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胶合板广泛用于建筑，如地板和内墙，以及制造家居用品，如家具和橱柜。这些物品是由木饰面制成的，用脲醛(UF)和酚醛(PF)树脂等粘合剂粘合在一起。长期以来，学术界和工业界的研究人员一直致力于利用生物质衍生木质素合成木质素-酚醛(LPF)树脂胶粘剂，这是一种可以替代石油衍生苯酚的酚醛聚合物。然而，由于其外观和成本，LPF树脂胶粘剂对胶合板制造商的吸引力不如UF和PF树脂。
2023年8月8日，福建农林大学帅李团队在Nature在线发表题为“Bonding wood with uncondensed lignins as adhesives”的研究论文，该研究报告了一种简单实用的策略，从木质纤维素生物质制备木质素基木材粘合剂。策略包括从生物质中分离未凝聚或略微凝聚的木质素，然后直接将木质素和水的悬浮液作为粘合剂应用于木材贴面上。
这种木质素胶粘剂可以在很宽的热压温度范围内制备出性能优异的胶合板产品，使其在不同的细分市场中成为传统木材胶粘剂的极有前景的替代品。机理研究表明，木质素胶粘剂的粘附机制可能包括木质素被水软化，木质素软化后填充脉管，胶粘剂中的木质素与细胞壁中的木质素发生交联。
木质素-酚醛(LPF)树脂胶粘剂通常是通过分离木质素(如硫酸盐、苏打或生物精炼木质素)和苯酚的混合物在碱性条件下与甲醛反应合成的。现有的商业木质素具有较高的分子量和由于在从生物质中提取过程中发生了显著的缩合而导致的空反应位点的缺乏。与UF和PF树脂胶粘剂相比，LPF树脂胶粘剂具有更高的粘度，颜色更深，并且需要更严格的固化条件，使其对胶合板制造商没有吸引力。对木质素进行额外的物理和化学处理可以改善这些问题，但会增加LPF树脂胶粘剂的生产成本。
LPF树脂胶粘剂在生产成本上无法与主导木材胶粘剂市场的UF树脂竞争，在制备结构木板的性能上也无法与PF树脂竞争。因此，利用木质素生产工业上适用的木材粘合剂在生物精炼和胶合板制造行业仍然具有挑战性。解决这个问题不仅会促进绿色粘合剂的使用，还会促进有利可图的生物精炼方案的发展。
不同木质素制备的胶粘剂的粘接性能（图源自Nature）
在木质纤维素生物质中，木质素作为一种粘合剂，通过有效地将纤维素和半纤维素结合在一起，为细胞壁提供强度。当在高温和/或酸性或碱性催化剂下分离木质素时，木质素可以凝聚形成其单元之间的单元间C-C键。该研究报告了一种简单实用的策略，从木质纤维素生物质制备木质素基木材粘合剂。策略包括从生物质中分离未凝聚或略微凝聚的木质素，然后直接将木质素和水的悬浮液作为粘合剂应用于木材贴面上。
木质素胶粘剂制备七层胶合板的力学性能（图源自Nature）
这种木质素胶粘剂可以在很宽的热压温度范围内制备出性能优异的胶合板产品，使其在不同的细分市场中成为传统木材胶粘剂的极有前景的替代品。机理研究表明，木质素胶粘剂的粘附机制可能包括木质素被水软化，木质素软化后填充脉管，胶粘剂中的木质素与细胞壁中的木质素发生交联。
参考消息：
https://www.nature.com/articles/s41586-023-06507-5
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