・ｌ７８・ 广州化工 ２０１０年３８卷第８期
复合改性花生蛋白胶黏剂的制备
吴昭俏，谢凯宏，陈旭东，方岩雄
（广东工业大学轻工化工学院，广东 广州 ５１０００６）
摘 要：用花生蛋白粉作为原料，用碱、十二烷基苯磺酸钠、尿素、氢氧化钙对其进行改性，合成一种具有社会效益和生态效益
的改性花生蛋白胶粘剂，运用正交实验法考察了花生蛋白粉量、十二烷基苯磺酸钠量、尿素量和氢氧化钙量对改性花生蛋白胶黏剂的
胶结性能的影响，同时分析了十二烷基苯磺酸钠和尿素对该胶黏剂的改性机理。
关键词：花生蛋白；改性；胶粘剂
Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｐｅａｎｕｔ Ｐｒｏｔｅｉｎ Ａｄｈｅｓｉｖｅ
ＷＵ Ｚｈａｏ—ｑｉａｏ，ＸＩＥ Ｋａｉ—ｈｏｎｇ，ＣＨＥＮ Ｘｕ—ｄ０ｎｇ，ＦＡＮＧ Ｙａｎ—ｘｉｏｎｇ
（Ｆａｃｕｌｔｙ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｌｉｇｈｔ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５ １０００６，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐｅａｎｕｔ ｐｒｏｔｅｉｎ ａｄｈｅｓｉｖｅ，ｗｈｉｃｈ ｈａｄ ｇｏｏｄ ｓｏｃｉａｌ ａｎｄ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｂｅｎｅｆｉｔ，ｗａｓ ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ ｗｉｔｈ ｐｅａｎｕｔ ｐｒｏ－
ｔｅｉｎ ｐｏｗｄｅｒ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｂｙ ｓｏｄｉｕｍ ｄｏｄｅｃｙｌｂｅｎｚｅｎｅ ｓｕｌｆｏｎａｔｅ，ｕｒｅａ ａｎｄ ｃａｌｃｉｕｍ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ．Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｄｏｓａｇｅｓ ｏｆ ｐｅａｎｕｔ
ｐｒｏｔｅｉｎ ｐｏｗｄｅｒ，ｓｏｄｉｕｍ ｄｏｄｅｃｙ｜ｂｅｎｚｅｎｅ ｓｕｌｆｏｎａｔｅ，ｕｒｅａ ａｎｄ ｃａｌｃｉｕｍ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｂｙ ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｄｅｓｉｇｎ ｔｅｓｔ．Ｔｈｅ
ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ｏｆ ｄｏｄｅｃｙｌｂｅｎｚｅｎｅ ｓｕｌｆｏｎａｔｅ ａｎｄ ｕｒｅａ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐｅａｎｕｔ ｐｒｏｔｅｉｎ；ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ａｄｈｅｓｉｖｅ
凡是能把同种的或不同种的固体材料表面连接在一起的媒
介物统称为胶粘剂，胶粘剂也称为粘合剂。通过胶粘剂的粘接
力使固体表面连接的方法叫做粘接或胶接” 。
在２０世纪３０年代，胶合板工业为了跟上自动化工业需求木
材胶合板的发展，市场上大量需求优质大豆粉制作的胶粘剂，在
第二次世界大战后，随着石油工业的发展，具有更好的粘接强度
和抗水性的石油衍生胶逐渐取代了大豆胶粘剂而主导着胶粘剂
市场 。但是大多数石油衍生胶含有酚醛类交联剂，热塑性树
脂和热固性树脂难于处理和降解，又易挥发游离甲醛类气体，危
及环境；再加上胶粘剂市场的扩大和需求量的急增，而石油衍生
胶的资源有限，因此，近年来，对环境无害而又可再生的植物蛋
白胶粘剂日益得到人们的重视和青睐 Ｊ。
植物蛋白具有价廉而量广，易于操作（具有较低的粘度），可
用于热压和冷压，在２０％～３５％的湿度下不易脱胶等优点，但是
用天然植物蛋白制作的胶粘剂粘接强度和抗水性相对较差，缺
乏抗微生物的能力，尚不能很好地达到工业应用的标准。因此，
