Эмульсии и клеи, содержащие белок, их получение и применение

Эмульсии и клеи, содержащие белок, их получение и применение

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

Настоящей заявкой заявлено преимущество и приоритет по отношению к Предварительной Патентной Заявке США No. 61/246208, находящейся одновременно на рассмотрении, от 28.09.2009, и по отношению к Предварительной Патентной Заявке США No. 61/157944, находящейся одновременно на рассмотрении, от 6.03.2009, полное содержание которых включено в настоящий документ ссылкой.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0002] Изобретение относится к выделенным белкам, эмульсиям и клеям, содержащим такие белки, и к способам получения и применения таких белков, эмульсий и клеев.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0003] Использование органического полиизоцианата, эпоксидного соединения, мочевино-формальдегидного соединения (UF), и фенолформальдегидных резольных смол (PF-смолы), и различных комбинаций этих клеев хорошо известно для получения уплотненных древесных композитов, таких как ДСП, ДВП и родственных композитных древесных продуктов, а также для получения сконструированных композитных пиломатериалов. Отверждение этих смол часто ускоряется в этих практически используемых применениях путем использования прессов с нагреванием с температурами плиты пресса, превышающими 100°C, и часто 200°C. В некоторых специализированных структурных (или сконструированных) применениях пиломатериалов часто является непрактичным использование нагревания для ускорения отверждения клея, так как сконструированные древесные композитные структуры слишком громоздки для адекватной передачи тепла. В этих структурных применениях предпочтительны клеи, которые отверждаются при температурах окружающей среды. При получении составов всех этих смол проблемой является достижение адекватного баланса между необходимостью быстрого отверждения при повышенных температурах или близких к температуре окружающей среды и необходимостью поддержания подходящего продолжительного срока службы (или жизнеспособности).

[0004] Кроме того, встревоженность по поводу экологических проблем последнего времени выявила необходимость замены UF- и PF-смол на более благоприятные для окружающей среды смолы, которые обладают прочностью склеивания, получаемой с помощью UF-смол, при этом без формальдегида и с обеспечением подобной или лучшей влагостойкости конечного продукта. Хотя полиизоцианаты, например, PMDI, способны обеспечивать эти характеристики, при этом множество попыток коммерческого использования PMDI по замене UF к настоящему времени потерпели неудачу из-за стоимости и проблем обработки.

[0005] Поэтому у отрасли промышленности древесных продуктов все еще существует необходимость в создании высокоэффективных клеев с более низкой стоимостью и более чистых с экологической точки зрения, которые обладают эксплуатационными характеристиками, аналогичными характеристикам полиизоцианатов. Множество попыток, проделанных для создания смеси, имели значительный коммерческий успех в некоторых отраслях промышленности, например, в отрасли промышленности товаров из древесных продуктов. Использование изоцианат-функциональных преполимеров интенсивно изучалось. К сожалению, во многих случаях преполимеры просто ослабляют эксплуатационные характеристики изоцианата. Таким образом, целесообразно получение модифицирующего агента или преполимеризуемых образцов, которые могут объединяться с полиизоцианатом или с другой аналогичной смолой с целью уменьшения стоимости последних путем уменьшения количества полиизоцианата, которого необходимо достичь без снижения качества эксплуатационных характеристик, таких как адгезионная прочность и влагостойкость.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0006] В изобретении предлагаются эмульсии и клеи, например, термоотверждающиеся клеи, которые содержат полипептидную фракцию, которая может быть выделена из множества исходных материалов, включающих возобновляемую биомассу растений. Важный компонент, который обеспечивает эмульсии и клеи их преимуществами, представляет собой выделенную полипептидную композицию. Биомасса растений, как правило, представляет собой отбрасываемые побочные продукты сельского хозяйства и, таким образом, в изобретении предлагаются коммерчески применимые эмульсии и клеи, которые безвредны с экологической точки зрения.

