蛋白质胶黏剂

蛋白质胶粘剂综述蛋白质胶粘剂是以含蛋白质的物质作为主要原料的一类天然胶黏剂。动物蛋白和植物蛋白均可制作胶黏剂。按所用蛋白分为动物蛋白(骨胶、明胶、络蛋白胶、血清蛋白)和植物蛋白(豆胶等)。它们一般是在干燥时有较高的胶接强度，用于家具制造、木制品生产。但是，其耐热性和耐水性较差，其中动物蛋白质胶粘剂更为重要。动物胶的制备方法：动物胶是从胶原蛋白水解演化的一类有机胶体，这种蛋白质存在于动物皮、骨和结缔组织中。主要从牛等家畜提取。骨胶(boneg1ues)和皮胶(hideglues)是动物胶的两种主要类型，它们的原料主要来自食品加工和制革工业。(1) 皮胶的制备首先用水清洗原料皮，接着用石灰乳浸泡处理以脱除非胶蛋白质；然后用盐酸、硫酸或亚硫酸调节致微酸性，再用水洗细心除去过量的酸。将这样处理的原料转到蒸煮罐或釜中，加入热水，按仔细控制的加热与时间规程进行一系列分段蒸煮，分段浸出稀胶液，直到胶料提取完全。然后过滤此胶料母液，蒸发致固含量16%45%在连续干燥器中用调节过滤空气干燥22.5h。(2) 骨胶的制备采用食品加工厂的副产品新鲜骨或“绿色”骨为原料。用溶剂萃取脱脂法所制的骨胶称为萃取骨胶。而现代骨胶的制备过程与皮胶类似：首先用水或烯酸清洗原料骨，投加到压力罐中，经过热蒸汽和热水反复提取，将稀骨胶液与原料骨渣分离。然后将稀骨胶母液过滤或离心除去游离脂肪，接着蒸发成高固含量，以便最后干燥。皮胶和骨胶的干燥产品在包装出售前，通常都要磨碎，812目的为粗磨品，2535目的为细磨品。现代骨胶或皮胶是均匀可靠的产品，在工业应用中均能防止细菌或霉菌的侵蚀。为了控制高速粘合应用中的发泡问题，可添加消泡剂，这类表面活性物质合适的添加时机在其母液的蒸发之后和干燥之前。在此时加入其他一些改性剂也是动物胶制造的一个重要趋势，包括润湿剂、分散剂、增塑剂以及为特定用户特制产品所用的化学反应剂。大吨位的动物胶常以干粉或粒状形式出售，但冷液体动物胶、柔性不翘曲的复配或改性胶及糊状胶的产量在不断增加。动物胶胶液配制现代干动物胶在使用时也容易配制成胶液，可将干胶直接加到机械搅拌的热水中溶解，热水温度为6577C,溶解后逐渐降温到6063C这是动物胶有效操作性的最佳温度范围。每批胶液配制时间通常需要3060min。另一种胶液配制方法如下：首先在冷水中浸泡直到溶胀(需3045min)，然后转移到装有搅拌器的夹套熔化罐中，熔化与搅拌成溶液。此法适用于小量多次的间歇生产。为了得到最佳结果，干胶应该总是按质量计量，而不是按体积计量（可能造成较大差错）。所需水量起初也应称重，其后可按成功的批次所作的标记刻度加水。混合罐的材质优先采用镀锌铁与不锈钢，铁罐和铜罐在长期加热后可能引起胶液败色。较小的混合罐可采用夹套水电加热法，而较大的混合罐应用低压蒸汽加热。动物胶的性质：粒状或粉状的商品动物胶是于、硬、无味的，材料颜色从浅琥珀色到棕褐色。当保持干燥时，它们可无限期贮存而不损失强度或活性。动物胶的相对密度约为1.27，干胶湿含量为10%-14%，正常灰分含量为2.25%4.00%,主要是硫酸钙（皮胶）或磷酸钙（骨胶）等。大多数皮胶水溶液呈中性，pH为6.57.4，尽管较宽pH范围的品种也可能制得。骨胶一般呈微酸性，其pH为5.86.3。商品动物胶的等电点pH通常介于5.64.5之间。