本發明所屬領域為木材膠黏劑，具體涉及一種仿生礦化結構綠色膠黏劑的制備方法。

背景技術：

1、航空航天、汽車和建筑等關鍵行業對膠黏劑的需求不斷增長，推動全球膠黏劑市場以5％的復合年增長率增長，預計到2024年將達到689.4億美元。目前，由化石原料制成的膠黏劑占據全球市場主導地位。然而，這些膠黏劑的廣泛使用引發了人們對溫室氣體排放、能源短缺和人類健康風險的擔憂，凸顯了對綠色和可持續替代品的迫切需求。

2、天然生物基膠黏劑因其具有綠色、可再生和來源豐富的特點，展現出替代化石基膠黏劑的廣闊前景。常見的生物基膠黏劑包括植物蛋白、木質素和多糖。然而，這些生物基膠黏劑通常表現出一些局限性，包括粘合強度低和功能性不足。一方面，它們的粘結強度很大程度上取決于弱氫鍵和物理纏結，而這些鍵和纏結很容易被破壞。目前的改性策略——例如化學交聯、多網絡結構和納米材料摻雜——可以提高粘合強度，但這些方法通常會損害韌性、增加工藝復雜性并提高生產成本。另一方面，由于生物基材料的反應性低，增強生物基膠黏劑的功能性(例如阻燃性、防水性和防霉性)通常需要大量加入石油基化合物，但這會損害生物基膠黏劑的環境優勢并增加其生態足跡。

技術實現思路

1、本發明的目的在于，提供一種仿生礦化結構綠色膠黏劑的制備方法。本發明制備的綠色膠黏劑具有強粘附力和多功能性，而且綠色環保。

2、本發明的技術方案：一種仿生礦化結構綠色膠黏劑的制備方法，將多糖溶于去離子水中，再加入鈣鹽攪拌，然后將碳酸鹽加入混合物中，通過以多糖為有機模板，逐層吸附鈣離子和碳酸根離子來誘導caco3生物礦物的晶體成核，生長反應結束后通過真空過濾收集產物得到caco3生物礦物；最后將大豆蛋白與去離子水混合，隨后加入caco3生物礦物進行超聲處理，再加入植物多酚使其在caco3生物礦物和大豆蛋白之間建立相容的界面，從而得到一種具有仿生礦化結構的綠色膠黏劑。

3、前述的仿生礦化結構綠色膠黏劑的制備方法中，所述多糖包括殼聚糖、海藻酸鈉和淀粉。

4、前述的仿生礦化結構綠色膠黏劑的制備方法中，所述鈣鹽包括氯化鈣、醋酸鈣和草酸鈣；所述碳酸鹽包括碳酸鈉、碳酸鉀和碳酸氫鈉。

5、前述的仿生礦化結構綠色膠黏劑的制備方法中，所述植物多酚包括鞣花酸、單寧酸和沒食子酸。

6、前述的仿生礦化結構綠色膠黏劑的制備方法中，所述caco3生物礦物的制備是按質量份將0.3-2.4份的多糖溶于去離子水中，在50-60℃下攪拌20-30min，然后加入17.4-121.5份鈣鹽攪拌50-60min，將16.8-117份碳酸鹽加入混合物中攪拌7-8h，真空過濾得到caco3生物礦物。

7、前述的仿生礦化結構綠色膠黏劑的制備方法中，所述多糖的質量份為0.9份，溫度為55℃，攪拌時間為20min；所述鈣鹽的質量份為52.2份，攪拌時間為60min；所述碳酸鹽的質量份為50.1份，攪拌時間為8h。

8、前述的仿生礦化結構綠色膠黏劑的制備方法中，按質量份將8-15份的大豆蛋白與85-92份的去離子水在25-35℃下以300-400rpm的速度機械攪拌10-15min，再加入1-7份的caco3生物礦物置于超聲波清洗器中超聲處理10-20min后，繼續在25-35℃下攪拌50-60min，再加入4-10份的具有多酚羥基結構的植物多酚，繼續在20-40℃下攪拌30-40min，得到綠色膠黏劑成品。

9、前述的仿生礦化結構綠色膠黏劑的制備方法中，所述大豆蛋白的質量份為12份，所述去離子水的質量份為88份，所述機械攪拌的溫度為25℃，所述機械攪拌的速度為350rpm，所述機械攪拌時間為10min；所述caco3生物礦物的質量份為3份，所述超聲處理的時間為15min，所述超聲處理后攪拌的溫度為25℃，所述超聲處理后攪拌的時間為60min。

10、前述的仿生礦化結構綠色膠黏劑的制備方法中，所述建立相容的界面的過程為加入4-10份的具有多酚羥基結構的植物多酚，繼續在20-40℃下攪拌30-40min。

11、前述的仿生礦化結構綠色膠黏劑的制備方法中，所述植物多酚的質量份為6份，所述攪拌溫度為35℃，所述攪拌時間為35min。

12、與現有技術相比，本發明的綠色膠黏劑通過簡便有效的策略來構建仿生礦化結構，以開發了一種堅固、多功能的大豆蛋白膠黏劑，并以多糖為有機模板，通過仿生礦化結構得到的caco3生物礦物具有環保性和工藝可調性，更綠色環保；本發明還引入一種經濟高效的天然多酚，在caco3生物礦物和大豆蛋白之間建立相容的界面，使得膠合強度有了明顯提升，從而得到一種具有仿生礦化結構的綠色膠黏劑。本發明在該膠黏劑體系中，以高模量的caco3生物礦物及其離子螯合作用顯著提高了大豆蛋白膠黏劑的粘合強度和防水能力。此外，本發明的仿生礦化結構形成連續的熱障網絡，使其具有出色的阻燃性，植物多酚和無機礦物成分的協同作用賦予大豆蛋白膠黏劑出色的防霉性能。