[0007] Определенные фракции из выделенных полипептидных фракций, описанных в настоящем документе, могут использоваться для диспергирования или эмульгирования масла в воде или воды в масле. В результате, полипептидные фракции могут использоваться для диспергирования масел, обычно используемых в производстве клеев. В зависимости от выбранного состава, полученные в результате клеи обладают такими же или лучшими эксплуатационными характеристиками по сравнению со стандартными коммерчески доступными высокоэффективными клеями. Кроме того, в изобретении предлагаются как однокомпонентные клеи (отдельная смесь, которая без добавления других компонентов, функционирует в качестве клея), так и двух- или многокомпонентные клеи (клеи, созданные путем смешивания вместе двух ли более компонентов, которые при смешивании функционируют в качестве клея). Кроме того, полипептиды могут использоваться для диспергирования или эмульгирования масел во время удаления разлившейся нефти или во время добычи нефти третичными методами. Определенные фракции из фракций выделенных полипептидов, описанных в настоящем документе, включают водорастворимые белки, которые могут использоваться для получения водорастворимых клеев. Полученные в результате водорастворимые клеи могут использоваться, например, для приклеивания бумаги к стеклу. Водорастворимый белок также может быть поперечно-сшитым с использованием подходящих агентов поперечной сшивки с получением влагостойких клеев.

[0008] В одном аспекте, в изобретении предлагается клеевая композиция, включающая:

(a) примерно от 5% примерно до 90% (масс./масс.) реакционно-способного преполимера; и

(b) примерно от 10% примерно до 99% (масс./масс.) выделенной полипептидной композиции, способной к диспергированию реакционно-способного преполимера в водной среде, например, в воде или в растворе на водной основе. Раствор на водной основе может содержать множество растворенных компонентов и/или может содержать диспергированный или эмульгированный латексный полимер.

[0009] В определенных обстоятельствах реакционно-способный преполимер представляет собой преполимер на основе полиизоцианата, преполимер на основе эпоксидных соединений, латексный преполимер или их комбинацию. В зависимости от компонентов клея, преполимер и выделенная полипептидная композиция могут смешиваться и храниться в виде смеси до момента использования (например, когда к смеси добавляют активатор или катализатор, или где смесь хранится при таких условиях, что отверждение не происходит). Альтернативно, когда нет необходимости в других добавках для инициации реакции между реакционно-способным преполимером и выделенной полипептидной композицией, то реакционно-способный преполимер и полипептидную композицию смешивают непосредственно перед использованием.

[0010] В другом аспекте, в изобретении предлагается двухкомпонентная клеевая композиция, включающая:

(a) первый компонент (Компонент A), включающий примерно от 5% примерно до 90% (масс./масс.) реакционно-способного преполимера, где реакционно-способный преполимер представляет собой преполимер на основе полиизоцианата, преполимер на основе эпоксидных соединений или их комбинацию; и

(b) второй компонент (Компонент B), включающий примерно от 10% примерно до 99% (масс./масс.) выделенной полипептидной композиции, способной к диспергированию реакционно-способного преполимера в водной среде.

[0011] В зависимости от состава Компонента А и Компонента В, их смешивают непосредственно перед использованием. В одном воплощении, клей при отверждении включает примерно от 1% примерно до 95% (масс./масс.) нелетучих веществ Компонента A и примерно от 5% примерно до 99% (масс./масс.) нелетучих веществ Компонента B. Кроме того, в зависимости от применения и функциональности клеевой композиции, массовое соотношение твердого вещества в Компоненте B к преполимеру может находиться в интервале от 100:0,1 до 0,1:100.

[0012] В каждом из вышеупомянутых аспектов, преполимер на основе полиизоцианата может представлять собой органический полиизоцианат; или продукт реакции между органическим полиизоцианатом и, например, полипептидом, полиолом, полиолом на основе аминов, аминосодержащим соединением, гидроксилсодержащим соединением или их комбинацию. Кроме того, в каждом из вышеупомянутых аспектов, клеевая композиция может дополнительно включать катализатор.

[0013] Преполимер на основе эпоксидных соединений может представлять собой соединение, содержащее эпоксид. Альтернативно, преполимер на основе эпоксидных соединений может представлять собой продукт реакции между эпоксидным соединением и, например, полипептидом, полиолом, полиолом на основе аминов, аминосодержащим соединением, гидроксилсодержащим соединением или их комбинацию. Эпоксидное соединение может быть выбрано из группы, состоящей из диглицидилового эфира бисфенола-A, диглицидилового эфира алкоксилата бисфенола-A, эпоксидной новолачной смолы, эпоксидированного соевого масла, эпоксидированного льняного масла, эпихлоргидрина, эпоксидной смолы типа глицидилового эфира, полученной из полифенола путем реакции с эпихлоргидрином, и из их комбинации.

