Белоксодержащие адгезивы, их получение и применение

Белоксодержащие адгезивы, их получение и применение

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

[0001] Настоящая заявка испрашивает приоритет на основании предварительной заявки на патент США №61/352211, поданной 7 июня 2010 года, содержание которой включено тем самым в настоящее описание посредством ссылки для всех целей.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0002] Настоящее изобретение относится к белковым адгезивам и способам получения и применения таких адгезивов. Белковые адгезивы содержат измельченную растительную муку или выделенную полипептидную композицию, полученную из растительной биомассы, и подходят для применения при получении различных изделий из древесины.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0003] Адгезивные композиции широко применяют в деревообрабатывающей промышленности для получения композиционных материалов, таких как древесностружечные плиты, древесноволокнистые плиты и родственные композиционные древесные материалы. Адгезивные композиции также используют для получения конструкционных композиционных пиломатериалов. Традиционно такие композиционные материалы изготавливали с применением мочевиноформальдегидной (МФ) смолы или фенолформальдегидной (ФФ) смолы. В последнее время для изготовления указанных композиционных материалов применяли полимерный метилендифенилдиизоцианат (ПМДИ). МФ смолу, ФФ смолу и ПМДИ получают из нефтяного сырья, и для облегчения отверждения могут требоваться высокотемпературные условия. Например, для получения композиционного материала смесь смола-древесина нагревают до температур, превышающих 100°C, а зачастую и 200°C, под давлением. В случае некоторых строительных (или конструкционных) пиломатериалов, предполагающих применение МФ и ФФ смол, такие высокотемпературные условия являются проблематичными, поскольку зачастую обеспечение таких высоких температур, необходимых для отверждения адгезива, нецелесообразно вследствие большого размера и недостаточной теплопередачи через конструкционный древесный композиционный материал. Высокотемпературные условия в целом менее проблематичны в случае ПМДИ смол, поскольку могут быть задействованы альтернативные механизмы теплопередачи. Однако ПМДИ смолы более дорогостоящи, чем МФ и ФФ смолы. Таким образом, с точки зрения экономической целесообразности композиционный материал должен содержать более низкие концентрации смолы, однако в случае некоторых известных смол на основе ПМДИ пониженное содержание смолы может само по себе вызывать проблемы, поскольку может оказаться затруднительным эффективно диспергировать малые количества смолы в древесине.

[0004] Экологические проблемы последних лет явственно демонстрируют необходимость получения экологически безопасных адгезивных композиций. Однако адгезивные композиции, часто используемые в деревообрабатывающей промышленности, не относятся к экологически безопасным. Например, МФ и ФФ смолы содержат токсичное и летучее химическое вещество формальдегид, который вреден для окружающей среды и может вызывать проблемы со здоровьем у людей. Кроме того, для получения МФ и ФФ смол требуется нефтяное сырье. Таким образом, существует потребность в адгезивных композициях, которые уменьшают потребность в нефтяном сырье, минимизируют применение токсичных химических веществ и поддаются отверждению, при этом соответствуя требованиям к рабочим характеристикам для изделий из древесины.

[0005] В ответ на потребность в экологически безопасных адгезивных композициях вновь возродился интерес к применению некоторых соевых продуктов для получения адгезивных композиций. Однако существует множество проблем при разработке адгезивной композиции на основе соевых продуктов. Например, адгезивная композиция при отверждении с образованием связующего вещества должна иметь достаточную прочность связи. В некоторых случаях адгезивная композиция при отверждении с образованием связующего вещества должна быть достаточно стойкой к влаге. Другая проблема состоит в том, что адгезивная композиция должна иметь достаточный срок годности, чтобы она не отверждалась до нанесения на детали изделия из древесины. Также важно, чтобы соевый продукт можно было получать в крупном масштабе при экономически приемлемых условиях, и чтобы указанный продукт поддавался отверждению в условиях, применяемых для получения изделий из древесины.