很有必要对植物蛋白进行改性，以提高其制作胶粘剂的粘接强
度和抗水性等特性，来满足应用的需要 Ｊ。
本研究采用花生蛋白为原料，通过添加改性试剂对花生蛋
白进行改性，制备复合改性花生蛋白胶黏剂，讨论了花生蛋白粉
量、十二烷基苯磺酸钠量、尿素量和氢氧化钙量对花生蛋白粉浆
液改性效果的影响，并且探讨了十二烷基苯磺酸钠量和尿素量
对花生蛋白胶黏剂改性的化学机理。
通讯作者：方岩雄，男，教授，主要从事绿色化学过程研究。 １ 实验部分
１．１试剂与仪器
花生蛋白粉（食用级）购于天申食品集团有限公司（花生蛋
白粉的各项指标：蛋白质（于基）含量１＞４７％；水分≤７％；脂肪≤
７％；色泽：乳白色；气味：具有花生的正常味道；生产日期２００８．
１０．１，食用有效期为：ｌ２个月）；氢氧化钠，分析纯，天津市福晨化
学试剂厂；十二烷基苯磺酸钠，分析纯，天津市福晨化学试剂厂；
尿素，分析纯，天津市福晨化学试剂厂；氢氧化钙，分析纯，江苏
常州市科发化学试剂有限公司；单板：压板试验所使用的单板是
杉木板，幅面为８５ｍｍ×６５ｍｍ，厚度为９～１．１ｍｍ。ＦＡ２１０４电子
分析天平，上海良平仪器仪表有限公司；ＳＺＣＬ数显智能控温磁
力搅拌器，郑州长城科工贸有限公司；ＷＤＷ－－ＩＯ０微机控制电子
万能试验机，上海华龙测试仪器有限公司。
１．２复合改性花生蛋白的制备
往反应容器中加入３０ｍＬ水，在不断搅拌情况下缓慢加入一
定量的花生蛋白粉，搅拌形成均匀的花生蛋白粉浆液，慢慢滴入
５ｍＬ（由１００ｍＬ水加１２ｇ氢氧化钠配制成的）溶液。搅拌３０ｍｉｎ
后，加入一定量的十二烷基苯磺酸钠。搅拌２０ｍｉｎ后，加入一定
量的尿素，搅拌４０ｍｉｎ，最后加入氢氧化钙，搅拌均匀即可。
１．３胶粘性能的测定
１．３．１胶粘强度的测定
１．３．１．１压板
胶粘木板样品的制备：每个样品长８５ｍｍ，宽６５ｍｍ，厚 ２０１０年３８卷第８期 广州化工 ・１７９・
１０ｍｍ。将两块木材粘在一起，如图２．１所示，涂布面积为６５ｍｍ
×４０ｍｍ。先将涂过胶的木材初粘在一起，然后夹紧，干燥一天。
Ａ
图１ 木材样品制备示意图
１．３．１．２测定胶粘强度
木材样品的拉伸剪切强度（胶粘强度）由ＷＤＷ－－１００型微
机控制电子万能试验机测定，压缩速度为１０ ｍｍ／ｍｉｎ。
拉伸剪切强度盯按下式计算：
盯＝Ｆ／Ｓ
式中：Ｆ一剪切力，Ｎ
ｓ——作用面积，ｍ
１．３．２耐水性的测定
将胶粘好的木板样品放置在容器中，室温下在自来水中浸
泡２４ｈ，然后在室温下空气干燥２４ｈ。测量胶粘木板样品的拉伸
剪切强度。
２结果与讨论
正交实验结果见表１和表２。
表１ 复合改性实验方案与拉伸剪切强度（Ｆ浸水前）
２．２正交试验结果分析
２．２．１ 花生蛋白粉量对胶粘剂胶合强度的影响
从正交试验结果看，无论是否进行耐水性测试，花生蛋白粉
量对胶粘强度影响的极差都不是很高，这说明花生蛋白粉虽然 对胶粘强度有影响，但是在实验范围内，其影响不是很显著。
２．２．２十二烷基苯磺酸钠添加量对胶粘剂胶合强度的影响
从表１和表２中可以看出，无论是否有进行耐水性测试，十
二烷基苯磺酸钠的极差都是比较高，这说明十二烷基苯磺酸钠
添加量对胶合强度的影响比较明显。
表２复合改性实验方案与剪切强度（Ｆ浸水后）
花生蛋白质所含的非极性氨基酸如亮氨酸（Ｌｅｕ）、异亮氨酸
（ＩＩｅ）等含疏水性残基，通过疏水键相互结合于蛋白质分子中心，
采用十二烷基苯磺酸钠预处理花生蛋白粉的作用是利用离子效
应，与蛋白质结合促使其三维结构的伸展。疏水端基转而朝外，
能有效增强花生蛋白的疏水性。
２．２．３尿素添加量对胶粘剂胶合强度的影响
尿素分子中含有氧原子和氢原子，可以与花生蛋白分子上
的羟基作用，打断蛋白质体系中的氢键，从而有效地打开花生蛋
白分子内部的复合结构，为钙离子的螯合作用提供有利的分子
构象。
不进行耐水性测试时，尿素添加量为３．０ｇ（即浓度大约
Ｉ．５ｍｏ￣Ｌ）时胶合强度达到较大值。进行耐水性测试时，尿素添
加量为１．５ｇ时，胶合强度达到最大值。继续加大尿素的添加量，
胶合强度会下降，这主要有两方面的原因：（１）由于花生蛋白质
分子展开过多而增加了分子间的作用力，粘度太大，胶粘剂的流
动性变差，不利粘接；（２）由于蛋白分子的过度展开导致的结果，
过高浓度的尿素可以破坏具有疏水性的蛋白质二级结构。
