纳米材料对大豆蛋白生物胶黏剂的影响研究

论文摘要

本文以大豆分离蛋白（SPI）为原料,采用纳米SiO2和纳米CaCO3进行修饰,研究纳米颗粒的添加量、反应温度和时间对SPI胶黏强度的影响;采用纳米SiO2和化学试剂尿素共同修饰大豆分离蛋白（SPI）的方法,进一步提高SPI的胶黏强度,并研究了冷冻干燥对胶黏剂的胶黏强度、耐水性和对大豆蛋白二级结构的影响,同时做了储藏研究;采用纳米SiO2或者在此基础上与尿素共同修饰大豆7S与11S球蛋白,研究了纳米SiO2添加量对经尿素处理的球蛋白胶黏强度的影响;利用硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂分别改性纳米二氧化硅和碳酸钙的颗粒表面,确定了最佳工艺,并探讨了可能的胶黏机理。实验结果表明,纳米SiO2和纳米CaCO3能够明显增加SPI胶黏剂的胶黏强度,但应用纳米CaCO3的效果不如纳米SiO2。随着纳米添加量、反应时间和反应温度的增加,胶黏强度有着先增大后减小的趋势,响应面分析法得出了最佳胶黏强度的工艺条件:纳米SiO2添加量约为1%,纳米CaCO3碳酸钙添加量约为2%,反应温度分别约为66℃、70℃,反应时间约为1 h。当用1 %纳米SiO2和3 mol/L尿素共同修饰SPI时,胶黏剂的黏度与胶黏强度最大;松木的耐水性最差,纳米SiO2、尿素及共同修饰SPI均没有提高胶黏剂的耐水性;冷冻干燥对胶黏剂胶黏强度、耐水性、蛋白质结构影响不显著。红外光谱研究表明,纳米SiO2的添加并未显著改变大豆蛋白的二级结构,冷冻干燥的影响也不显著,而尿素溶液的加入对蛋白质二级结构影响明显,使大豆蛋白β-折叠结构部分转化为无规卷曲和β-转角;储藏研究表明冷冻干燥处理胶黏剂的效果较好,延长了保质期。7S和11S球蛋白的研究表明,1%的纳米SiO2使大豆7S和11S球蛋白的胶黏强度明显增大,结合1mol/L尿素共同修饰后7S和11S球蛋白时的胶黏强度达到最大值;樱桃木上的胶黏强度比在其它木材上的胶黏强度高;纳米SiO2修饰后7S和11S球蛋白的焓变无明显变化,但1mol/L尿素使球蛋白发生了部分变性,蛋白质分子结构部分展开并维持一定量的二级结构,使纳米SiO2与球蛋白分子的相互作用更加充分,从而提高胶黏强度。偶联剂的引入不利于胶黏强度的继续增大,钛酸酯偶联剂改性纳米CaCO3的最佳用量为2.5%,反应时间为1h,反应温度约为70℃;硅烷偶联剂改性纳米SiO2的最佳用量为1%,反应时间为1h,反应温度约为70℃。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 木材胶粘剂简介
• 1.2 大豆蛋白简介
• 1.2.1 大豆蛋白的主要成分
• 1.2.2 7S 和11S 球蛋白的空间结构
• 1.2.3 7S 和11S 球蛋白的物化性质
• 1.2.4 大豆蛋白作为胶粘剂的研究进展
• 1.3 纳米技术在胶粘剂中的应用进展
• 1.3.1 纳米材料简介
• 1.3.2 纳米材料应用进展
• 1.4 本课题立题背景、意义
• 1.5 本论文主要研究内容
• 2对大豆分离蛋白基胶黏剂胶黏特性的影响'>第二章 纳米SiO₂对大豆分离蛋白基胶黏剂胶黏特性的影响
• 2.1 引言
• 2.2 实验材料与仪器设备
• 2.2.1 实验材料
• 2.2.2 仪器设备
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 水分的测定：GB/T 14769—1993
• 2.3.2 蛋白质含量的测定：微量凯氏定氮法
• 2.3.3 胶黏剂制备