[0006] В различных сообщениях описаны попытки разработки адгезивной композиции с использованием некоторых соевых продуктов. В публикации заявки на патент США 2008/0021187 описана адгезивная композиция, содержащая денатурированную мочевиной соевую муку. В патенте США №7416598 описана адгезивная композиция, содержащая белковый ингредиент и модифицирующий ингредиент.Zhong и соавторы описали адгезивную композицию, содержащую определенный соевый белковый материал, который был модифицирован. Zhong et al. в J, Appl. Polym. Sci. (2007) 103: 2261-2270. Тем не менее, несмотря на указанные попытки, существует потребность в экологически безопасной адгезивной композиции, отвечающей требованиям широкого промышленного применения в деревообрабатывающей промышленности.

[0007] Настоящее изобретение направлено на удовлетворение этой потребности и обеспечивает другие соответствующие преимущества.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0008] В настоящем изобретении предложены белковые адгезивные композиции, способы получения и применения таких адгезивов, и изделия, полученные с применением указанных адгезивов. Белковые адгезивные композиции содержат форполимер и белковый компонент, который представляет собой измельченную растительную муку или выделенную полипептидную композицию, полученную из растительной биомассы. Белковый компонент способствует улучшению рабочих характеристик адгезива в нескольких аспектах. Например, белковый компонент способствует дисперсии форполимера, что уменымает количество форполимера, необходимое для получения сильной связующей композиции. Кроме того, белковый компонент может предохранять форполимер от преждевременной реакции с нуклеофильными реагентами. Белковые компоненты, описанные в настоящей заявке, обеспечивают дополнительное преимущество благодаря тому, что они получены из растительной биомассы - возобновляемого сырья, которое в целом представляет собой отходы сельскохозяйственного производства. Выделенная полипептидная композиция может представлять собой, например, водонерастворимую/диспергируемую в воде белковую фракцию, полученную путем промывания растительной муки для удаления некоторых водорастворимых компонентов, или выделенная полипептидная композиция может представлять собой водонерастворимую/диспергируемую в воде белковую фракцию, полученную с применением методов выделения, представленных на фиг.2.

[0009] Другая особенность адгезивных композиций заключается в том, что при определенных условиях они также могут содержать агент для удаления формальдегида. Формальдегид представляет собой летучее токсичное химическое соединение, выделяющееся из древесных частиц при получении композиционных древесных продуктов. Поскольку воздействие формальдегида связано с некоторыми проблемами для здоровья, изделия из древесины, применяемые в помещениях, в которых проживают люди, должны выделять формальдегид в небольших количествах или не выделять его вовсе. Адгезивные композиции, описанные в настоящей заявке, удовлетворяют данную потребность за счет обеспечения адгезивной композиции, которая при применении для получения композиционного древесного материала снижает количество формальдегида, выделяющегося из указанного материала.

[0010] В настоящем изобретении предложены адгезивные композиции, представляющие собой однокомпонентный адгезив (простую смесь, которая без добавления других компонентов действует как адгезив) или двух- или многокомпонентный адгезив (адгезивы, полученные путем смешивания двух или более компонентов, которые в смеси действуют как адгезив). В изобретении также предложено дополнительное применение белковых компонентов, описанных в настоящей заявке, например, при диспергировании или эмульгировании нефтепродуктов при очистке разливов нефти или при добыче нефти третичными методами.

[0011] В одном аспекте, в настоящем изобретении предложена адгезивная композиция, содержащая: (а) от примерно 1% до примерно 90% (масс./масс.) реакционноспособного форполимера; и (b) измельченную растительную муку. Количество измельченной растительной муки в адгезивной композиции можно регулировать для приведения в соответствие с эксплуатационными характеристиками, необходимыми для конкретного применения. Например, количество измельченной растительной муки можно регулировать таким образом, чтобы обеспечить количество, достаточное для диспергирования реакционноспособного форполимера в водной среде. В качестве альтернативы или дополнительно, количество измельченной растительной муки можно регулировать таким образом, чтобы получить адгезивную композицию, в которой не более чем примерно 1 мольный процент, 5 мольных процентов или 10 мольных процентов форполимера подвергается реакции с нуклеофильным реагентом в течение одной минуты после приведения реакционноспособного форполимера в контакт с нуклеофильным реагентом. Количество форполимера, подвергающегося реакции с нуклеофильным реагентом, можно определить путем измерения скорости, с которой форполимер подвергается реакции с нуклеофильным реагентом при температуре окружающей среды в пробе адгезивной композиции.

