Белоксодержащие адгезивы и их получение и применение

Белоксодержащие адгезивы и их получение и применение

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

[0001] По настоящей заявке испрашивается приоритет предварительной заявки на патент Соединенных Штатов Америки с серийным номером 61/532832, поданной 9 сентября 2011 года, и предварительной заявки на патент Соединенных Штатов Америки с серийным номером 61/567769, поданной 7 декабря 2011 года, содержание каждой из которых включено в настоящий документ посредством ссылки.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[0002] Изобретение относится к белковым адгезивам и способам получения и применения таких адгезивов. Белковые адгезивы содержат перемолотую муку из растительного сырья или выделенную полипептидную композицию, полученную из биомассы растений, и являются пригодными для получения различных древесных материалов.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0003] Адгезивные композиции широко применяют в древесной промышленности для получения композитов, таких как древесностружечная плита, древесноволокнистая плита и соответствующие комбинированные древесные материалы. Адгезивные композиции также используют для получения композитного бруса. В последнее время в виду обеспокоенности состоянием окружающей среды подчеркивается необходимость в экологически безопасных адгезивных композициях. Адгезивные композиции часто применяют в древесной промышленности, однако они не являются экологически безопасными. Таким образом, существует необходимость в адгезивных композициях, снижающих необходимость в нефтяном сырье, сводящих к минимуму использование токсичных химических веществ и подходящих условиям отверждения и эксплуатационным характеристикам для древесных материалов.

[0004] В ответ на необходимость в экологически безопасных адгезивных композициях возобновился интерес к использованию определенных соевых продуктов для образования адгезивных композиций. Однако разработка адгезивной композиции из соевых продуктов представляет множество трудностей. Например, адгезивная композиция, выдержанная для образования связывающего средства, должна обладать достаточной прочностью сцепления. Адгезивная композиция, отвержденная для образования связывающего средства, должна для определенных областей применения быть достаточно влагоустойчивой. Другая трудность заключается в том, что адгезивная композиция должна обладать достаточной долговечностью при хранении, чтобы не произошло ее отверждения до применения к компонентам древесного материала. Также важна возможность широкомасштабного производства соевого продукта в отношении экономической целесообразности и восприимчивость к условиям отверждения, используемым для образования древесных материалов.

[0005] В различных отчетах описаны усилия, направленные на разработку адгезивной композиции с использованием определенных соевых продуктов. В опубликованной заявке 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. Зонг и коллеги описывают адгезивную композицию, содержащую определенный модифицированный соевый белковый материал. Zhong et al. в J. Appl. Polym. Sci. (2007) 103: 2261-2270. Тем не менее, несмотря на эти усилия существует необходимость в экологически безопасной адгезивной композиции, соответствующей требованиям широкого распространения промышленного применения в древесной промышленности.

[0006] Настоящее изобретение направлено на указанную необходимость и обеспечивает другие соответствующие преимущества.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0007] Изобретение относится к белковым адгезивным композициям, способам получения и применения таких адгезивов и изделиям, полученным с использованием таких адгезивов. Белковые адгезивные композиции содержат композицию растительного белка, такую как перемолотая мука из растительного сырья или выделенная полипептидная композиция, полученная из биомассы растений. Адгезивные композиции также содержат, например, лигнин, гидроксиароматическое соединение и источник альдегида, соединение мочевины и источник альдегида и/или аминное соединение и источник альдегида. Композиция растительного белка выгодна ввиду того, что ее получают из биомассы растений, возобновляемого сырья, обычно являющегося отходом производства сельскохозяйственной промышленности. Адгезивные композиции пригодны для получения древесных композитов, таких как древесностружечная плита.

[0008] Таким образом, один тип белковой адгезивной композиции, представленный по изобретению, содержит лигнин и композицию растительного белка. Лигнин является биополимером, который можно выделять из древесины. Неожиданно было обнаружено, что использование лигнина в комбинации с композицией растительного белка, описываемой в настоящем документе, обеспечивают адгезив, который можно применять к древесной стружке для образования композита древесностружечной плиты. В ходе экспериментов с использованием одного лигнина не удалось получить состав с достаточной силой сцепления для получения композита древесностружечной плиты. Таким образом, один из аспектов изобретения обеспечивает адгезивную композицию, содержащую лигнин и композицию растительного белка.

