[00148398]高韧性植物蛋白胶黏剂的研发

人造板及其家具地板制品是人居环境甲醛污染的主要来源。项目以从根源上解决人造板及其制品甲醛释放问题及传统胶黏剂原料的化石资源依赖问题,保障人居环境空气质量安全及人造板产业可持续发展为目标,以豆粕、棉粕、菜粕等为主要原料,开展无醛蛋白基胶黏剂制备与应用技术研究,经十余年攻关,形成了植物蛋白胶黏剂及人造板生产关键技术体系,并实现了大规模工业化生产。 项目取得了以下创新性成果： 1.突破植物蛋白胶黏剂耐水与防霉技术,创制无醛耐水及防霉植物蛋白胶黏剂新产品,形成,实现了耐水植物蛋白胶黏剂及人造板的规模化生产。首次合成多个高活性交联剂,实现了植物蛋白胶黏剂的定向与可控交联,攻克了植物蛋白胶黏剂耐水性差的技术难题,生产胶合板的耐水胶合强度达到1.58 MPa,耐沸水胶合强度达到1.20 MPa。创制硼酸盐、单宁酸及壳聚糖协同防霉技术,实现了植物蛋白胶黏剂及其人造板制品的低成本高效防霉。通过防霉剂与植物蛋白构建共价及配位交联体系,改善植物胶黏剂防霉效果的同时提高了胶接性能。大豆蛋白胶黏剂常温贮存30天不霉变,大豆蛋白胶地板在广州等相对潮湿地区使用8年无霉变。 2.创新植物蛋白粕复配与无机材料增强技术,解决了植物蛋白胶黏剂低成本与高性能相矛盾的难题,极大提高了植物蛋白胶黏剂及其产品市场竞争力。集成低成本菜粕、棉粕、大豆分离蛋白残渣及豆粕不同成分的协同效应,通过凹凸棒土等无机材料降成本增性能,植物蛋白胶黏剂耐水胶接性能提高33%、成本降低35%,综合胶接性能及成本与改性脲醛树脂相当。 3.发明植物蛋白预凝胶化、增韧、可控降解与分子重组技术,攻克植物蛋白胶黏剂工业化应用中工艺性差的技术难题,极大提高了人造板生产效率和产品合格率。设计合成植物蛋白预凝胶剂、超支化水性聚酰胺仿贻贝蛋白交联剂,创制出高初黏性植物蛋白胶黏剂,板坯预压时间缩短50%以上,对20-30% 高含水率单板预压时间降低至1-2小时。创制植物蛋白胶黏剂交联剂交联、单宁酸氢键及金属离子配位等多重键合增韧技术,长链环氧化合物柔性交联技术,以及聚氨酯弹性体增韧技术,固化胶膜韧性提高168%,植物蛋白胶多层胶合板地板基材加工性能显著提升,崩茬现象消失。创制植物蛋白粕高压均质及蛋白酶解技术,调控植物蛋白分子量,提高蛋白质反应活性,降低植物蛋白胶黏剂黏度,改善胶黏剂的施胶特性和渗透性,并通过活性交联剂实现植物蛋白分子重组。植物蛋白胶黏剂固体含量达40%以上,黏度下降50%以上,人造板强度提高20%以上。 4.创制高活性交联剂交联与耐水胶乳增强技术,攻克植物蛋白胶黏剂常温固化技术难题,拓展植物蛋白胶黏剂应用范围。设计合成多官能度高活性环氧交联剂,协同羧基丁苯等耐水胶乳,开发出集成材用单组分高性能植物蛋白基胶黏剂,解决了集成材用胶黏剂成本高、双组分操作复杂的问题,胶黏剂成本降低54%,集成材胶接强度提高41%。 项目获得了多项重大创新性成果,促进了我国人造板产业结构调整升级与技术进步,对实现我国人造板产业高质量发展及满足人民对健康美好生活向往的重大需求,具有里程碑意义。成果已在多家人造板骨干企业推广应用,近三年销售额累计达13.7亿元,利润2.5亿元;新增就业400余人,上缴税金3500余万元。 成果获中国发明协会创新发明奖一等奖1项、山东省企业创新奖一等奖2项、山东省企业创新奖二等奖1项,授权发明专利6件,发表研究论文20余篇。