[0014] В другом аспекте, в изобретении предлагается клеевая композиция, включающая:

(a) примерно от 5% примерно до 90% (масс./масс.) реакционно-способного преполимера, выбранного из группы, состоящей из органического полиизоцианата, продукта реакции между органическим полиизоцианатом и полипептидом, полиолом, полиолом на основе аминов, аминосодержащим соединением, гидроксилсодержащим соединения, или их комбинации;

(b) примерно от 10% примерно до 99% (масс./масс.) выделенной полипептидной композиции, способной к диспергированию реакционно-способного преполимера в водной среде; и

(c) необязательный катализатор.

[0015] В каждом из вышеупомянутых аспектов изобретения, выделенная полипептидная композиция способна диспергировать реакционно-способный преполимер в водной среде с получением стабильной дисперсной системы или стабильной эмульсии. Дисперсная система или эмульсия демонстрируют при визуальном наблюдении по существу отсутствие фазового разделения в течение, по меньшей мере, 5 минут после смешивания полипептидной композиции с реакционно-способным преполимером. В определенных воплощениях, дисперсная система или эмульсия демонстрирует при визуальном наблюдении по существу отсутствие фазового разделения в течение, по меньшей мере, 10, 15, 20, 25 или 30 минут, или даже через 1, 2, 3, 4, 5, или 6 часов или более после смешивания полипептидной композиции с реакционно-способным преполимером.

[0016] В одном аспекте, в изобретении предлагается клеевая композиция, включающая:

(a) примерно от 5% примерно до 90% (масс./масс.) реакционно-способного преполимера; и

(b) примерно от 10% примерно до 90% (масс./масс.) выделенной водорастворимой полипептидной композиции, включающей одну или более из следующих характерных черт:

(a) диапазон поглощения амида-I в интервале примерно от 1633 см^-1 до 1680 см^-1, определенном с помощью твердофазного анализа FTIR;

(b) диапазон поглощения амида-II в интервале примерно от 1522 см^-1 до 1560 см^-1, определенном с помощью твердофазного анализа FTIR;

(c) два выраженных диапазона поглощения валентных колебаний N-H 1°-амида с центрами в областях, соответствующих примерно 3200 см^-1 и примерно 3300 см^-1, определенных с помощью твердофазного анализа FTIR;

(d) выраженный кластер протонированных ядер азота, определенный в границах химического сдвига ¹⁵N в области примерно 94 м.д. и примерно 100 м.д., и в границах химического сдвига ¹H в области примерно 7,6 м.д. и примерно 8,1 м.д., определенных с помощью жидкофазного двухмерного ЯМР протон-азотного взаимодействия;

(e) средняя молекулярная масса в интервале примерно от 600 и примерно до 2500 Дальтон;

(f) неспособность стабилизации эмульсии «масло в воде», где в случае, когда водный раствор, включающий 14 частей по массе белка, растворенного или диспергированного в 86 частях по массе воды, дополнительно смешивают с 14 частями по массе PMDI, то водный раствор и PMDI производят нестабильную суспензию, которая разделяется на макроскопические фазы в статических условиях в течение пяти минут после смешивания. (см. пример 34). Такие клеи необязательно содержат катализатор, и реакционно-способный преполимер может представлять собой преполимер на оснвое полиизоцианата, преполимер на основе эпоксидных соединений, латексный преполимер или их комбинацию. Клей может быть водорастворимым клеем, который облегчает прикрепление, например, бумаги к твердой подложке. После увлажнения бумага может быть удалена с твердой подложки.

[0017] В каждом из вышеупомянутых аспектов изобретения, органический полиизоцианат может быть выбран из группы, состоящей из полимерного дифенилметан диизоцианата (PMDI), 4,4'-метилендифенил диизоцианата (4,4'-MDI), 2,4-метилендифенил диизоцианата (2,4-MDI), или их комбинации. При определенных обстоятельствах, реакционно-способный преполимер на основе полиизоцианата представляет собой полимер, включающий одну или более концевых реакционно-способных изоцианатных групп.

[0018] Полиол в преполимерной композиции может представлять собой аминалкоксилат, полиоксипропиленгликоль, полиоксиэтиленгликоль, политетраметиленгликоль, полиэтиленгликоль, пропиленгликоль, пропандиол, глицерин или их смесь.

