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  木材行業(yè)目前使用的主要膠黏劑來自石油。然而，化石資源的供應是有限的，并且其開采過程可能會對生態(tài)系統(tǒng)造成不利影響。因此，可再生生物質(zhì)資源在木材膠黏劑中具有重要的應用前景。

  南京林業(yè)大學蔣少華教授團隊在生物質(zhì)改性木材膠黏劑的研究基礎上，近期在Green Chemistry上發(fā)表了題為“Recent progress of biomass in conventional wood adhesives: a review”的綜述文章。這篇綜述總結(jié)了近年來利用生物質(zhì)替代或改性傳統(tǒng)石油基膠黏劑的研究進展，重點介紹了單寧、木質(zhì)素、蛋白質(zhì)、淀粉和纖維素在脲醛樹脂、三聚氰胺樹脂、酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂和聚氨酯樹脂膠黏劑中的應用，評估了生物質(zhì)的替代能力和改性效果，探討了其在人造板行業(yè)的應用前景，并預測了生物質(zhì)在木材膠黏劑中的未來發(fā)展方向，為開發(fā)新型綠色膠黏劑提供新的思路。

圖1. 生物質(zhì)應用于常見石油基木材膠黏劑。

生物質(zhì)在脲醛樹脂中的應用進展

生物質(zhì)在三聚氰胺樹脂中的應用進展

研究表明，三聚氰胺可以與多種生物質(zhì)結(jié)合制備低成本、高性能的木材膠黏劑。蛋白質(zhì)一般作為膠黏劑的基料，而與三聚氰胺結(jié)合可提高膠黏劑的黏接強度和耐水性。淀粉可以與三聚氰胺樹脂結(jié)合，制備具有良好黏接性能與韌性的木材膠黏劑。檸檬酸可以作為合成三聚氰胺脲醛樹脂的催化劑。毛竹炭黑和樹皮可以作為填料，降低甲醛釋放量，提高膠黏劑性能，并且還可以降低膠黏劑的生產(chǎn)成本。

生物質(zhì)在酚醛樹脂中的應用進展

  酚醛樹脂具有優(yōu)異的膠接強度、耐水性，尤其是具有優(yōu)異的耐沸水性能，廣泛應用于生產(chǎn)耐水、耐候性木制品。但其顏色較深、有一定的脆性、易龜裂。合成酚醛樹脂的酚類主要是苯酚及其衍生物，醛類主要是甲醛。然而，苯酚價格昂貴，且苯酚和甲醛都具有毒性。因此，以生物質(zhì)替代酚醛樹脂合成過程中使用的原料，對酚醛樹脂的廣泛應用具有重要意義。

圖3. (A) DTPF-PEI 樹脂的粘合機理。(B) (B1) 凝膠時間和粘度，(B2) 粘合強度和酚醛樹脂的甲醛釋放量。(C）木質(zhì)素與甲醛和苯酚的化學反應機理。(D) 木質(zhì)素連續(xù)精煉工藝示意圖。 (E) LPFP 的制備過程和濕粘合強度測試流程。 (F) 使用木質(zhì)素-酚醛樹脂粘合的膠合板復合材料的加工示意圖。(G) 用 PF 和 LPF 樹脂粘合的兩層膠合板在不同加載速率下的粘合強度（G1）和木材破壞率（G2）。

生物質(zhì)在環(huán)氧樹脂中的應用進展

  環(huán)氧樹脂是一種熱固性樹脂，具有良好的附著力、耐腐蝕性、高電絕緣性和機械強度。然而，環(huán)氧樹脂成本高、脆性大、韌性差，限制了其在木材膠黏劑領域的廣泛應用。

圖4. (A) SM/BEP 膠黏劑的固化過程。(B) 礦化 SP 基膠黏劑的合成及其在膠合板上的應用示意圖。(C) 在膠合板上使用原始 SP 和改性 SP 基膠黏劑的機械測試流程和粘合強度示意圖。 (D) 不同大豆蛋白基膠黏劑樣品的形態(tài)：(D1）SPI，（D2）SPI/D，（D3）SPI/D/BEPH，（D4）SPI/D/BHTA。(E) 不同大豆蛋白基膠黏劑樣品的干、濕粘合強度。

生物質(zhì)在聚氨酯樹脂中的應用進展

  聚氨酯樹脂膠黏劑具有很強的粘合強度、韌性、彈性、抗疲勞性和優(yōu)異的耐低溫性，而且可以有目的地調(diào)整軟硬鏈段的結(jié)構(gòu)和比例，因此在許多領域都得到了廣泛應用。然而，隨著環(huán)境意識的不斷增強以及對可持續(xù)發(fā)展的執(zhí)著追求，人們對用可再生原料替代化石資源以制備聚氨酯樹脂膠黏劑表現(xiàn)出濃厚的興趣。

圖5. (A) TA@BA 雜化物（A1）和 SM/WPU/TA@BA 膠黏劑（A2）的設計和制備。(B) 基于 SM 的膠黏劑的抗菌機制。 (C) 使用 AWPU-UC 交聯(lián)劑的改性 SM 膠黏劑的粘合性能。(C1) 室溫下的冷壓粘合強度。(C2) 純 SM 和不同 AWPU-UC 含量的 SM/AWPU-UC 膠黏劑熱壓后的干/濕粘合強度。(C3) SM/AWPU-UC 膠黏劑與木材基材在冷壓粘合過程中的交聯(lián)相互作用示意圖。(D）改性 SM/AWPU-UC 膠黏劑的防霉特性和防霉機理簡圖。

圖6. 生物質(zhì)在木材膠黏劑中的未來發(fā)展方向。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1039/D3GC03441K