动物胶仅溶于水中（加到冷水中明显溶胀,在适当搅拌下加热到4360C即溶解成均一溶液），不溶于油、蜡、无水乙醇及一般有机溶剂,但在适当条件下可在水-油或油-水体系中乳化。动物胶溶液在许多胶粘剂应用中特别重要的性质之一,是在冷却时它们从液态变成冻胶状态,而再加热时又返回成液态。动物胶的沉淀剂包括无水乙醇、丹宁酸、苦味酸和磷钨酸以及硫酸锌的饱和溶液。硫酸铝、硫酸铁和硫酸铬会引起凝聚,有时会使胶液沉淀以及熔点升高。向胶液中加入甲醛和甲醛供体将产生有效的胶膜鞣革。向胶液中加入重铬酸钾,然后光照,将有效地使其蛋白质不溶化。当用合适的鞣革剂处理后,动物胶可制成耐水性的。动物胶液可制成宽广的粘度范围，可达70l00000mPas或更高,具体随干胶浓度和品种而异。其干燥胶膜呈连续非晶体,具有很大的强度和回弹性。据报道拉伸强度可达到444.8mPa剪切强度常超过20.68MPa这表明其强度远大于常见工业要求。动物胶溶液同常用改性增塑剂相容性好,包括甘油、豆油、甘醇、糖浆类、磺化油以及油脂和蜡的乳液。在控制条件下,它们可添加其他胶粘剂如淀粉、糊精和a-蛋白质。由于动物胶是两性的胶体蛋白质,故它们带有可观的胶体电荷,用简单化学添加剂适当改性,它们是高效胶体絮凝剂和保护胶体,可用在工业废水处理和造纸工业中。有些较新型的液体动物胶产品可以直接在室温下应用,即冷用。它们既具有热动物胶固有的强度、稳定性和回弹性等优点,还具有使用方便,可控制起粘时间与固化速度（随具体配方调节）等特点。它们是从热动物胶溶液添加凝胶抑制剂制得的。在水的存在下,凝胶抑制剂能够阻止或消除动物胶液的冻胶化属性,当在被粘物上失水和逐渐干燥时,凝胶抑制剂的物理作用丧失,未改性动物胶的原有性质又发挥作用。这类胶液的干固含量为35%65%室温下较佳粘度范围为30005000mPaS。许多液体胶含有粘土或碳酸钙以改进成膜性质。需要时可添加润湿与分散剂、增塑剂和其他改性剂。这些特制产品在家具业的装配粘合、层压及型芯铸造等方面尤其有用。动物胶的应用：(1) 家具与木材加工家具与木材加工业一直广泛使用动物胶。常用的制品包括椅子、桌子、橱柜等家具、模型、玩具、体育用品和乐器。固含量50%60%的较新型液体动物胶包括快固化与慢固化型，它们在橱柜硬板的框架板粘合，活动住屋装配，难层压物以及其他不宜采用更廉价的热动物胶液的中小胶粘剂需求场合。(2) 粘胶带动物胶是胶粘带中所用的一类基本胶粘剂。这些胶带既可用于常见轻型零售包装袋，也可用着重型胶带，如装运货物的实心纤维与瓦楞纸箱的密封或封装，这类场合需要快速机械作业与持久的高粘接强度。这时，骨胶用量很大，皮胶也常单独或同骨胶复配后使用。所用胶粘剂一般配制成约50%的固含量，且可以按干胶质量的10%20%掺混糊精，以及少量的润湿剂、增塑剂、凝胶抑制剂(必要时)。胶粘剂(6063C)通常用涂料辊涂在背衬纸材上，固体的沉积量一般为纸基质量的25%。湿胶带可以在张力下用蒸汽加热辊干燥，也可用可调空气的直接加热器干燥。(3) 其他应用包括砂纸与砂布磨具的制造，纺织品与纸张的上浆和涂层，书籍与杂志的装订等。近几十年来，由于胶黏剂市场的扩展，全球石油资源的有限性和环境污染问题日益受到关注，使得胶黏剂工业重新考虑新型天然胶黏剂，致使大豆蛋白胶黏剂再次成为研究热点。