[0019] Когда используется катализатор, то катализатор может представлять собой первичный амин, вторичный амин, третичный амин, металлоорганическое соединение или их комбинацию. Типичные первичные амины включают, например, метиламин, этиламин, пропиламин, циклогексиламин и бензиламин. Типичные вторичные амины включают, например, диметиламин, диэтиламин и диизопропиламин. Типичные третичные амины включают, например, диазабициклооктан (Dabco), триэтиламин, диметилбензиламин, бис-диметиламиноэтиловый эфир, тетраметилгуанидин, бис-диметиламинометилфенол, 2,2'-диморфолинодиэтиловый эфир, 2-(2-диметиламиноэтокси)-этанол, 2-диметиламиноэтил-3-диметиламинопропиловый эфир, бис-(2-диаминоэтил)-эфир, N,N-диметилпиперазин, N-(2-гидроксиэтоксиэтил)-2-азанорборнан, Tacat DP-914 (Texaco Chemical), Jeffcat®, N,N,N,N-тетраметилбутан- 1,3-диамин, N,N,N,N-тетраметилпропан-1,3-диамин, N,N,N,N-тетраметилгексан-1,6-диамин, 2,2'-диморфолинодиэтиловый эфир (DMDEE), или их смесь. Типичные металлоорганические соединения включают, например, меркаптид ди-n-октил-олова, малеинат дибутил-олова, диацетат, дилаурат, дихлорид, бис-додецилмеркаптид, ацетат олова(II), этилгексоат и диэтилгексоат, 2,4-пентандионат Fe⁺³ (FeAcAc), или фенилэтилдитиокарбамат свинца. Дополнительные металлоорганические соединения включают, например, ацетилацетонаты переходных металлов, например, соединение ацетилацетоната, включающее железо, медь или никель.

[0020] В каждом аспекте изобретения, выделенная полипептидная композиция может быть получена из возобновляемой сельскохозяйственной биомассы. Исходный материал для выделенной полипептидной композиции, который может представлять собой муку или белковый изолят, может быть получен из одного или более компонентов из кукурузы, пшеницы, подсолнечника, хлопка, рапса, канолы, клещевины, сои, ромашки, льна, ятрофы, просвирника, арахиса, морских водорослей, сахарного тростника, табака, сыворотки или их комбинации.

[0021] В зависимости от применяемых стадий обработки, полипептидная композиция может включать расщепленный или гидролизованный белок. Расщепление может быть облегчено с использованием одного или более ферментов, и гидролиз может быть облегчен с использованием одного или более химических соединений, как например, кислый или щелочной гидролиз. Что касается ферментативного гидролиза, то может использоваться ряд ферментов, включающих например, серин-, лейцин-, лизин- или аргининспецифичные протеазы.

[0022] В определенных воплощениях, выделенная полипептидная композиция представляет собой нерастворимую в воде/диспергируемую в воде белковую фракцию. Однако в зависимости от метода выделения, выделенная полипептидная композиция также может содержать водорастворимые белки. Нерастворимая в воде/диспергируемая в воде белковая фракция, применяемая в получении клеев по изобретению, в особенности, влагостойких клеев, включает одну или более из следующих характерных черт: (i) диапазон поглощения амида-I в интервале примерно от 1620 см^-1 до 1632 см^-1, и диапазон поглощения амида-II в интервале примерно от 1514 см^-1 до 1521 см^-1, определенном с помощью твердофазной инфракрасной спектроскопии с Фурье-преобразованием (FTIR); (ii) выраженный диапазон поглощения валентных колебаний N-H 2°-амида с центром, соответствующим примерно 3272 см^-1, определенным с помощью твердофазного анализа FTIR, (iii) средняя молекулярная масса находится в интервале примерно от 600 примерно до 2500 Дальтон, (iv) два кластера протонированного азота, определенных в границах химического сдвига ¹⁵N в области примерно 86,2 м.д. и примерно 87,3 м.д., и в границах химического сдвига ¹H в области примерно 7,14 м.д. и примерно 7,29 м.д. для первого кластера и в границах химического сдвига ¹H в области примерно 6,66 м.д. и примерно 6,81 м.д. для второго кластера, определенных с помощью жидкофазного двухмерного ЯМР протон-азотного взаимодействия, и (v) способность диспергирования масла в воде или воды в масле с получением гомогенной эмульсии, которая стабильна в течение, по меньшей мере, 5 минут.

