基于超支化聚合物仿生构建的大豆蛋白胶黏剂增强增韧与作用机制研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    31901253
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    24.0万
  • 负责人：
    李晓娜
  • 依托单位：
    南京林业大学
  • 学科分类：
    C1603.木材物理学
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2019
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Soy protein based adhesives have important application value in the field of wood processing, due to its low cost and no pollution. However, there are problems such as poor water-resistant adhesion, brittleness of the cured adhesive layer and unstable adhesion of the adhesive joint, which restricts its development and application. In this project, soybean meal is used as the main raw material, and biomimetic hyperbranched polymers such as tannic acid and caffeic acid are introduced to strengthen and toughen soybean protein adhesives. The optimized design of bionic hyperbranched polymer will be realized through the testing and characterization of the basic characteristics of soybean protein adhesive, dynamic thermo-mechanical characteristics, surface and section state of cured film/adhesive layer, morphology and failure mode of wood bonding interface/adhesive joint and mechanical properties of plywood. The effects of structure and functional groups/content of biomimetic hyperbranched polymer on the adhesive viscosity, wettability, initial viscosity, toughness of cured film/adhesive layer, dry strength and water resistance of plywood will be studied. The interaction between biomimetic hyperbranched polymer and protein adhesive system, and the relationship between the biomimetic hyperbranched polymer and the interface morphology, stress concentration and sustained release of the bonded joint will be analyzed. Finally, the strengthening and toughening mechanism of biomimetic hyperbranched polymer on soybean protein adhesives will be revealed, which could provide theoretical and technical support for the research, development and application of high performance protein-based wood adhesives.
大豆蛋白胶黏剂成本低、绿色无污染，在木材加工领域具有重要应用价值，但存在耐水胶接性能差、固化胶层脆性大、胶接接头不稳定等问题，制约其发展应用。本项目以豆粕为主要原料，引入经单宁酸和咖啡酸等仿生修饰的超支化聚合物，实现大豆蛋白胶黏剂的增强增韧。通过对大豆蛋白胶黏剂基本特性、动态热机械特性、固化胶膜/胶层表面与断面状态、木材胶接界面/胶接接头形态与破坏方式、胶合板力学性能等的测试与表征，实现仿生超支化聚合物的优化设计，研究仿生超支化聚合物结构、功能基团种类/含量等对大豆蛋白胶黏剂黏度、润湿性、初粘性、固化胶膜/胶层韧性、胶合板干态强度及耐水强度等的影响，探讨仿生超支化聚合物与蛋白胶黏剂体系相互作用关系，解析仿生超支化聚合物对胶接接头与界面形态、应力集中与缓释的影响关系，最终解明仿生超支化聚合物对大豆蛋白胶黏剂的增强增韧机制，为高性能蛋白基木材胶黏剂的研究开发与推广应用提供理论与技术支持。

结项摘要

大豆蛋白胶黏剂耐水胶接强度差、固化胶层脆性大等问题制约其工业化应用。超支化聚合物具有高度支化的分子结构和大量的末端官能团，其分子内还具有较大空腔，可以通过其分子自身的形变以及孔穴化效应吸收能量、阻止裂纹扩展而改善材料韧性。仿生贻贝黏附特性，将超支化聚合物接枝邻苯二酚单元，实现大豆蛋白胶黏剂的低黏、高强、高韧性。本项目制备了端羟基长链聚合物、端羟基超支化聚合物、端氨基超支化聚合物，研究不同链型聚合物对胶黏剂性能影响，进一步制备仿生超支化聚合物，实现大豆蛋白胶黏剂的增强增韧，揭示仿生超支化聚合物增强增韧大豆蛋白胶黏剂机制。主要研究内容如下：(1)通过硅烷偶联剂复合改性，在大豆蛋白胶黏剂体系引入端羟基长链聚合物，在胶黏剂体系构建长链交联网络，可以缓冲和有效传递外界力，仅加入胶黏剂用量1%的改性材料，胶黏剂固化层平整致密、有韧性，制备胶合板的胶合强度提高到1.25MPa。（2）一定比例丙烯酸异辛酯，二乙醇胺合成的超支化聚合物HBP，添加到大豆蛋白溶液中制备蛋白膜。在微波诱导下通过超支化聚酰胺酯交联形成大量的氢键相互作用，使得薄膜强度和韧性分别提高到20.3±0.5 MPa和16.6±0.5 MJ/m3。（3）以甘油、顺丁烯二酸酐和季戊四醇为原料，经缩合聚合和酯化反应制备功能性HPE。3-氨基苯基硼酸(AB)有一个顺二醇基团，像贻贝蛋白质中邻苯二醇基团一样具有粘附特性。实验采用HPE和AB共同改性大豆蛋白膜，以氢键为牺牲键结合稳定的共价相互作用使合成的纳米复合材料的强度和韧性分别提高到14.23 MPa和10.05 MJ/m3，这远远优于大多数蛋白质基复合材料的强度和韧性.（4）以丙烯酸甲酯和二亚乙基三胺为原料, 通过缩聚反应制备了一种水溶性端氨基超支化聚合物( HBP) 。然后以HBP和二氢咖啡酸为原料，EDC为偶联剂，经酰胺化反应合成仿生超支化聚合物HBP- CA。该仿生超支化聚合物改性大豆蛋白胶黏剂具有较好的耐水性能，经过72h胶膜浸泡实验发现，胶膜几乎没有溶胀分解，制备胶合板的湿态胶接强度达到1.14Mpa。项目解明了仿贻贝邻苯二酚结构引入蛋白胶黏剂后依旧能发挥黏附作用，保证了胶合界面特性以及胶黏剂的胶合强度，为高性能蛋白基木材胶黏剂的研究开发与推广应用提供理论与技术支持。

