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來源丨福建農林大學、科研大匠

北京時間2023年8月8日，國際期刊《自然》（Nature）以快速發表的形式報道了福建農林大學材料工程學院帥李教授團隊題為“Bonding wood with uncondensed lignins as adhesives”的最新研究成果。福建農林大學為唯一完成單位。

這是該校生物質基功能材料研究中心在生物質資源高值化利用領域研究出的一項重大成果。

該工作突破了傳統木質素基木材膠黏劑制備過程復雜、成本高、性能較差的技術瓶頸，利用高活性木質素制備出粘接性能優異的新型綠色木質素膠黏劑，該研究制備木質素膠黏劑的方法簡單、有效、成本低，有望成為石化基大宗膠黏劑（如脲醛和酚醛樹脂等）的理想替代物，具有促進工程材料向綠色、低碳和可持續發展的巨大潛能。

人造板廣泛應用于建筑、家居、裝飾和包裝等領域，我國人造板年產量超過3億立方米，產量居全球第一。目前，人造板常用的膠黏劑主要包括脲醛樹脂和酚醛樹脂，其主要原料來源于化石產品；合成和使用石化基膠黏劑存在有毒有害甲醛等氣體釋放。為了降低對化石原料的依賴，傳統方法利用林木生物質中木質素替代部分苯酚，合成木質素-酚醛樹脂膠黏劑，由于工業木質素在分離過程中縮合嚴重、活性較低，該膠黏劑的膠合性能較差、顏色較深、成本較高，而且無法完全克服甲醛釋放的問題。因此，長期以來，利用綠色低碳生物質制備低成本、高性能且無毒木材膠黏劑受到學術界和工業界的高度關注。

該團隊在前期研究基礎上，受木質素以類似“膠”的形式綁定林木生物質中纖維素和半纖維素的啟示，從生物質（例如木材和秸稈）中提取出高活性木質素，制備成新型綠色木質素膠黏劑；使用該木質素膠黏劑，可以在較寬熱壓溫度范圍（100–190 °C）內制備出性能優異的膠合板，擁有綠色、工藝簡單、性能優異、成本低的優勢，具有替代傳統石化基木材膠黏劑的巨大潛力。

微觀界面表征發現，熱壓過程中木質素基膠黏劑的膠合機制主要涉及木質素軟化以及軟化木質素在導管等胞間孔隙的滲透和填充；二維核磁及顯微紅外光譜等研究發現，熱壓過程中木質素膠黏劑苯基2, 5, 6號碳位及脂肪族側鏈α, β和γ碳等位點上形成了新的C-C鍵，證明膠黏劑中木質素發生原位自交聯及其與植物細胞壁中原生木質素的交聯反應。總體而言，木質素膠黏劑可在板材界面形成物理和化學的膠合作用，實現綠色低碳木制品的高效制備。

論文的研究得到了國家自然科學基金項目、國家林業和草原局青年拔尖人才項目、福建省杰出青年基金項目的資助。?

論文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41586-023-06507-5

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