[0023] В определенных воплощениях, нерастворимая в воде полипептидная композиция диспергируется в воде или в другом растворителе и облегчает диспергирование масла в воде или воды в масле с получением стабильной дисперсной системы или стабильной эмульсии. При визуальном наблюдении дисперсная система или эмульсия демонстрирует по существу отсутствие фазового разделения в течение, по меньшей мере, 5 минут после смешивания полипептидной композиции с маслом. В определенных воплощениях, при визуальном наблюдении дисперсная система или эмульсия демонстрирует по существу отсутствие фазового разделения в течение, по меньшей мере, 10, 15, 20, 25 или 30 минут или даже в течение 1, 2, 3, 4, 5 или 6 часов или более после смешивания полипептидной композиции с маслом. Типичные масла, которые могут эмульгироваться или диспергироваться с помощью выделенной полипептидной фракции, включают например, органический полиизоцианат (например, PMDI, 4,4'-метилендифенил диизоцианат (4,4'-MDI), 2,4-метилендифенил диизоцианат (2,4-MDI), 2,2- метилендифенил диизоцианат (2,2-MDI), мономерный MDI, или PMDI, который может вступать в реакцию с соединением, содержащим функциональный гидроксил, такой как полиол), минеральное масло, соевое масло, модифицированное соевое масло, моторное масло, касторовое масло, модифицированное касторовое масло, дибутилфталат, эпоксидированное соевое масло, кукурузное масло, растительное масло, каприловый триглицерид, эвкалиптовое масло, трибутил o-ацетилцитрат, льняное масло, эфир адипиновой кислоты, эфир себациновой кислоты, эфир фталевой кислоты и эфир лимонной кислоты. Дополнительные типичные масла, которые могут эмульгироваться или диспергироваться с помощью выделенной полипептидной фракции, включают, например, эфир азелаиновой кислоты, эфир бензойной кислоты, производное гликоля, производное эпоксидного соединения, эфир фосфорной кислоты. В типичном анализе, 14 частей (по массе) образца белка, представляющего интерес, смешивают с 86 частями (по массе) воды, и полученный в результате раствор или дисперсную систему смешивают с 14 частями (по массе) масла, например, PMDI (см. пример 34). При этих условиях, нерастворимая в воде белковая фракция облегчает создание дисперсной системы или эмульсии, которая при визуальном наблюдении демонстрирует по существу отсутствие фазового разделения в течение, по меньшей мере, 5 минут после смешивания полипептидной композиции с маслом. Тот же самый анализ может проводиться с использованием других масел.

[0024] Клеевые композиции по изобретению дополнительно к содержанию нерастворимой в воде/диспергируемой в воде белковой фракции также могут включать водорастворимую белковую фракцию. В зависимости от композиции клея, соотношение водорастворимой белковой фракции к нерастворимой в воде/диспергируемой в воде полипептидной фракции находится в интервале от 0:1 до 3:2 (масс./масс.). Альтернативно, массовое соотношение нерастворимой в воде/диспергируемой в воде полипептидной фракции к водорастворимой белковой фракции может составлять, по меньшей мере, 1:1.

[0025] В другом аспекте, в изобретении предлагается выделенная полипептидная композиция, включающая множество нерастворимых в воде полипептидов, полученных из множества исходных материалов, включающих, например, клещевину, сою, канолу, кукурузу, пшеницу, подсолнечник, хлопок, рапс, ромашку, лен, ятрофу, просвирник, арахис, морские водоросли, сахарный тростник, табак или сыворотку или их комбинации. По необходимости подходящим исходным материалом является мука или белковый изолят, полученный из каждого из вышеупомянутых компонентов. Выделенная полипептидная композиция способна диспергировать или эмульгировать масло в воде или воду в масле. Масло может быть выбрано из группы, состоящей из органического полиизоцианата (например, PMDI, 4,4'-метилендифенил диизоцианат (4,4'-MDI), 2,4- метилендифенил диизоцианат (2,4-MDI), 2,2- метилендифенил диизоцианат (2,2-MDI), мономерный MDI, или PMDI, который вступает в реакцию с соединением, содержащим функциональный гидроксил, таким как полиол), минерального масла, соевого масла, модифицированного соевого масла, моторного масла, касторового масла, модифицированного касторового масла, дибутилфталата, эпоксидированного соевого масла, кукурузного масла, растительного масла, каприлового триглицерида, эвкалиптового масла, трибутил o-ацетилцитрата, льняного масла, эфира адипиновой кислоты, эфира себациновой кислоты, эфира фталевой кислоты и эфира лимонной кислоты. Выделенная нерастворимая в воде/диспергируемая в воде полипептидная композиция имеет множество применений, которые включают, например, диспергирование преполимера на основе масла при производстве клея или связующего средства, диспергирование масла или пластификатора при производстве термоотверждающегося материала, диспергирование масла для использования в косметических или фармацевтических средствах, или диспергирование масел после разлива нефти или во время добычи нефти третичными методами.

