2018年甲醛系胶黏剂的消耗量达1641万吨(固体含量100%),占木材胶黏剂总量的90%以上。甲醛系胶黏剂以石油等不可再生资源为原料,在生产及使用过程中存在不同程度的甲醛释放问题。随着石化资源的不断枯竭和人们对环境保护的重视,开发一种以可再生生物质资源为主要原料的环保胶黏剂具有重要的现实意义和实用价值。棉籽粕是棉籽榨油的剩余物,其中的蛋白质含量仅次于大豆豆粕。目前我国每年约产棉籽1100万吨,棉籽榨油后剩余的棉籽粕高达600万吨以上,如果能够利用棉籽粕作为制备蛋白胶黏剂的主要原料,不仅能够降低胶黏剂的成本,而且可以将棉籽粕进行高附加值利用。本研究以棉籽粕为原料,经过水洗预处理工艺后作为胶黏剂基料制备不同工艺下的改性棉籽蛋白胶黏剂。主要研究内容分为四部分:尿素改性、尿素分别与三种改性剂复合改性、改性剂与尿素复合改性工艺优化以及异氰酸酯与棉籽蛋白胶黏剂共混改性。通过实验,探讨了反应温度、尿素浓度、改性剂种类与用量对棉籽蛋白胶黏剂各项性能的影响规律,得到了满足不同胶合强度和耐水性能要求的棉籽蛋白胶黏剂改性方法。通过对棉籽蛋白胶黏剂进行红外分析和热重分析,探讨了棉籽蛋白胶黏剂结构与性能的影响关系,揭示了改性机理。研究结论如下:(1)采用尿素为改性剂,在70°C反应温度和1mol/L、3mol/L尿素浓度下制备的棉籽蛋白胶黏剂的湿胶合强度分别为0.74MPa和0.71MPa,达到国家II类板材标准。(2)在采用三种改性剂分别与尿素复合改性制备的棉籽蛋白胶黏剂中,SDS和尿素复合改性效果最差,乙二醛和尿素复合改性后的胶黏剂耐水性有一定提高,但这两种胶黏剂胶接的胶合板均未达到国家II类板材标准。氧化锌与尿素复合改性制备的胶黏剂胶接胶合板均可达到II类板材的标准,且当尿素浓度为3mol/L、氧化锌加入量为8%、反应温度为55°C时,湿胶合强度达到最大值(1.19MPa)。(3)经氧化锌和尿素优化复合改性的棉籽蛋白胶黏剂胶合性能得到提升。在尿素浓度为2mol/L、氧化锌加入量为8%、反应温度为55°C的条件下,湿胶合强度达到最大值(1.30MPa)。(4)随着氧化锌的加入,胶黏剂的固体含量和pH值均增加,黏度和胶合强度先增加后降低;随着尿素浓度的增加,胶黏剂的胶合强度降低;较低温度(55°C)下制备的胶黏剂的胶合强度优于较高温度(65°C)下制备的胶黏剂的胶合强度。(5)红外测试结果显示,氧化锌与棉籽蛋白分子发生鳌合反应生成具有稳定环状结构的螯合物,热重分析表明氧化锌的加入可提高棉籽蛋白胶黏剂的热稳定性。(6)随着异氰酸酯加入量的增加,共混改性的氧化锌-尿素棉籽蛋白胶黏剂固体含量和黏度增加,当异氰酸酯加入量大于30%时,制备的胶合板可达到国家I类板材的标准。(7)采用本研究中最优工艺制备的氧化锌-尿素复合改性棉籽蛋白胶黏剂的原料成本约为1230.8元/吨,经异氰酸酯共混改性后的胶黏剂的原料成本约为3348.8元/吨,相对于市场上相应级别的胶黏剂具有一定价格优势,可产生较好的经济效益和环保效益。