[0009] Другой тип белковой адгезивной композиции, представленной по изобретению, содержит гидроксиароматическое соединение (например, фенол), источник альдегида и композицию растительного белка, выбранную из группы, состоящей из перемолотой муки из растительного сырья и выделенной полипептидной композиции. Предполагается, что композиция растительного белка обеспечивает преимущество в характеристиках адгезивной композиции. Источником альдегида может быть альдегид или композиция, высвобождающая альдегид (например, формальдегид) in situ. Таким образом, другой аспект изобретения обеспечивает гидроксиароматическую альдегидную адгезивную композицию, содержащую гидроксиароматическое соединение, источник альдегида и композицию растительного белка, выбранную из группы, состоящей из перемолотой муки из растительного сырья или выделенной полипептидной композиции. Более конкретный вариант осуществления таких белковых адгезивов относится к фенолформальдегидной адгезивной композиции растительного белка, содержащей: (a) фенол; (b) формальдегид; (c) композицию растительного белка, выбранную из группы, состоящей из перемолотой муки из растительного сырья и выделенной полипептидной композиции; и (d) реактивного преполимера; где соотношение (i) процентов по массе реактивного преполимера в адгезивной композиции к (ii) сумме процентов по массе фенола и формальдегида в адгезивной композиции составляет более чем 1:1. Второй более конкретный вариант осуществления таких белковых адгезивов относится к фенолформальдегидной адгезивной композиции растительного белка, содержащей: (a) фенол и формальдегид, вместе составляющим от приблизительно 0,5% масс./масс. до приблизительно 10% масс./масс. адгезивной композиции; (b) перемолотую муку из растительного сырья в количестве в диапазоне от приблизительно 10% масс./масс. до приблизительно 30% масс./масс. адгезивной композиции; (c) полимерный дифенилметандиизоцианат в количестве в диапазоне от приблизительно 10% масс./масс. до приблизительно 30% масс./масс. адгезивной композиции; и (d) воду в количестве в диапазоне от приблизительно 45% масс./масс. до приблизительно 75% масс./масс. адгезивной композиции.

[0010] Еще один тип белковой адгезивной композиции, представленной по изобретению, содержит соединение мочевины, источник альдегида и композицию растительного белка, выбранную из группы, состоящей из перемолотой муки из растительного сырья и выделенной полипептидной композиции. Предполагается, что композиция растительного белка обеспечивает преимущество в характеристиках адгезивной композиции. Источником альдегида может быть альдегид или композиция, высвобождающая альдегид (например, формальдегид) in situ. Таким образом, другой аспект изобретения обеспечивает адгезивную композицию соединения мочевины-альдегида, содержащую соединение мочевины, источник альдегида и композицию растительного белка, выбранную из группы, состоящей из перемолотой муки из растительного сырья и выделенной полипептидной композиции.

[0011] Еще один тип белковой адгезивной композиции, представленной по изобретению, содержит аминное соединение, источник альдегида и композицию растительного белка, выбранную из группы, состоящей из перемолотой муки из растительного сырья и выделенной полипептидной композиции. Предполагается, что композиция растительного белка обеспечивает преимущество в характеристиках адгезивной композиции. Источником альдегида может быть альдегид или композиция, высвобождающая альдегид (например, формальдегид) in situ. Таким образом, другой аспект изобретения обеспечивает адгезивную композицию аминного соединения - альдегида, содержащую аминное соединение, выбранное из группы, состоящей из первичного аминного соединения и вторичного аминного соединения, источника альдегида и композиции растительного белка, выбранной из группы, состоящей из перемолотой муки из растительного сырья и выделенной полипептидной композиции.

[0012] В другом аспекте изобретение обеспечивает композицию твердого связывающего средства, образованного посредством отверждения адгезивной композиции, описываемой в настоящем документе.

[0013] В другом аспекте изобретение обеспечивает способ связывания первого изделия со вторым изделием. Способ включает этапы (a) депонирования на поверхности первого изделия любой одной из вышеуказанных адгезивных композиций для создания участка связывания; и (b) контакта связывающей поверхности с поверхностью второго изделия для связывания первого изделия со вторым изделием. Способ необязательно также содержит этап, после этапа (b), допущения отверждения адгезивной композиции, которому может способствовать применение давления, нагрева и одновременно давления и нагрева.