[0026] Нерастворимая в воде/диспергируемая в воде полипептидная композиция включает одну или более из следующих характерных черт: (i) диапазон поглощения амида-I в интервале примерно от 1620 см^-1 до 1632 см^-1, и диапазон поглощения амида-II в интервале примерно от 1514 см^-1 до 1521 см^-1, определенном с помощью твердофазной инфракрасной спектроскопии с Фурье-преобразованием (FTIR); (ii) выраженный диапазон поглощения валентных колебаний N-H 2°-амида с центром, соответствующим примерно 3272 см^-1, определенным с помощью твердофазного анализа FTIR, (iii) средняя молекулярная масса находится в интервале примерно от 600 примерно до 2500 Дальтон (определенная, например, с помощью MLDI-масс-спектрометрии), (iv) два кластера протонированного азота, определенных в границах химического сдвига ¹⁵N в области примерно 86,2 м.д. и примерно 87,3 м.д., и в границах химического сдвига ¹H в области примерно 7,14 м.д. и примерно 7,29 м.д. для первого кластера и в границах химического сдвига ¹H в области примерно 6,66 м.д. и примерно 6,81 м.д. для второго кластера, определенных с помощью жидкофазного двухмерного ЯМР протон-азотного взаимодействия, и (v) способность эмульгирования масла в воде с получением гомогенной эмульсии, которая при визуальном наблюдении стабильна в течение, по меньшей мере, 5 минут.

[0027] В определенных воплощениях, нерастворимая в воде полипептидная композиция способна диспергировать масло в воде с получением гомогенной эмульсии или дисперсной системы, которая при визуальном наблюдении стабильна в течение, по меньшей мере, 5 минут. В определенных воплощениях, дисперсная система или эмульсия демонстрирует при визуальном наблюдении по существу отсутствие фазового разделения в течение, по меньшей мере, 10, 15, 20, 25 или 30 минут, или даже в течение 1, 2, 3, 4, 5, или 6 часов после смешивания полипептидной композиции с маслом. Полипептидную композицию выделяют путем экстракции в нейтральных или основных условиях, с помощью ферментативного расщепления или с использованием комбинации этих методов. Кроме того, полипептидная композиция по существу свободна от первичных аминов, карбоновых кислот, солей аминов и карбоксилатных солей.

[0028] Одна или более из выделенных полипептидных композиций могут использоваться для получения клеевой композиции, описанной в настоящем документе. В зависимости от используемых белковых фракций и/или включения определенных добавок, полученные в результате клеи, могут быть водорастворимыми или влагостойкими.

[0029] Клеевая композиция может дополнительно включать одно или более соединений, выбранных из группы, состоящей из органического полиизоцианата; продукта реакции между органическим полиизоцианатом и, например, полипептидом, полиолом, полиолом на основе аминов, аминосодержащим соединением, гидроксилсодержащим соединением, или их комбинации; соединения, содержащего эпоксид, продукта реакции между соединением, содержащим эпоксид и, например, полипептидом, полиолом, полиолом на основе аминов, аминосодержащим соединением, гидроксилсодержащим соединением, или их комбинации; органосилана; латексного полимера; полиуретана; и их смеси.

[0030] В другом аспекте, в изобретении предлагается способ получения нерастворимой в воде полипептидной композиции, способной диспергировать или эмульгировать масло в воде или воду в масле. Способ включает стадии (a) инкубации водного раствора, включающего растворенный или диспергированный исходный материал, например, муку канолы, изолят белков канолы, муку клещевины, изолят белков клещевины, соевую муку или изолят соевых белков, или их комбинацию, при pH в интервале примерно от 6,5 примерно до 13,0 в течение, по меньшей мере, 5 минут; (b) после стадии (a), уменьшение pH примерно до 4,0-5,0, чтобы осадить с помощью этого, по меньшей мере, часть как водорастворимого белка, так и нерастворимого в воде белка; (c) сбор белка, осажденного в стадии (b); и (d) промывку белка, собранного в стадии (c), чтобы получить с помощью этого выделенную полипептидную композицию.