技術特征：

1.一種仿生礦化結構綠色膠黏劑的制備方法，其特征在于：將多糖溶于去離子水中，再加入鈣鹽攪拌，然后將碳酸鹽加入混合物中，通過以多糖為有機模板，逐層吸附鈣離子和碳酸根離子來誘導caco3生物礦物的晶體成核，生長反應結束后通過真空過濾收集產物得到caco3生物礦物；最后將大豆蛋白與去離子水混合，隨后加入caco3生物礦物進行超聲處理，再加入植物多酚使其在caco3生物礦物和大豆蛋白之間建立相容的界面，從而得到一種具有仿生礦化結構的綠色膠黏劑。

2.根據權利要求1所述的仿生礦化結構綠色膠黏劑的制備方法，其特征在于：所述多糖包括殼聚糖、海藻酸鈉和淀粉。

3.根據權利要求1所述的仿生礦化結構綠色膠黏劑的制備方法，其特征在于：所述鈣鹽包括氯化鈣、醋酸鈣和草酸鈣；所述碳酸鹽包括碳酸鈉、碳酸鉀和碳酸氫鈉。

4.根據權利要求1所述的仿生礦化結構綠色膠黏劑的制備方法，其特征在于：所述植物多酚包括鞣花酸、單寧酸和沒食子酸。

5.根據權利要求1所述的仿生礦化結構綠色膠黏劑的制備方法，其特征在于：所述caco3生物礦物的制備是按質量份將0.3-2.4份的多糖溶于去離子水中，在50-60℃下攪拌20-30min，然后加入17.4-121.5份鈣鹽攪拌50-60min，將16.8-117份碳酸鹽加入混合物中攪拌7-8h，真空過濾得到caco3生物礦物。

6.根據權利要求5所述的仿生礦化結構綠色膠黏劑的制備方法，其特征在于：所述多糖的質量份為0.9份，所述多糖溶于去離子水的攪拌溫度為55℃，所述多糖溶于去離子水的攪拌時間為20min；所述鈣鹽的質量份為52.2份，攪拌時間為60min；所述碳酸鹽的質量份為50.1份，攪拌時間為8h。

7.根據權利要求1所述的仿生礦化結構綠色膠黏劑的制備方法，其特征在于：按質量份將8-15份的大豆蛋白與85-92份的去離子水在25-35℃下以300-400rpm的速度機械攪拌10-15min，再加入1-7份的caco3生物礦物置于超聲波清洗器中超聲處理10-20min后，繼續在25-35℃下攪拌50-60min，再加入4-10份的具有多酚羥基結構的植物多酚，繼續在20-40℃下攪拌30-40min，得到綠色膠黏劑成品。

8.根據權利要求7所述的仿生礦化結構綠色膠黏劑的制備方法，其特征在于：所述大豆蛋白的質量份為12份，所述去離子水的質量份為88份，所述機械攪拌的溫度為25℃，所述機械攪拌的速度為350rpm，所述機械攪拌時間為10min；所述caco3生物礦物的質量份為3份，所述超聲處理的時間為15min，所述超聲處理后攪拌的溫度為25℃，所述超聲處理后攪拌的時間為60min。

9.根據權利要求7或8所述的仿生礦化結構綠色膠黏劑的制備方法，其特征在于：所述建立相容的界面的過程為加入4-10份的具有多酚羥基結構的植物多酚，繼續在20-40℃下攪拌30-40min。

10.根據權利要求9所述的仿生礦化結構綠色膠黏劑的制備方法，其特征在于：所述植物多酚的質量份為6份，所述攪拌溫度為35℃，所述攪拌時間為35min。

技術總結
本發明公開了一種仿生礦化結構綠色膠黏劑的制備方法，將多糖溶于去離子水中，再加入鈣鹽攪拌，然后將碳酸鹽加入混合物中，通過以多糖為有機模板，逐層吸附鈣離子和碳酸根離子來誘導CaCO<subgt;3</subgt;生物礦物的晶體成核，生長反應結束后通過真空過濾收集產物得到CaCO<subgt;3</subgt;生物礦物；最后將大豆蛋白與去離子水混合，隨后加入CaCO<subgt;3</subgt;生物礦物進行超聲處理，再加入植物多酚使其在CaCO<subgt;3</subgt;生物礦物和大豆蛋白之間建立相容的界面，從而得到一種具有仿生礦化結構的綠色膠黏劑。本發明制備的綠色膠黏劑具有強粘附力和多功能性，而且綠色環保。

技術研發人員：張一,李昕,朱澤政,李新玉,孫偉圣,郭璽,張彥娟,嚴玉濤
受保護的技術使用者：浙江農林大學
技術研發日：
技術公布日：2025/4/24