[0012] Размер частиц измельченной растительной муки можно регулировать таким образом, чтобы оптимизировать эксплуатационные свойства адгезивной композиции для конкретного применения. Например, согласно некоторым вариантам реализации изобретения, размер частиц измельченной растительной муки составляет от 1 мкм до примерно 200 мкм, от примерно 10 мкм до примерно 90 мкм или от примерно 10 мкм до примерно 70 мкм.

[0013] Как отмечено выше, адгезивную композицию можно охарактеризовать в зависимости от того, присутствует ли измельченная растительная мука в количестве, достаточном для диспергирования реакционноспособного форполимера. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения измельченная растительная мука присутствует в количестве, достаточном для диспергирования реакционноспособного форполимера в водной среде с образованием дисперсии или эмульсии, в которой не наблюдается фазового разделения при визуальном контроле в течение по меньшей мере 5 минут после смешивания реакционноспособного форполимера с измельченной растительной мукой. Согласно некоторым другим вариантам реализации изобретения, в указанной дисперсии или эмульсии по существу не наблюдается фазового разделения при визуальном контроле в течение по меньшей мере 10, 15, 20, 25 или 30 минут или даже 1, 2, 3, 4, 5 или 6 часов или более после смешивания измельченной растительной муки с реакционноспособным форполимером.

[0014] Адгезивную композицию также можно охарактеризовать согласно изменению вязкости с течением времени. Например, согласно некоторым вариантам реализации изобретения, измельченная растительная мука присутствует в таком количестве, что вязкость адгезивного состава возрастает не более чем примерно на 25% в течение примерно 20 минут или не более чем примерно на 50% в течение примерно 20 минут, после смешивания форполимера и измельченной растительной муки с нуклеофильным реагентом.

[0015] В приведенных выше аспектах, нуклеофильный реагент может представлять собой воду, мочевину, гидроксилсодержащее соединение, аминосодержащее соединение, амидосодержащее соединение, сульфгидрилсодержащее соединение или их смесь. Согласно некоторым другим вариантам реализации изобретения, нуклеофильный реагент представляет собой мочевину. Согласно некоторым другим вариантам реализации изобретения, нуклеофильный реагент представляет собой глицерин, воду или оба указанных реагента.

[0016] Далее, адгезивную композицию можно охарактеризовать согласно массовому проценту измельченной растительной муки, содержащейся в композиции. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, измельченная растительная мука присутствует в количестве от примерно 5% до примерно 35% (масс./масс.) относительно адгезивной композиции.

[0017] Измельченную растительную муку можно получить из возобновляемой сельскохозяйственной биомассы. Типичная сельскохозяйственная биомасса включает кукурузу, пшеницу, подсолнечник, хлопок, семена рапса, канолу, клещевину, сою, рыжик, лен, ятрофу, мальву, арахис, водоросли, выжимки сахарного тростника, табак, сыворотку или их комбинацию. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, измельченная растительная мука представляет собой соевую муку или муку канолы.

[0018] Адгезивная композиция может находиться в форме жидкости или измельченной твердой фазы. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, композиция находится в форме жидкости.

[0019] Адгезивную композицию можно дополнительно охарактеризовать в зависимости от продукта, полученного после отверждения адгезива. Например, согласно некоторым вариантам реализации изобретения, после отверждения композиция образует твердую связующую композицию. Твердая связующая композиция может характеризоваться одним или более из следующих признаков: (i) композиция содержит от примерно 5% до примерно 75% (масс./масс.) измельченной растительной муки; (ii) композиция содержит от примерно 5% до примерно 75% (масс./масс.) полимерного материала, образованного из реакционноспособного форполимера; и (iii) композиция представляет собой термоотверждаемое твердое вещество. Согласно некоторым другим вариантам реализации изобретения, твердая связующая композиция характеризуется одним или более из следующих признаков: (i) композиция содержит от примерно 5% до примерно 65% (масс./масс.) измельченной растительной муки; (ii) композиция содержит от примерно 5% до примерно 65% (масс./масс.) полимерного материала, образованного из реакционноспособного форполимера; и (iii) композиция представляет собой термоотверждаемое твердое вещество.