[0031] В определенных воплощениях, способ дополнительно включает одну или более из следующих стадий: ферментативное расщепление муки или изолята белка перед стадией (a), после стадии (a), или и перед, и после стадии (a); ферментативное расщепление осадка, полученного в стадии (b); ферментативное расщепление полипептидной композиции, выделенной в стадии (c); и ферментативное расщепление полипептидной композиции, выделенной в стадии (d). Кроме того, полипептидная композиция может использоваться, как есть после получения или может быть высушена и может храниться до момента использования. Кроме того, в изобретении предлагается выделенная полипептидная композиция, полученная с помощью каждого из вышеупомянутых методов.

[0032] Более того, водорастворимый белок, который также может использоваться в клеях по изобретению, может быть получен, например, из супернатанта, полученного в стадии (a), в стадии (b) и т.д.

[0033] В другом аспекте, в изобретении предлагается стабильная эмульсия или дисперсная система, например, водная эмульсия или дисперсная система, включающая примерно от 1% примерно до 90% (масс./масс.) масла и примерно от 1% примерно до 99% (масс./масс.) выделенной полипептидной композиции, где выделенная полипептидная композиция производит стабильную эмульсию или дисперсную систему масла в водной среде. Водная эмульсия или дисперсная система включает примерно от 1% примерно до 50% (масс./масс.) масла и примерно от 1% примерно до 99% (масс./масс.) выделенной полипептидной композиции. Выделенная полипептидная композиция способна диспергироваться в воде и включает одну или более из следующих характерных черт: (i) диапазон поглощения амида-I в интервале примерно от 1620 см^-1 до 1632 см^-1, и диапазон поглощения амида-II в интервале примерно от 1514 см^-1 до 1521 см^-1, определенном с помощью твердофазной инфракрасной спектроскопии с Фурье-преобразованием (FTIR); (ii) выраженный диапазон поглощения валентных колебаний N-H 2°-амида с центром, соответствующим примерно 3272 см^-1, определенным с помощью твердофазного анализа FTIR, (iii) средняя молекулярная масса находится в интервале примерно от 600 примерно до 2500 Дальтон (определенная, например, методом MLDI-масс-спектрометрии), (iv) два кластера протонированного азота, определенных в границах химического сдвига ¹⁵N в области примерно 86,2 м.д. и примерно 87,3 м.д., и в границах химического сдвига ¹H в области примерно 7,14 м.д. и примерно 7,29 м.д. для первого кластера и в границах химического сдвига ¹H в области примерно 6,66 м.д. и примерно 6,81 м.д. для второго кластера, определенных с помощью жидкофазного двухмерного ЯМР протон-азотного взаимодействия, и (v) способность диспергирования масла в воде с получением гомогенной эмульсии, которая стабильна в течение, по меньшей мере, 5 минут. Масло может быть выбрано из группы, состоящей из органического полиизоцианата (например, PMDI, 4,4'-метилендифенил диизоцианат (4,4'-MDI), 2,4- метилендифенил диизоцианат (2,4-MDI), 2,2- метилендифенил диизоцианат (2,2-MDI), мономерный MDI, или PMDI, который вступает в реакцию с соединением, содержащим функциональный гидроксил, таким как полиол), минерального масла, соевого масла, модифицированного соевого масла, моторного масла, касторового масла, модифицированного касторового масла, дибутилфталата, эпоксидированного соевого масла, кукурузного масла, растительного масла, каприлового триглицерида, эвкалиптового масла, трибутил o-ацетилцитрата, льняного масла, эфира адипиновой кислоты, эфира себациновой кислоты, эфира фталевой кислоты и эфира лимонной кислоты.

[0034] В определенных воплощениях, полипептидная композиция имеет коэффициент полидисперсности (PDI) примерно от 1 и до 1,15. В определенных воплощениях, полипептидная композиция имеет коэффициент полидисперсности (PDI) примерно от 1 и до 1,75, или примерно от 1 и до 3. В определенных воплощениях, эмульсия демонстрирует при визуальном наблюдении по существу отсутствие фазового разделения в течение, по меньшей мере, 5 минут после смешивания полипептидной композиции с маслом. Кроме того, в изобретении предлагается клеевая композиция, включающая стабильные эмульсии, описанные в настоящем документе.

[0035] В другом аспекте, в изобретении предлагается способ склеивания первого изделия со вторым изделием. Способ включает стадии (a) нанесение на поверхность первого изделия любой из вышеупомянутых клеевых композиций, чтобы создать с помощью этого области связывания; и (b) контактирование поверхности связывания с поверхностью второго изделия, чтобы склеить с помощью этого первую поверхность со второй поверхностью. Также способ необязательно включает после стадии (b) стадию, дающую возможность отверждения клеевой композиции, которая может быть облегчена путем применения давления, нагревания или как давления, так и нагревания.