[0014] В другом аспекте изобретение обеспечивает способ получения композиционного материала. Способ включает этапы (a) комбинации первого изделия и второго изделия с любой одной из вышеуказанных адгезивных композиций для получения смеси; и (b) отверждение смеси, полученной на этапе (a), для получения композиционного материала. Отверждение может содержать применение давления, нагрева и одновременно давления и нагрева смеси.

[0015] В определенных вариантах осуществления первым изделием, вторым изделием или как первым, так и вторым изделием являются лигноцеллюлозные материалы или композиционные материалы, содержащие лигноцеллюлозный материал. Первое изделие, второе изделие или как первое, так и второе изделие могут содержать металл, смолу, керамику, полимер, стекло или их сочетание. Первым изделием, вторым изделием или как первым, так и вторым изделием может быть композит. Кроме того, изобретение обеспечивает изделие, полученное каждым из вышеуказанных способов получения.

[0016] Кроме того, изобретение обеспечивает изделие, содержащее два или более компонентов, связанных вместе с использованием одной или нескольких адгезивных композиций, описываемых в настоящем документе. Связанные компоненты могут быть выбраны из группы, состоящей из бумаги, древесины, стекла, металла, стекловолокна, древесного волокна, керамики, керамического порошка, пластмассы (например, термореактивной пластмассы) и их сочетания. В других определенных вариантах осуществления связанные компоненты могут быть выбраны из группы, состоящей из бумаги, древесины, стекла, металла, стекловолокна, древесного волокна, керамики, керамического порошка, песка, пластмассы (например, термореактивной пластмассы) и их сочетания. Изобретение обеспечивает изделие (например, композиционный материал, ламинат или ламинат, содержащий композиционный материал), полученное с использованием одной или нескольких адгезивных композиций, описываемых в настоящем документе.

[0017] Композиционным материалом может быть древесностружечная плита, древесноволокнистая плита, фанера, профилированный клееный брус, клееная древесина, клееный цельный брус, комбинированный клееный брус, композитные деревянные двутавровые балки, древесноволокнистая плита средней плотности, древесноволокнистая плита высокой плотности, ориентированная стружечная плита, древесина экструзионного прессования или стекловолокно. Композитом может быть отверждающийся композиционный материал или термопластичный композиционный материал.

[0018] В определенных вариантах осуществления изделием является композит, такой как неупорядоченный неориентированный однородный композиционный материал, ориентированный композиционный материал или многослойный композит. В других определенных вариантах осуществления изделие содержит лигноцеллюлозный компонент. Кроме того, изделие может содержать бумагу, древесину, стекло, стекловолокно, древесное волокно, керамику, керамический порошок или их сочетание.

[0019] В определенных вариантах осуществления изделием является композит древесностружечной плиты. Количество древесной и адгезивной композиции, используемой для получения композита древесностружечной плиты, можно корректировать для оптимизации эксплуатационных свойств древесностружечной плиты для различных применений (например, эксплуатации на открытом воздухе, где желательна повышенная водостойкость). В определенных вариантах осуществления композит содержит по меньшей мере приблизительно 80% (масс./масс.) древесины, по меньшей мере приблизительно 90% (масс./масс.) древесины, по меньшей мере приблизительно 95% (масс./масс.) древесины или по меньшей мере приблизительно 98% (масс./масс.) древесины.

[0020] В зависимости от использованного адгезива, полученное в результате изделие может обладать одной или несколькими из следующих характеристик: изделие влагоустойчиво; изделие остается интактным после кипячения в воде в течение 5 минут; два или более компонентов изделия остаются связанными после кипячения в воде в течение 5 минут; изделие при кипячении в воде в течение 5 минут показывает менее чем 20% увеличение объема относительно изделия до воздействия воды; и когда изделие (например, композиционный материал, ламинат или ламинат, содержащий композиционный материал) содержит лигноцеллюлозный материал в композиционном материале или ламинате, изделие показывает не менее чем 50%, необязательно не менее чем 75% когезионного разрушения лигноцеллюлозного компонента при воздействии на изделие нагрузки, достаточной для разлома изделия. В определенных вариантах осуществления изделие показывает не менее чем 50% когезионного разрушения лигноцеллюлозного компонента при воздействии на изделие нагрузки, достаточной для разлома изделия.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0021] Указанные выше и другие цели, характеристики и преимущества по изобретению станут очевидными после следующего описания предпочтительных вариантов осуществления, как показано на сопутствующих чертежах. Схожие элементы отождествляют общие характеристики на соответствующих чертежах. На чертежах необязательно применен масштаб, вместо этого акцент сделан на демонстрации принципов по настоящему изобретению, в которых:

[0022] На фиг. 1 представлена блок-схема, на которой показаны этапы иллюстративного способа получения выделенной полипептидной композиции, пригодной в практическом осуществлении изобретения;

[0023] На фиг. 2 показаны наложенные ИК-Фурье-спектры в твердой фазе водорастворимых и нерастворимых в воде белковых фракций, выделенных из партии расщепленной клещевины 5-90;

[0024] На фиг. 3 показаны ИК-Фурье-спектры в твердой фазе выделенных водорастворимых и нерастворимых в воде фракций из расщепленной клещевины, где область карбониламида расширена;

[0025] На фиг. 4 показаны ИК-Фурье-спектры в твердой фазе выделенных водорастворимых и нерастворимых в воде фракций из расщепленной клещевины, где область валентных колебаний связи N-H расширена;

[0026] Согласно изображенным на фиг. 5 наложенным ИК-Фурье-спектрам в твердой фазе отделенных фракций из белка клещевины (партия 5-94), расширение области карбониламида (водорастворимая фракция и нерастворимая в воде/диспергируемая в воде фракция);

[0027] На фиг. 6 показаны ИК-Фурье-спектры в твердой фазе выделенных водорастворимых и нерастворимых в воде фракций из белка клещевины (партия 5-94), где области валентных колебаний связей N-H и O-H расширены;

[0028] На фиг. 7 показаны наложенные ИК-Фурье-спектры в твердой фазе выделенных нерастворимых в воде/диспергируемых в воде фракций из белка клещевины (партия 5-94) и из расщепленной ферментом клещевины (партия 5-90);

[0029] На фиг. 8 показаны наложенные ИК-Фурье-спектры в твердой фазе выделенных водорастворимых и нерастворимых в воде фракций из расщепленной сои, где область карбониламида расширена, где спектры представлены в вертикальном масштабе для достижения эквивалентной интенсивности светопоглощения для валентных колебаний связи амидного карбонила-I;

[0030] На фиг. 9 показаны наложенные ИК-Фурье-спектры в твердой фазе выделенных водорастворимых и нерастворимых в воде фракций из расщепленной сои, область валентных колебаний связи N-H расширена;

[0031] На фиг. 10 показаны наложенные ИК-Фурье-спектры в твердой фазе выделенных водорастворимых полипептидных фракций из расщепленной сои и расщепленной клещевины;

[0032] На фиг. 11 показаны наложенные ИК-Фурье-спектры в твердой фазе выделенных нерастворимых в воде фракций из расщепленной сои и соевой муки тонкого помола;

[0033] На фиг. 12 показаны наложенные ИК-Фурье-спектры в твердой фазе выделенных нерастворимых в воде/диспергируемых в воде фракций из нескольких образцов белка (партия расщепленной сои 5-81, соевой муки тонкого помола, партия изолята белка клещевины 5-94, партия расщепленной клещевины 5-90), где область карбониламида расширена;

[0034] На фиг. 13 представлен двумерный HSQC ¹H-¹⁵N ЯМР-спектр для расщепленной клещевины (партия 5-83) в d₆-ДМСО, на котором показаны две представляющие интерес области, обозначаемые областью A и областью B;

[0035] На фиг. 14 представлен двумерный HSQC ¹H-¹⁵N ЯМР спектр для нерастворимой в воде/диспергируемой в воде полипептидной фракции, полученной из расщепленной клещевины (партия 5-83) в d₆-ДМСО, на которой снова показаны область A и область B;

[0036] На фиг. 13 представлен двумерный HSQC ¹H-¹⁵N ЯМР спектр, где показано увеличенное от фиг. 14 изображение области A;

[0037] На фиг. 16 показаны наложенные ИК-Фурье-спектры в твердой фазе выделенных водорастворимых и нерастворимых в воде фракций, полученных из перемолотой соевой муки, где области валентных колебаний связей N-H и O-H расширены;