[0020] С форполимером могут взаимодействовать различные нуклеофильные реагенты. Нуклеофильный реагент может представлять собой добавку или компонент измельченной муки. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, нуклеофильный реагент представляет собой воду, мочевину, гидроксилсодержащее соединение, аминосодержащее соединение, амидосодержащее соединение, сульфгидрилсодержащее соединение или их смесь. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, нуклеофильный реагент представляет собой мочевину, то есть H₂NC(O)NH₂.

[0021] Адгезивная композиция может дополнительно содержать агент для удаления формальдегида. Агент для удаления формальдегида представляет собой соединение, которое будет подвергаться реакции с формальдегидом, в частности, с формальдегидом, выделяющимся из древесных частиц, применяемых при изготовлении композиционного материала. Разнообразные агенты для удаления формальдегида известны в данной области техники и подходят для применения в настоящем изобретении. Дополнительное описание агентов для удаления формальдегида приведено в настоящей заявке ниже.

[0022] В другом аспекте, в настоящем изобретении предложена адгезивная композиция, содержащая: (а) от примерно 1% до примерно 90% (масс./масс.) реакционноспособного форполимера; и (b) от примерно 10% до примерно 98% (масс./масс.) выделенной полипептидной композиции, способной диспергировать реакционноспособный форполимер в водной среде, например, в воде или растворе на водной основе; и (с) по меньшей мере примерно 1% (масс./масс.) агента для удаления формальдегида. Раствор на водной основе может содержать множество растворенных компонентов и/или может содержать диспергированный или эмульгированный латексный полимер. Чтобы оптимизировать рабочие характеристики адгезива для конкретных случаев применения, можно выбрать разновидность и количество агента для удаления формальдегида, как более подробно описано ниже. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, адгезивная композиция содержит от примерно 5% до примерно 90% (масс./масс.) реакционноспособного форполимера.

[0023] При определенных условиях, реакционноспособный форполимер представляет собой форполимер на основе полиизоцианата, форполимер на основе эпокси, латексный форполимер или представляет собой их комбинацию. В зависимости от компонентов адгезива, форполимер и выделенную полипептидную композицию можно смешивать и хранить до применения в виде смеси (например, при добавлении к смеси активатора или катализатора или при хранении смеси в условиях, при которых не происходит отверждения). В качестве альтернативы, при отсутствии необходимости в других добавках для инициирования реакции между реакционноспособным форполимером и выделенной полипептидной композицией, реакционноспособный форполимер и полипептидную композицию смешивают непосредственно перед применением.

[0024] В другом аспекте согласно настоящему изобретению предложена двухкомпонентная адгезивная композиция, содержащая: (а) первый компонент (часть А), содержащий от примерно 5% до примерно 90% (масс./масс.) реакционноспособного форполимера, представляющего собой форполимер на основе полиизоцианата, форполимер на основе эпокси или их комбинацию; и (b) второй компонент (часть В), содержащий от примерно 10% до примерно 99% (масс./масс.) выделенной полипептидной композиции, способной диспергировать реакционноспособный форполимер в водной среде; при этом по меньшей мере одна из частей А или В содержит по меньшей мере примерно 1% (масс./масс.) агента для удаления формальдегида.

[0025] В зависимости от состава части А и части В, части А и В смешивают непосредственно перед применением. Согласно одному из вариантов реализации изобретения, адгезив, при отверждении, содержит от примерно 1% до примерно 95% (масс./масс.) нелетучих ингредиентов части А и от примерно 5% до примерно 99% (масс./масс.) нелетучих ингредиентов части В. Кроме того, в зависимости от применения и функционального назначения адгезивной композиции, массовое соотношение твердой фазы в части В к форполимеру может составлять от 100:0,1 до 0,1:100.

[0026] В другом аспекте, согласно настоящему изобретению предложена адгезивная композиция, содержащая: (а) от примерно 1% до примерно 90% (масс./масс.) реакционноспособного форполимера, например, реакционноспособного форполимера, выбранного из группы, состоящей из органического полиизоцианата, продукта реакции органического полиизоцианата с полипептидом, многоатомным спиртом, многоатомным спиртом на основе амина, аминосодержащим соединением, гидроксисодержащим соединением или их комбинацией; (b) от примерно 10% до примерно 98% (масс./масс.) выделенной полипептидной композиции, способной диспергировать реакционноспособный форполимер в водной среде; и (с) по меньшей мере примерно 1% (масс./масс.) агента для удаления формальдегида и (d) возможно, катализатор. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, адгезив содержит от примерно 5% до примерно 90% (масс./масс.) реакционноспособного форполимера, выбранного из группы, состоящей из органического полиизоцианата, продукта реакции органического полиизоцианата с полипептидом, многоатомным спиртом, многоатомным спиртом на основе амина, аминосодержащим соединением, гидроксисодержащим соединением или их комбинацией.