项目成果

期刊论文数量（7）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（3）
Evaluation performance of soybean meal and peanut meal blends-based wood adhesive
豆粕与花生粕共混木材胶粘剂性能评价
  • DOI：
    10.1016/j.polymertesting.2022.107543
  • 发表时间：
    2022-03-19
  • 期刊：
    POLYMER TESTING
  • 影响因子：
    5.1
  • 作者：
    Li, Xiaona;Zhang, Fudong;Li, Jianzhang
  • 通讯作者：
    Li, Jianzhang
Full Bio-Based Soy Protein Isolate Film Enhanced by Chicken Feather Keratin
由鸡羽毛角蛋白增强的全生物基大豆分离蛋白膜
  • DOI：
    10.1002/mame.202100004
  • 发表时间：
    2021-03-10
  • 期刊：
    MACROMOLECULAR MATERIALS AND ENGINEERING
  • 影响因子：
    3.9
  • 作者：
    Li, Xiaona;Wei, Yanqiang;Li, Jianzhang
  • 通讯作者：
    Li, Jianzhang
Bioinspired interface engineering of soybean meal-based adhesive incorporated with biomineralized cellulose nanofibrils and a functional aminoclay
豆粕基粘合剂与生物矿化纤维素纳米纤维和功能性氨基粘土的仿生界面工程
  • DOI：
    10.1016/j.cej.2021.129820
  • 发表时间：
    2021-04-21
  • 期刊：
    CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL
  • 影响因子：
    15.1
  • 作者：
    Li, Kuang;Jin, Shicun;Li, Jianzhang
  • 通讯作者：
    Li, Jianzhang
Bioinspired hyperbranched protein adhesive based on boronic acid-functionalized cellulose nanofibril and water-soluble polyester
基于硼酸功能化纤维素纳米纤维和水溶性聚酯的仿生超支化蛋白粘合剂
  • DOI：
    10.1016/j.compositesb.2021.108943
  • 发表时间：
    2021-05-01
  • 期刊：
    COMPOSITES PART B-ENGINEERING
  • 影响因子：
    13.1
  • 作者：
    Li, Kuang;Jin, Shicun;Li, Jianzhang
  • 通讯作者：
    Li, Jianzhang
Microwave induced construction of multiple networks for multifunctional soy protein-based materials
微波诱导构建多功能大豆蛋白基材料的多重网络
  • DOI：
    10.1016/j.porgcoat.2021.106390
  • 发表时间：
    2021-06-23
  • 期刊：
    PROGRESS IN ORGANIC COATINGS
  • 影响因子：
    6.6
  • 作者：
    Jiang, Shuaicheng;Wei, Yanqiang;Xia, Changlei
  • 通讯作者：
    Xia, Changlei

数据更新时间：{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI：
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间：
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊：
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子：
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者：
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者：
    {{ item.author }}

数据更新时间：{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}

数据更新时间：{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}

数据更新时间：{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}

数据更新时间：{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}

数据更新时间：{{ patent.updateTime }}

其他文献

6-甲基-3-甲基丙烯酰氧乙基-3,4-2H-1,3-苯并噁嗪及其共聚物的合成
  • DOI：
    10.7503/cjcu20120981
  • 发表时间：
    2013-06
  • 期刊：
    高等学校化学学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    张文利;朱春莉;王登霞;姚丙建;李晓娜;鲁在君
  • 通讯作者：
    鲁在君
橡胶树5个HbbZIP基因家族成员的生物信息学及功能分析
  • DOI：
    10.13271/j.mpb.017.005613
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    分子植物育种
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    刘衍超;王立丰;李晓娜;肖厚贞;万三连;张宇
  • 通讯作者：
    张宇
正常角膜与圆锥角膜粘弹性的对比研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    生物医学工程学杂志
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    赵科超;王晓君;陈维毅;贺瑞;李晓娜;高妍
  • 通讯作者：
    高妍
机械拉伸对骨髓间充质干细胞迁移行为的影响
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2012
  • 期刊：
    中国生物工程杂志
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    李晓娜;宋关斌;罗庆
  • 通讯作者：
    罗庆
2005．机械拉伸波形及频率对肺腺
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    生物医学工程学杂志，22:1200-1202．
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    曲华;李晓娜;吴文周;陈维毅
  • 通讯作者：
    陈维毅

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI：
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间：
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊：
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子：
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者：
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败，请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题，我已根据课题信息分析并撰写以下内容，帮您拓宽课题思路：

AI项目思路

AI技术路线图

李晓娜的其他基金

链缠结结构强韧大豆蛋白胶黏剂构建及其木材胶接增强机制研究
  • 批准号：
    32371792
  • 批准年份：
    2023
  • 资助金额：
    50.00 万元
  • 项目类别：
    面上项目

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号：
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份：
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额：
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别：
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号：
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份：
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额：
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别：
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者：{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
关闭
close
客服二维码