[0038] На фиг. 17 показаны наложенные ИК-Фурье-спектры в твердой фазе выделенных водорастворимых и нерастворимых в воде фракций, полученных из перемолотой соевой муки, где область карбониламида расширена и спектры представлены в вертикальном масштабе для достижения эквивалентной интенсивности светопоглощения для валентных колебаний связей амидного карбонила-I;

[0039] На фиг. 18 показаны наложенные ИК-Фурье-спектры в твердой фазе выделенных водорастворимых и нерастворимых в воде/диспергируемых в воде белковых фракций, полученных из перемолотой каноловой муки, где области валентных колебаний связей N-H и O-H расширены, как описано также в примере 5;

[0040] На фиг. 19 показаны наложенные ИК-Фурье-спектры в твердой фазе выделенных водорастворимых и нерастворимых в воде/диспергируемых в воде белковых фракций, полученных из перемолотой каноловой муки, где область карбониламида расширена и спектры представлены в вертикальном масштабе для достижения эквивалентной интенсивности светопоглощения для валентных колебаний связи амидного карбонила-I, как описано также в примере 5;

[0041] На фиг. 20 показаны наложенные ИК-Фурье-спектры в твердой фазе выделенных водорастворимых в воде/диспергируемых в воде белковых фракций, полученных из соевой муки тонкого помола, как описано также в примере 5;

[0042] На фиг. 21 показаны наложенные ИК-Фурье-спектры в твердой фазе выделенных нерастворимых в воде/диспергируемых в воде белковых фракций, полученных из соевой муки крупного помола и соевой муки тонкого помола, как описано также в примере 5; и

[0043] На фиг. 22 показаны композиты древесностружечной плиты, полученные в примере 6, вместе с образцами TP-12 и TP-13, когезионно дезинтегрированными при удалении их из пресса.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

[0044] Изобретение относится к белковым адгезивным композициям и способам получения и применения таких адгезивов. Также изобретение относится к изделиям, таким как древесные композиционные материалы, полученные с использованием белковых адгезивных композиций. Белковые адгезивные композиции, описываемые в настоящем документе, содержат композицию растительного белка. Композицию растительного белка получают из возобновляемого сырья, и она обеспечивает многочисленные преимущества в получении адгезивных композиций. Белковым компонентом предпочтительно является перемолотая мука из растительного сырья или выделенная полипептидная композиция, полученная из муки из растительного сырья. Адгезивные композиции также содержат, например, лигнин, гидроксиароматическое соединение и источник альдегида, соединение мочевины и источник альдегида и/или аминное соединение и источник альдегида.

[0045] Один тип белковой адгезивной композиции, представленной по изобретению, содержит лигнин и композицию растительного белка. Другой тип белковой адгезивной композиции, представленной по изобретению, содержит гидроксиароматическое соединение, источник альдегида и композицию растительного белка, выбранную из группы, состоящей из перемолотой муки из растительного сырья и выделенной полипептидной композиции. Еще один тип белок белковой адгезивной композиции, представленной по изобретению, содержит соединение мочевины, источник альдегида и композицию растительного белка, выбранную из группы, состоящей из перемолотой муки из растительного сырья и выделенной полипептидной композиции. Еще один тип белок белковой адгезивной композиции, представленной по изобретению, содержит аминное соединение, источник альдегида и композицию растительного белка, выбранную из группы, состоящей из перемолотой муки из растительного сырья и выделенной полипептидной композиции. Характеристики белковой адгезивной композиции более подробно описаны в разделах, представленных ниже.

[0046] Адгезивы, описываемые в настоящем документе, можно использовать в получении различных продуктов на основе древесины, включая композиционные материалы, ламинаты и ламинаты, содержащие композиционные материалы. Например, адгезивы можно использовать в получении уплотненных древесных композиционных материалов, например, древесностружечной плиты (также известной как ДСП), древесноволокнистой плиты и соответствующих комбинированных древесных материалов, а также в получении композитных брусов, например, двутавровых балок (несущих балок), профилированного клееного бруса (ПКБ) и других типов композитных конструкционных пиломатериалов.

[0047] В следующих разделах описаны лигнинсодержащие белковые адгезивы, гидроксиароматическая альдегидная адгезивная композиция (например, адгезивные композиции фенола/формальдегида), адгезивная композиция соединения мочевины - альдегида (например, адгезивные композиции мочевины/формальдегида), адгезивная композиция аминного соединения - альдегида (например, адгезивные композиции меламина/формальдегида), добавки, которые могут быть включены в адгезивные композиции, и способы применения таких адгезивов, и изделия, образованные от таких адгезивов.