[0027] В каждом из аспектов настоящего изобретения, выделенную полипептидную композицию можно получить из возобновляемой сельскохозяйственной биомассы. Исходный материал для выделенной полипептидной композиции, которая может представлять собой муку или белковый изолят, можно получить из одного или более материалов, выбранных из кукурузы, пшеницы, подсолнечника, хлопка, рапсовых семян, канолы, клещевины, сои, рыжика, льна, ятрофы, мальвы, арахиса, водорослей, выжимки сахарного тростника, табака, сыворотки или их комбинации. Выделенную полипептидную композицию можно выделить посредством экстракции при нейтральных или основных условиях, путем ферментативного сбраживания или их комбинации. Кроме того, согласно некоторым вариантам реализации изобретения, выделенная полипептидная композиция по существу не содержит первичные амины, карбоновые кислоты, соли аминов и карбоксилатные соли.

[0028] В зависимости от применяемых технологических операций, выделенная полипептидная композиция может содержать расщепленный или гидролизованный белок. Расщепление можно облегчить путем применения одного или более ферментов, а гидролизу можно содействовать, применяя один или более химический реагент, например, для осуществления кислотного или щелочного гидролиза. Что касается ферментативного гидролиза, можно использовать ряд ферментов, в том числе, например, серин-, лейцин-, лизин- или аргинин-специфические протеазы.

[0029] В приведенных выше аспектах настоящего изобретения, выделенная полипептидная композиция способна диспергировать реакционноспособный форполимер в водной среде с получением стабильной дисперсии или стабильной эмульсии. В полученной дисперсии или эмульсии по существу не наблюдается фазового разделения при визуальном контроле в течение по меньшей мере 5 минут после смешивания выделенной полипептидной композиции с реакционноспособным форполимером. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, в указанной дисперсии или эмульсии по существу не наблюдается фазового разделения при визуальном контроле в течение по меньшей мере 10, 15, 20, 25 или 30 минут или даже 1, 2, 3, 4, 5 или 6 часов или более после смешивания выделенной полипептидной композиции с реакционноспособным форполимером.

[0030] Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, выделенная полипептидная композиция представляет собой водонерастворимую полипептидную композицию, диспергируемую в воде или другом растворителе, и облегчает диспергирование масла-в-воде или воды-в-масле для получения стабильной дисперсии или стабильной эмульсии. В такой дисперсии или эмульсии по существу не наблюдается фазового разделения при визуальном контроле в течение по меньшей мере 5 минут после смешивания выделенной полипептидной композиции с маслом. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, в указанной дисперсии или эмульсии по существу не наблюдается фазового разделения при визуальном контроле в течение по меньшей мере 10, 15, 20, 25 или 30 минут или даже 1, 2, 3, 4, 5 или 6 часов или более после смешивания выделенной полипептидной композиции с маслом. Типичные масла, которые можно эмульгировать или диспергировать с помощью выделенной полипептидной фракции, включают, например, органический полиизоцианат (например, ПМДИ, 4,4’-метилендифенилдиизоцианат (4,4’-MDI), 2,4-метилендифенилдиизоцианат (2,4-MDI), 2,2-метилендифенилдиизоцианат (2,2-MDI), мономерный MDI или ПМДИ, который взаимодействовал с гидроксил-функциональным соединением, таким как многоатомный спирт), минеральное масло, соевое масло, производное соевого масла, моторное масло, касторовое масло, производное касторового масла, дибутилфталат, эпоксидированное соевое масло, кукурузное масло, растительное масло, каприловый триглицерид, эвкалиптовое масло, трибутил-о-ацетилцитрат, льняное масло, эфир адипиновой кислоты, эфир себациновой кислоты, эфир фталевой кислоты и эфир лимонной кислоты. Дополнительные типичные масла, которые можно эмульгировать или диспергировать с помощью выделенной полипептидной фракции, включают, например, азелаиновый сложный эфир, эфир бензойной кислоты, производное гликоля, производное эпокси, эфир фосфорной кислоты. Другие диспергируемые материалы включают следующие гидрофобные жидкости и гидрофобные твердые вещества: силикон (например, силиконовое масло или силиконовый гель), фторуглерод (например, твердый фторуглеродный воск или жидкое фторуглеродное масло), фторированный многоатомный спирт, воск (например, твердый сложный эфир карбоновой кислоты, соль карбоновой кислоты, углеводородный воск и фторированный углеводородный воск), жидкий сложный эфир карбоновой кислоты, который является гидрофобным, и жидкий углеводород. В некоторых случаях, когда диспергируемый гидрофобный материал представляет собой твердое вещество (например, фторалкиловый воск или алкиловый воск), твердое вещество можно сначала расплавить, а затем смешать в воде с выделенной полипептидной фракцией с образованием стабильной дисперсии, при этом расплавленный эмульгированный гидрофобный материал остается диспергированным при охлаждении смеси и даже после перекристаллизации гидрофобного материала. При типичном анализе, 14 частей (масс./масс.) соответствующей белковой пробы смешивают с 86 частями (масс./масс.) воды и полученный раствор или дисперсию смешивают с 14 частями (масс./масс.) масла, например, ПМДИ. В таких условиях, водонерастворимая белковая фракция способствует образованию дисперсии или эмульсии, в которой по существу не происходит фазового разделения при визуальном контроле в течение по меньшей мере 5 минут после смешивания полипептидной композиции с маслом. Такой же анализ можно провести с использованием других масел.