２．２．４氢氧化钙添加量对胶粘剂胶合强度的影响
氢氧化钙在胶黏剂的改性中主要有两个方面的作用：一是
钙离子可以与花生蛋白质分子发生螯合作用；二是提高胶黏剂
的碱性。
不进行耐水性测试时，胶合强度随着氢氧化钙添加量的增
加而升高；进行耐水性测试时，胶合强度在氢氧化钙添加量为
１．５ｇ时达到最高，继续加大氢氧化钙的量就会使整个胶粘剂的
碱性过高，导致耐水性降低。
（下转第１９１页）
２０１０年３８卷第８期 广州化工 ・１９１・
４ 结论
综上所述，在氟化氢生产中，分析氟化氢气体洗涤系统的硫
酸一氟化氢混合酸中组份Ｈ：ＳＯ 、ＨＦ和Ｈ：０的含量时，采用溴
百里酚兰一中性红作指示剂，先取一个样品用氢氧化钠标准溶
液滴定总酸度；再取另一个样品加入过量的活性二氧化硅，将
ＨＦ充分转化为Ｈ２ＳｉＦ ，用氢氧化钠标准溶液滴定酸度。整个过
程只需要酸碱滴定，且加入活性二氧化硅的样品不需另处理即
可滴定。该方法涉及步骤少，操作方法简单，数据可靠，从开始
到出分析数据结果只需３０ｒａｉｎ左右，能可靠、及时地为生产工艺
控制提供决策依据。
（上接第１７９页）
２．３化学机理的分析
２．３．１ 十二烷基苯磺酸钠改性花生蛋白的化学机理分析
Ｄｉｃｋｉｎｓｉｏｎ －６ｊ在总结大量试验事实的基础上提出了离子型
表面活性剂与蛋白质混合体系界面吸附的增溶机理：分散在表
面的蛋白质分子与水溶性的表面活性剂形成蛋白质一表面活性
剂复合物，从而使蛋白质分子以复合物的形式进入水相。此时，
表面活性剂与被吸附的蛋白质有强烈的相互作用。
从复合改性花生蛋白正交试验结果可看出，通过十二烷基
苯磺酸钠对花生蛋白的改性，在其添加量为０．５ｇ时，耐水性胶
合强度得到显著提高。归根结底主要是由于十二烷基苯磺酸钠
非极性的碳氢链与被吸附的非极性蛋白质侧链基团之间强烈的
相互作用，提高了蛋白质的表面疏水性。简言之，第一阶段的十
二烷基苯磺酸钠改性有效地使蛋白质自身的疏水基团外露，为
胶合强度的提高做出了贡献。有文献指出 Ｊ，蛋白质与十二烷
基苯磺酸钠的结合基本未触及蛋白质的二级结构，三级结构也
并未完全伸展，因此尚需对蛋白质进一步改性。
２．３．２尿素改性花生蛋白的化学机理分析
氢键在蛋白质的二级结构中起稳定构象的重要作用。Ｋａｌｌａ 和Ｋｉｎｓｅｌｌａ＿８ 的研究表明，脲是一种有效的变性剂。尿素分子中
有氧原子和氢原子，可以与大豆蛋白分子上的羟基作用，打断蛋
白质体系中的氢键，从而使分子内部的复合结构伸展开来 ，为
最终的钙离子螯合反应提供可结合点。（以１３一折叠的氢键结
合为例，见图２）。常温下，蛋白质在尿素溶液中可达到较好的变
性效果 。
，／．ｉＮ－二 Ｉ二ｉＩ二＂ Ｃ、＝－≮￣，Ｎ二 Ｉ二 二 二
３结论
本文采用复合改性方法，选用表面活性剂十二烷基苯磺酸
钠、变性剂尿素、氢氧化钙联合改性花生蛋白，制成的复合改性 参考文献
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花生基胶粘剂，优化改性胶的配方，探讨胶粘剂强度和耐水性
能，本文研究结论如下：
（１）花生蛋白粉量为１１．５ｇ，十二烷基苯磺酸钠添加量为
０．２ｇ，尿素添加量为３．０ｇ，氢氧化钙添加量为２．０ｇ，木材样品剪
切强度达到最优，为２．３３４ＭＰａ。
（２）木板粘接样品经过２４ｈ泡水和２４ｈ的室温下干燥，花生
蛋白粉量为ｌ１．５ｇ，十二烷基苯磺酸钠添加量为０．５ｇ，尿素添加量
为１．５ｇ，氢氧化钙添加量为１．５ｇ，木材样品剪切强度达到最优，为
０．７３ＭＰａ，具有较好的耐水性能，可以在潮湿的环境下使用。
尽管改性花生基胶粘剂的原料成本要比脲醛树脂高些，但
其游离甲醛释放量为０，达到国际Ｅ 级水平，且花生原料资源丰
富，可再生，资源丰富，无毒环保，用其制成木材胶粘剂具有很好
的社会效益和生态效益。
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ｉｅｓ ｍｏｌｄｅｄ ｆｒｏｍ ｕｒｅａ—ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｓｏｙ ｐｒｏｔｅｉｎ ｉｓｏｌａｔｅｓ『Ｊ］．Ａｍ Ｏｉｌ Ｃｈｅｍ
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