I. ЛИГНИНСОДЕРЖАЩИЕ БЕЛКОВЫЕ АДГЕЗИВЫ

[0048] Удивительным образом было обнаружено, что использование лигнина в комбинации композициями растительного белка, описываемыми в настоящем документе, обеспечивает адгезив. Адгезив можно применять к деревянным изделиям для образования, например, композита древесностружечной плиты. Как разъяснено в примере 6, в результате экспериментов с использованием одного только лигнина не удалось получить состав с достаточной силой сцепления для получения композита древесностружечной плиты.

[0049] Таким образом, один из аспектов изобретения обеспечивает адгезивную композицию, содержащую лигнин и композицию растительного белка. Дальнейшее описание лигнина и композиций растительного белка представлено в разделах ниже. Адгезивная композиция может быть в форме жидкости. Альтернативно, адгезивная композиция может быть в форме сухой смеси. Адгезивная композиция может дополнительно содержать одну или несколько добавок, таких как добавки, описанные ниже в разделе VIII, которые включают, например, интеркалированную глину, расшелушенную глину и частично расшелушенную глину.

[0050] В определенных вариантах осуществления адгезивная композиция может дополнительно содержать реактивный преполимер. В других определенных вариантах осуществления адгезивная композиция может дополнительно содержать гидроксиароматическое соединение (например, фенол) и источник альдегида, такой как те, что описаны ниже в разделе II. В других определенных вариантах осуществления адгезивная композиция может дополнительно содержать соединение мочевины (например, H₂NC(O)NH₂) и источник альдегида, такой как те, что описаны ниже в разделе III. В других определенных вариантах осуществления адгезивная композиция может дополнительно содержать аминное соединение (например, меламин) и источник альдегида, такой как те, что описаны ниже в разделе IV. В других вариантах осуществления адгезивная композиция может дополнительно содержать источник альдегида, такой как альдегид источник, описанный ниже в разделе IV.

[0051] В определенных вариантах осуществления адгезивная композиция дополнительно содержит воду. Например, в определенных вариантах осуществления вода присутствует в количестве от приблизительно 30% масс./масс. до приблизительно 65% масс./масс. адгезивной композиции. В других определенных вариантах осуществления вода присутствует в количестве от приблизительно 20% масс./масс. до приблизительно 50% масс./масс., от приблизительно 30% масс./масс. до приблизительно 60% масс./масс., от приблизительно 40% масс./масс. до приблизительно 70% масс./масс., от приблизительно 50% масс./масс. до приблизительно 80% масс./масс. или от приблизительно 10% масс./масс. до приблизительно 90% масс./масс. адгезивной композиции.

[0052] Количество лигнина в адгезивной композиции можно корректировать для достижения определенных эксплуатационных свойств. Например, в определенных вариантах осуществления адгезивная композиция содержит от приблизительно 1% масс./масс. до приблизительно 50% масс./масс. лигнина, от приблизительно 1% масс./масс. до приблизительно 35% масс./масс. лигнина, от приблизительно 1% масс./масс. до приблизительно 15% масс./масс. лигнина, от приблизительно 5% масс./масс. до приблизительно 35% масс./масс. лигнина, от приблизительно 15% масс./масс. до приблизительно 35% масс./масс. лигнина или от приблизительно 20% масс./масс. до приблизительно 45% масс./масс. лигнина. В других определенных вариантах осуществления адгезивная композиция содержит от приблизительно 5% масс./масс. до приблизительно 35% масс./масс. лигнина.

[0053] Количество композиции растительного белка в адгезивной композиции можно корректировать для достижения определенных эксплуатационных свойств. Например, в определенных вариантах осуществления адгезивная композиция содержит от приблизительно 5% масс./масс. до приблизительно 50% масс./масс. композиции растительного белка, от приблизительно 5% масс./масс. до приблизительно 35% масс./масс. композиции растительного белка, от приблизительно 5% масс./масс. до приблизительно 30% масс./масс. композиции растительного белка, от приблизительно 15% масс./масс. до приблизительно 35% масс./масс. композиции растительного белка или от приблизительно 20% масс./масс. до приблизительно 30% масс./масс. композиции растительного белка. В других определенных вариантах осуществления адгезивная композиция содержит от приблизительно 15% масс./масс. до приблизительно 35% масс./масс. композиции растительного белка.