[0031] Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, выделенная полипептидная композиция характеризуется одним или более из следующих признаков: (i) наличием полосы поглощения амида-I в диапазоне примерно от 1620 см^-1 до 1642 см^-1 и полосы поглощения амида-II в диапазоне примерно от 1514 см^-1 до 1540 см^-1 согласно определению посредством инфракрасной твердотельной спектроскопии с Фурье-преобразованием (FTIR); (ii) наличием отчетливой полосу поглощения 2° валентного колебания N-H амидной группы с центром примерно при 3272-3278 см^-1 согласно определению посредством твердотельной FTIR; и (iii) способностью диспергировать масло-в-воде или воду-в-масле с образованием гомогенной эмульсии, стабильной в течение по меньшей мере 5 минут.

[0032] Согласно некоторым другим вариантам реализации изобретения, выделенная полипептидная композиция представляет собой водонерастворимую/диспергируемую в воде белковую фракцию, характеризующуюся одним или более из следующих признаков: (i) наличием полосы поглощения амида-I в диапазоне примерно от 1620 см^-1 до 1632 см^-1 и полосы поглощения амида-II в диапазоне примерно от 1514 см^-1 до 1521 см^-1 согласно определению посредством твердотельной FTIR; (ii) наличием отчетливой полосы поглощения 2° валентного колебания N-H амидной группы с центром примерно при 3272 см^-1 согласно определению посредством твердотельной FTIR; (iii) средней молекулярной массой в диапазоне от примерно 600 до примерно 2500 дальтон; (iv) двумя кластерами протонированного азота, ограниченными пределами химического сдвига ¹⁵N при примерно 86,2 ppm и примерно 87,3 ppm и пределами химического сдвига ¹H при примерно 7,14 ppm и 7,29 ppm для первого кластера и пределами химического сдвига ¹H при примерно 6,66 ppm и 6,81 ppm для второго кластера согласно определению посредством двумерного ЯМР связанной пары протон-азот в растворе; и (v) способностью диспергировать масло-в-воде или воду-в-масле с образованием гомогенной эмульсии, стабильной в течение по меньшей мере 5 минут.

[0033] Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, упомянутое выше масло выбрано из группы, состоящей из ПМДИ, минерального масла, соевого масла, производного соевого масла, моторного масла, касторового масла, производного касторового масла, дибутилфталата, эпоксидированного соевого масла, кукурузного масла, растительного масла, каприлового триглицерида, эвкалиптового масла, трибутил-о-ацетилцитрата, льняного масла, эфира адипиновой кислоты, эфира себациновой кислоты, эфира фталевой кислоты и эфира лимонной кислоты.