• 2.3.4 胶黏强度的测定
• 2.3.5 响应面实验设计
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 大豆分离蛋白的指标
• 2.4.2 响应面分析
• 2.4.3 各因素对胶黏强度的影响
• 2.5 本章小结
• 2与尿素共同修饰SPI 及冷冻干燥对其胶黏特性的影响'>第三章 纳米SiO₂与尿素共同修饰SPI 及冷冻干燥对其胶黏特性的影响
• 3.1 引言
• 3.2 实验材料与仪器设备
• 3.2.1 实验材料
• 3.2.2 仪器设备
• 3.3 实验方法
• 3.3.1 胶黏剂的制备
• 3.3.2 胶黏强度的测定
• 3.3.3 耐水性的测定
• 3.3.4 粘度的测定
• 3.3.5 胶黏剂的储藏研究
• 3.3.6 FT-IR 光谱分析
• 3.4 结果与讨论
• 2 与尿素共同修饰大豆分离蛋白经冷冻干燥前后的胶黏强度比较'>3.4.1 纳米SiO₂与尿素共同修饰大豆分离蛋白经冷冻干燥前后的胶黏强度比较
• 2 与尿素共同修饰大豆分离蛋白经冷冻干燥前后的耐水性比较'>3.4.2 纳米SiO₂与尿素共同修饰大豆分离蛋白经冷冻干燥前后的耐水性比较
• 3.4.3 不同浓度的尿素与1%纳米二氧化硅对SPI 粘度的影响
• 3.4.4 纳米修饰大豆分离蛋白对胶黏剂储藏性的影响
• 3.4.5 红外光谱分析蛋白二级结构
• 3.5 本章小结
• 2与尿素修饰大豆7S与11S球蛋白胶黏特性的研究'>第四章 纳米SiO₂与尿素修饰大豆7S与11S球蛋白胶黏特性的研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验材料与仪器设备
• 4.2.1 实验材料
• 4.2.2 仪器设备
• 4.3 实验方法
• 4.3.1 7S 和11S 球蛋白的提取
• 2 控制修饰7S 和11S球蛋白'>4.3.2 纳米SiO₂ 控制修饰7S 和11S球蛋白
• 2 与尿素共同修饰7S 和11S 球蛋白'>4.3.3 纳米SiO₂ 与尿素共同修饰7S 和11S 球蛋白
• 4.3.4 胶黏强度的测定
• 4.3.5 DSC 测热焓
• 4.4 结果与讨论
• 2 控制修饰7S 和11S 球蛋白对其胶黏强度的影响'>4.4.1 纳米SiO₂ 控制修饰7S 和11S 球蛋白对其胶黏强度的影响
• 2 共同修饰7S 和11S 球蛋白对其胶黏强度的影响'>4.4.2 尿素与纳米SiO₂ 共同修饰7S 和11S 球蛋白对其胶黏强度的影响
• 2 对75 和11S 的热焓性质的影响'>4.4.3 尿素与纳米SiO₂ 对75 和11S 的热焓性质的影响
• 4.5 本章小结
• 3与偶联剂对大豆分离蛋白基胶黏剂胶黏特性的影响'>第五章 纳米CaCO₃与偶联剂对大豆分离蛋白基胶黏剂胶黏特性的影响
• 5.1 引言
• 5.2 实验材料与仪器设备
• 5.2.1 实验材料
• 5.2.2 仪器设备
• 5.3 实验方法
• 5.3.1 纳米材料预处理
• 5.3.2 胶黏剂制备
• 5.3.3 胶黏强度的测定
• 5.3.4 响应面实验设计
• 5.4 结果与讨论
• 5.4.1 响应面分析
• 5.4.2 各因素对胶黏强度的影响
• 2 对胶黏强度的影响'>5.4.3 硅烷偶联剂改性纳米SiO₂对胶黏强度的影响
• 3 对胶黏强度的影响'>5.4.4 钛酸酯偶联剂改性纳米CaCO₃对胶黏强度的影响
• 5.5 本章小结
• 主要结论
• 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的文章