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  木材行業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系統造成不利影響。因此，可再生生物質資源在木材膠黏劑中具有重要的應用前景。

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

圖1. 生物質應用于常見石油基木材膠黏劑。

生物質在脲醛樹脂中的應用進展

生物質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結合制備低成本、高性能的木材膠黏劑。蛋白質一般作為膠黏劑的基料，而與三聚氰胺結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成本。

生物質在酚醛樹脂中的應用進展

  酚醛樹脂具有優異的膠接強度、耐水性，尤其是具有優異的耐沸水性能，廣泛應用于生產耐水、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）木質素與甲醛和苯酚的化學反應機理。(D) 木質素連續精煉工藝示意圖。 (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）。

生物質在環氧樹脂中的應用進展

  環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：(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、抗疲勞性和優異的耐低溫性，而且可以有目的地調整軟硬鏈段的結構和比例，因此在許多領域都得到了廣泛應用。然而，隨著環境意識的不斷增強以及對可持續發展的執著追求，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. 生物質在木材膠黏劑中的未來發展方向。

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