[0054] Количество композиции растительного белка можно выбирать относительно количества лигнина в адгезивной композиции. Например, в определенных вариантах осуществления соотношение процентов по массе композиции растительного белка в адгезивной композиции к процентам по массе лигнина в адгезивной композиция составляет (a) от 99,9:0,1 до 0,1:99,9, (b) от 9:1 до 1:9, (c) от 5:1 до 1:5 или (d) от 2:1 до 1:2.

[0055] Более конкретный вариант осуществления относится к адгезивной композиции, содержащей: (a) лигнин в количестве в диапазоне от приблизительно 5% масс./масс. до приблизительно 30% масс./масс. адгезивной композиции; (b) перемолотую муку из растительного сырья в количестве в диапазоне от приблизительно 10% масс./масс. до приблизительно 30% масс./масс. адгезивной композиции; и (c) воду в количестве в диапазоне от приблизительно 45% масс./масс. до приблизительно 75% масс./масс. адгезивной композиции. В определенных вариантах осуществления лигнин имеет средневзвешенную молекулярную массу от приблизительно 10000 г/моль до приблизительно 70000 г/моль.

II. БЕЛКОВЫЕ АДГЕЗИВЫ, СОДЕРЖАЩИЕ ГИДРОКСИАРОМАТИЧЕСКОЕ СОЕДИНЕНИЕ/АЛЬДЕГИД

[0056] Другой аспект изобретения обеспечивает гидроксиароматическую альдегидную белковую адгезивную композицию. Адгезивная композиция содержит гидроксиароматическое соединение, источник альдегида и композицию растительного белка, выбранную из группы, состоящей из перемолотой муки из растительного сырья и выделенной полипептидной композиции. Адгезивная композиция может быть в форме жидкости. Альтернативно, адгезивная композиция может быть в форме сухой смеси.

[0057] Адгезивная композиция может дополнительно содержать одну или несколько добавок, таких как добавки, описанные ниже в разделе VIII, которые включают, например, интеркалированную глину, расшелушенную глину и частично расшелушенную глину. Кроме того, адгезивная композиция может содержать лигнин, такой как лигнин, описанный ниже в разделе V. Также в определенных вариантах осуществления адгезивная композиция может дополнительно содержать реактивный преполимер, такой как реактивный преполимер, описанный ниже в разделе VII.

[0058] Конкретное гидроксиароматическое соединение можно выбирать для достижения определенных эксплуатационных свойств. Иллюстративные классы гидроксиароматических соединений включают алкилзамещенные фенолы, арилзамещенные фенолы, циклоалкил- замещенные фенолы, алкенилзамещенные фенолы, алкоксизамещенные фенолы, арилоксизамещенные фенолы и галогензамещенные фенолы. Иллюстративные конкретные гидроксиароматические соединения включают фенол, o-крезол, м-крезол, п-крезол, 3,5-ксиленол, 3,4-ксиленол, 2,3,4-триметилфенол, 3-этилфенол, 3,5-диэтилфенол, п-бутилфенол, 3,5-дибутилфенол, п-амилфенол, п-циклогексилфенол, п-октилфенол, 3,5-дициклогексилфенол, п-фенилфенол, п-кротилфенол, 3,5-диметоксифенол, 3,4,5-триметоксифенол, п-этоксифенол, п-бутоксифенол, 3-метил-4-метоксифенол, п-феноксифенол, резорцинол и нафтол. В определенных вариантах осуществления гидроксиароматическим соединением является фенол.

[0059] Различные соединения источника альдегида известны в литературе, и предполагается их пригодность для использования в настоящем изобретении. Например, в определенных вариантах осуществления источником альдегида является альдегидное соединение или параформальдегид. Иллюстративные классы альдегидных соединений включают алкил моноальдегид, алкил диальдегид, гидроксиалкил моноальдегид, гидроксиалкил диальдегид, ацил моноальдегид и ацил диальдегид. Иллюстративные конкретные альдегидные соединения включают формальдегид, ацетальдегид, глиоксаль, метилглиоксаль, глиоксальдегид, пропандиаль, пропионовый альдегид, бутиральдегид, пентаналь, гексаналь, додеканаль, октадеканаль, циннамальдегид, фурфурол, бензальдегид и глутаральдегид. В определенных вариантах осуществления источником альдегида является формальдегид (т.е. HC(O)H), такой как в форме газа формальдегида. В других определенных вариантах осуществления источником альдегида является параформальдегид («параформ»). Альтернативно, химические вещества, найденные в древесине, могут служить источником формальдегида, и, фактически, древесина может быть источником альдегида.