[0034] Изобретение включает выделенные полипептидные композиции, которые содержат смесь i) водонерастворимой/диспергируемой в воде белковой фракции и ii) водорастворимой белковой фракции. Соотношение i) водонерастворимой/диспергируемой в воде полипептидной фракции к ii) водорастворимой белковой фракции можно выбрать таким образом, чтобы оптимизировать эксплуатационные свойства адгезивной композиции. Например, согласно некоторым вариантам реализации изобретения, соотношение i) водонерастворимой/диспергируемой в воде полипептидной фракции к ii) водорастворимой белковой фракции может составлять от примерно 1:0 до примерно 2:3. Согласно некоторым другим вариантам реализации изобретения, соотношение i) водонерастворимой/диспергируемой в воде полипептидной фракции к ii) водорастворимой белковой фракции может составлять по меньшей мере 1:1. Типичную выделенную водорастворимую полипептидную композицию можно охарактеризовать одним или более из следующих признаков: (а) наличием полосы поглощения амида-I в диапазоне от примерно 1633 см^-1 до 1680 см^-1 согласно определению посредством инфракрасной твердотельной спектроскопии с Фурье-преобразованием (FTIR); (b) наличием полосы поглощения амида-II в диапазоне от примерно 1522 см-1 до 1560 см^-1 согласно определению посредством твердотельной FTIR; (с) наличием двух отчетливых полос поглощения 1° валентного колебания N-H амидной группы с центром примерно при 3200 см^-1 и при примерно 3300 см^-1 согласно определению посредством твердотельной FTIR; (d) наличием отчетливого кластера ядер протонированного азота, ограниченного пределами химического сдвига ¹⁵N при примерно 94 ppm и при примерно 100 ppm и пределами химического сдвига ¹H при примерно 7,6 ppm и при примерно 8,1 ppm согласно определению посредством двумерного ЯМР связанной пары протон-азот в растворе; (е) средней молекулярной массой в диапазоне от примерно 600 до примерно 2500 дальтон; (f) неспособностью стабилизировать эмульсию масло-в-воде, при этом, когда водный раствор, содержащий 14 частей масс./масс. белка, растворенного или диспергированного в 86 частях масс./масс. воды, смешивают с 14 частями масс./масс. ПМДИ, водный раствор и ПМДИ образуют нестабильную суспензию, в которой происходит макроскопическое разделение фаз при статических условиях в течение пяти минут после смешивания.

[0035] Разнообразные агенты для удаления формальдегида описаны в литературе и рассматриваются как подходящие для применения в настоящем изобретении. Различные агенты для удаления формальдегида имеют разные профили реакционной способности, и конкретный агент для удаления формальдегида (например, H₂NC(O)NH₂, Me₂NC(O)NH₂ или CH₃CH₂NH₂) можно выбрать таким образом, чтобы оптимизировать эксплуатационные свойства адгезивной композиции и/или связующей композиции, полученной с применением адгезива. В настоящей заявке рассмотрены и описаны различные агенты для удаления формальдегида, например, когда агент для удаления формальдегида имеет формулу RNH₂, R₂NH, RC(O)NH₂, RN(H)C(O)NH₂, R₂NC(O)NH₂ или RN(H)C(O)N(H)R, где R в каждом случае независимо представляет собой N, алкил, арил или аралкил; когда агент для удаления формальдегида имеет формулу RN(H)C(O)N(H)R, где R в каждом случае независимо представляет собой И, алкил, арил или аралкил; и более конкретно, когда агент для удаления формальдегида представляет собой H₂NC(O)NH₂.

[0036] Количество агента для удаления формальдегида в адгезивном составе можно регулировать таким образом, чтобы оптимизировать эксплуатационные свойства адгезивной композиции и/или связующей композиции, полученной с применением адгезива. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, мольное соотношение агента для удаления формальдегида к реакционноспособному форполимеру составляет по меньшей мере примерно 0.05:1. Согласно еще другим вариантам реализации изобретения, мольное соотношение агента для удаления формальдегида к реакционноспособному форполимеру составляет по меньшей мере 5:1.

