為260 g/m2，熱壓溫度105 ℃，熱壓壓力1.4 MPa，熱壓時間4 min。膠合板制作完成后，放置24 h。

檢測方法：膠合板甲醛釋放量按GB/T17657-2013《人造板及飾面人造板理化性能試驗方法》，用干燥器法測定;膠合板剪切強度按GB/T9846-2015《普通膠合板》中檢測條件處理試件，并記錄木破率數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與討論

改性大豆蛋白干物質(zhì)與改性劑的不同混合比例對膠合板性能的影響試驗結(jié)果（表1）顯示，在不改變膠液固體含量的情況下，剪切強度與甲醛釋放量隨混合比例的不同而變化。

2. 1 不同混合比例對膠合板剪切強度的影響

從圖1可以看到，改性大豆蛋白添加比例對膠合板的剪切強度影響比較大。初始改性大豆蛋白添加比例從0/20增加到5.0/15 ，剪切強度從初始的2.26 MPa增加到2.41 MPa，可見添加改性大豆蛋白能增加脲醛樹脂膠粘劑粘度，提高板的剪切強度。隨著改性大豆蛋白添加量持續(xù)增加，剪切強度有隨之下降趨勢，當改性大豆蛋白完全替代改性劑時，剪切強度降到最低，為1.93 MPa。

2. 2 混合比例對膠合板甲醛釋放量的影響

改性大豆蛋白與改性劑不同混合比例對膠合板甲醛釋放量的影響試驗結(jié)果（圖2）表明，隨著改性大豆蛋白添加量的增加，膠合板甲醛釋放量呈先降低、后升高趨勢。說明適當增加改性大豆蛋白能有效抑制甲醛的釋放，改性大豆蛋白添加比例從0/20到10/10時，甲醛釋放量呈持續(xù)降低趨勢。改性大豆蛋白與改性劑的比例在10/10時，甲醛釋放量最低，為4.09 mg/L;當大豆蛋白比例繼續(xù)提高時，甲醛釋放量出現(xiàn)隨之增加趨勢。因此，大豆蛋白與改性劑的合適比例應為10/10。

3 結(jié)論

3. 1 改性大豆蛋白與脲醛樹脂改性劑混合使用時，比例為5.0/15.0的剪切強度最高，未添加改性蛋白的膠合板剪切強度為2.26 MPa，添加比例在5.0/15.0時剪切強度達到2.41 MPa?？梢姼男源蠖沟鞍椎奶砑犹岣吡税宓哪z合強度。

3. 2 改性大豆蛋白與脲醛樹脂改性劑以比例10/10混合使用時，膠合板的甲醛釋放量最低。未添加改性大豆蛋白時甲醛釋放量為4.76 mg/L，添加比例在10/10時甲醛釋放量降到最低為4.09 mg/L。由此可見，添加改性大豆蛋白能在一定范圍內(nèi)有效改善膠合板性能，降低甲醛釋放量。

3. 3 大豆蛋白原料來源豐富，屬可再生資源。在不改變脲醛樹脂使用時可以替代部分改性劑。以可再生資源有效替代不可再生資源，對于改善環(huán)境、降低對石油資源的依賴性起到作用。在價格方面，改性大豆蛋白比脲醛樹脂改性劑更具有優(yōu)勢。

參考文獻

[1] 孫振，? 吳書泓.? 脲醛樹脂的結(jié)構(gòu)與形態(tài)、脲醛樹脂膠體理論及其進展[J].? 林業(yè)科學，? 1993，? 29（1）：? 49 - 52.

[2] 周文瑞，? 李建章.? 脲醛樹脂膠黏劑及其制品低毒化研究新進展[J].? 中國膠黏劑，? 2004，? 13（1）：? 54 - 58.

[3] 陳靜，? 陳紅，? 馬軍寶，? 等.? 納米蒙脫土改性脲醛樹脂制備膠合板研究[J].? ?森林工程，? 2013，? 29（1）：? 156 - 158.

[4] 顧繼友.? 膠黏劑與涂料[M].? 北京：中國林業(yè)出版社，? 1999.

[5] 汪浩，? 黃華，? 張隱西.? 大豆蛋白質(zhì)塑料特性的研究[J].? 中國塑料，? 2002，? 16（18）：? 57 - 60.

[6] Huang W N， Sun X Z，. Adhesive properties of soy proteins modified by sodium dodecyl sulfate and soudium dodecyl benzene sulfonate [J].? JAOCS， 2000， 77： 705 - 708.