[0060] Соотношение источник альдегида к гидроксиароматическому соединению в адгезивной композиции можно корректировать для достижения определенных эксплуатационных свойств. Например, в определенных вариантах осуществления соотношение молей источника альдегида к гидроксиароматическому соединению составляет от приблизительно 0,5:1 до приблизительно 4:1, приблизительно 1,5:1 до приблизительно 3,5:1 или от приблизительно 1,5:1 до приблизительно 2,5:1. В других определенных вариантах осуществления соотношение молей источника альдегида к гидроксиароматическому соединению составляет от приблизительно 1:2 до приблизительно 2:1. В других определенных вариантах осуществления гидроксиароматическим соединением является фенол, источником альдегида является формальдегид, и соотношение молей формальдегида к фенолу составляет от приблизительно 1:2 до приблизительно 2:1.

[0061] В определенных вариантах осуществления гидроксиароматическое соединение и источник альдегида вместе составляют от приблизительно 0,5% масс./масс. до приблизительно 10% масс./масс., от приблизительно 1% масс./масс. до приблизительно 8% масс./масс., от приблизительно 1% масс./масс. до приблизительно 5% масс./масс. или от приблизительно 2% масс./масс. до приблизительно 5% масс./масс. адгезивной композиции. В определенных вариантах осуществления композиция растительного белка присутствует в количестве в диапазоне от приблизительно 5% масс./масс. до приблизительно 40% масс./масс., от приблизительно 10% масс./масс. до приблизительно 30% масс./масс. или от приблизительно 15% масс./масс. до приблизительно 25% масс./масс. адгезивной композиции. В вариантах осуществления, в которых адгезивная композиция дополнительно содержит реактивный преполимер, реактивный преполимер может присутствовать в количестве в диапазоне от приблизительно 5% масс./масс. до приблизительно 40% масс./масс., от приблизительно 10% масс./масс. до приблизительно 30% масс./масс. или от приблизительно 15% масс./масс. до приблизительно 25% масс./масс. адгезивной композиции.

[0062] Гидроксиароматические альдегидные белковые адгезивные композиции могут необязательно дополнительно содержать катализатор для усиления полимеризации. Иллюстративные катализаторы включают основы, такие как гидроксид натрия, каустическая сода, гидроксид калия, гидроокись кали, гидроксид кальция, гидроокись тетраалкиламмония, гидроксид бария и другие основные щелочные соли, такие как карбонат щелочного металла. Другие иллюстративные катализаторы включают (i) неорганические кислоты, такие как соляная кислота, бромистоводородная кислота, хлорная кислота, серная кислота и азотная кислота; (ii) сульфоновые кислоты, такие как метансульфоновая кислота, этансульфоновая кислота, циклогексансульфоновая кислота, бензолсульфоновая кислота, п-толуолсульфоновая кислота, трифторметансульфоновая кислота и камфарсульфоновая кислота; и (iii) органические кислоты, такие как муравьиная кислота, уксусная кислота, пропионовая кислота, циклогексанкарбоновая кислота, щавелевая кислота, малоновая кислота, малеиновая кислота, фумаровая кислота, лимонная кислота, винная кислота и 3-меркаптопропионовая кислота.

[0063] В определенных вариантах осуществления адгезивная композиция дополнительно содержит воду. Например, в определенных вариантах осуществления вода присутствует в количестве от приблизительно 30% масс./масс. до приблизительно 65% масс./масс. адгезивной композиции. В других определенных вариантах осуществления вода присутствует в количестве от приблизительно 20% масс./масс. до приблизительно 50% масс./масс., от приблизительно 30% масс./масс. до приблизительно 60% масс./масс., от приблизительно 40% масс./масс. до приблизительно 70% масс./масс., от приблизительно 50% масс./масс. до приблизительно 80% масс./масс. или от приблизительно 10% масс./масс. до