[0037] Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, адгезивная композиция характеризуется тем, что после отверждения указанная композиция образует твердую связующую композицию, содержащую от примерно 1% до примерно 50% (масс./масс.), от примерно 1% до примерно 30% (масс./масс.), от примерно 1% до примерно 20% (масс./масс.), от примерно 2% до примерно 50% (масс./масс.), от примерно 2% до примерно 30% (масс./масс.), от примерно 5% до примерно 50% (масс./масс.), от примерно 5% до примерно 30% (масс./масс.), от примерно 5% до примерно 20% (масс./масс.), от примерно 10% до примерно 50% (масс./масс.), от примерно 10% до примерно 30% (масс./масс.) или от примерно 10% до примерно 20% (масс./масс.) агента для удаления формальдегида. Согласно некоторым другим вариантам реализации изобретения, адгезивная композиция характеризуется тем, что после отверждения указанная композиция образует твердую связующую композицию, содержащую от примерно 1% до примерно 50% (масс./масс.) агента для удаления формальдегида. Согласно еще другим вариантам реализации изобретения, адгезивная композиция характеризуется тем, что после отверждения указанная композиция образует твердую связующую композицию, содержащую от примерно 2% до примерно 30% (масс./масс.) агента для удаления формальдегида.

[0038] Количество и химические свойства форполимера влияют на эксплуатационные свойства адгезивной композиции. Таким образом, количество и разновидность форполимера можно выбрать таким образом, чтобы оптимизировать эксплуатационные свойства адгезивной композиции, необходимые для конкретного применения. Например, согласно некоторым вариантам реализации изобретения, и если не указано иное, реакционноспособный форполимер может представлять собой форполимер на основе полиизоцианата, форполимер на основе эпокси, форполимер на основе латекса, латексный форполимер или их комбинацию. Согласно некоторым другим вариантам реализации изобретения, реакционноспособный форполимер представляет собой форполимер на основе полиизоцианата. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, форполимер на основе полиизоцианата представляет собой органический полиизоцианат; или продукт реакции между органическим полиизоцианатом и, например, полипептидом, многоатомным спиртом, многоатомным спиртом на основе амина, аминосодержащим соединением, гидроксилсодержащим соединением, или их комбинацию. Согласно еще другим вариантам реализации изобретения, реакционноспособный форполимер на основе полиизоцианата представляет собой полимер, содержащий конечную реакционноспособную изоцианатную группу.

[0039] Форполимер на основе эпокси может представлять собой эпоксидсодержащее соединение. В качестве альтернативы, форполимер на основе эпокси может представлять собой продукт реакции между эпоксидной смолой и, например, полипептидом, многоатомным спиртом, многоатомным спиртом на основе амина, аминосодержащим соединением, гидроксилсодержащим соединением или их комбинацию. Эпоксидную смолу можно выбрать из группы, состоящей из диглицидилового простого эфира бисфенола-А, диглицидилового простого эфира алкоксилата бисфенола-А, эпоксидной новолачной смолы, эпоксидированного соевого масла, эпоксидированного льняного масла, эпихлоргидрина, эпокси типа глицидилового простого эфира, полученной из полифенола посредством реакции с эпихлоргидрином, и их комбинации.

[0040] Многоатомный спирт в композиции форполимера может представлять собой аминалкоксилат, полиоксипропиленгликоль, полиоксиэтиленгликоль, политетраметиленгликоль, полиэтиленгликоль, пропиленгликоль, пропандиол, глицерин или их смесь.

[0041] В каждом из приведенных выше аспектов настоящего изобретения, органический полиизоцианат можно выбрать из группы, состоящей из полимерного дифенилметандиизоцианата (ПМДИ), 4,4’-метилендифенила, диизоцианата (4,4’-MDI), 2,4-метилендифенила, диизоцианата (2,4-MDI) и комбинации перечисленных выше веществ.

[0042] Адгезивные композиции могут дополнительно содержать воду. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, вода присутствует в количестве от примерно 30% (масс./масс.) до примерно 60% (масс./масс.) относительно адгезивной композиции. Согласно некоторым другим вариантам реализации изобретения, вода присутствует в количестве от примерно 20% (масс./масс.) до примерно 35% (масс./масс.) относительно адгезивной композиции. Количество воды, применяемое в адгезивной композиции, можно охарактеризовать согласно количеству древесины в готовом композиционном материале. Н