[0036] В другом аспекте, в изобретении предлагается способ получения композитного материала. Способ включает стадии (a) объединения первого изделия и второго изделия с помощью любой из вышеупомянутых клеевых композиций с получением смеси; и (b) отверждение смеси, полученной с помощью стадии (a) с получением композитного материала. Отверждение может включать применение давления, нагревания, или как давления, так и нагревания.

[0037] В определенных воплощениях, первое изделие, второе изделие или как первое, так и второе изделие представляют собой лигноцеллюлозные материалы или композитные материалы, содержащие лигноцеллюлозный материал. Первое изделие, второе изделие или как первое, так и второе изделие включают металл, смолу, керамику, полимер, стекло или их комбинацию. Первое изделие, второе изделие или как первое, так и второе изделие представляют собой композиты. Кроме того, в изобретении предлагается изделие, полученное с помощью каждого из вышеупомянутых способов производства.

[0038] Кроме того, в изобретении предлагается изделие, включающее два или более компонента, склеенных вместе с использованием одной или более из клеевых композиций, описанных в настоящем документе. Склеенные компоненты могут быть выбраны из группы, состоящей из бумаги, дерева, стекла, металла, стекловолокна, древесного волокна, керамики, керамического порошка, пластика (например, термоотверждающегося пластика), и их комбинации. В изобретении предлагается изделие (например, композитный материал, ламинат, или ламинат, содержащий композитный материал), полученное с использованием одной или более из клеевых композиций, описанных в настоящем документе.

[0039] Композитный материал может представлять собой ДСП, прессованную древесину, древесноволокнистую плиту, фанеру, хонку, клееную древесину, многослойные цельные пиломатериалы, многослойные композитные пиломатериалы, композитные деревянные двутавровые балки, древесноволокнистую плиту средней плотности, древесноволокнистую плиту высокой плотности, экструдированную древесину или стекловолокно. Композит может представлять собой термоотверждающийся композит или термопластичный композит.

[0040] В определенных воплощениях, изделие включает лигноцеллюлозный компонент. Более того, изделие может включать бумагу, древесину, стекло, стекловолокно, древесное волокно, керамику, керамический порошок или их комбинацию. В определенных воплощениях, клей может включать органический полиизоцианат, например, примерно от 30% примерно до 70% (масс./масс.) органического полиизоцианата. В определенных воплощениях, полиизоцианат образует полиуретан, который включает примерно от 1% примерно до 25% (масс./масс.) изделия.

[0041] В зависимости от используемого клея, полученное в результате изделие может обладать одной или более следующими характерными чертами: изделие является влагостойким; изделие остается интактным после кипячения в воде в течение 5 минут; два или более компонентов изделия остаются склеенными после кипячения в воде в течение 5 минут; изделие при кипячении в воде в течение 5 минут демонстрирует увеличение в объеме менее чем на 20% по отношению к изделию перед воздействием водой; и когда изделие (например, композитный материал, ламинат или ламинат, содержащий композитный материал) содержит лигноцеллюлозный материал или ламинат, то изделие демонстрирует не менее чем 50%, необязательно не менее чем 75% когезионного разрушения лигноцеллюлозного компонента, когда изделие помещают под нагрузку, достаточную для разрушения изделия. В определенных воплощениях, изделие демонстрирует не менее чем 50% когезионного разрушения лигноцеллюлозного компонента, когда изделие помещают в условия нагрузки, достаточной для разрушения изделия.

[0042] Эти и другие аспекты, и характерные черты изобретения описаны в следующем подробном описании и в формуле изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0043] Вышеупомянутые и другие задачи, черты и преимущества изобретения станут очевидны из следующего описания предпочтительных воплощений, которые проиллюстрированы сопровождающими их чертежами. Одинаковые эталонные элементы идентифицируют общепринятые черты в соответствующих чертежах. Чертежи необязательно представлены в масштабе, вместо этого акцент сделан на иллюстрацию принципов настоящего изобретения, в котором:

[0044] Фигура 1 представляет собой блок-схему, которая может быть получена с использованием выделенных полипептидных фракций, описанных в настоящем документе;

[0045] Фигура 2 представляет собой блок-схему, демонстрирующую стадии типичного способа получения выделенных полипептидных композиций, применяемые при практическом осуществлении изобретения;

[0046] Фигура 3 представляет собой график, демонстрирующий в