天然可再生资源在木材胶粘剂中的应用

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1、万方数据2005年5月第14卷第5期V01．14No．5，May．2005中国胶粘剂CHINAADHESIVES·41·天然可再生资源在木材胶粘剂中的应用谭惠凤，李冰，李琳，陈玲，张喜梅(华南理工大学食品与生物工程学院，广东省广州市510640)摘要：综述了木素、单宁、大豆蛋白、淀粉、壳聚糖等天然可再生资源在木材胶粘剂中的应用。关键词：综述；可再生资源；木材胶粘剂；应用中图分类号：TQ437．9文献标识码：A文章编号：1004—2849(2005)05--0041—040前言在木材复合材料中，木材胶粘剂是最主要的一种非木质的物质。

2、通常情况下，胶粘剂在各类木材复合材料中的含凰【11如下：微粒板6％～8％，中密度纤维板8％-10％，层压板3％-5％，导向板2％-5％。在木材胶粘剂中最常用的是脲醛树脂，其次是酚醛树脂，再则是三聚氰胺甲醛树脂。这些以甲醛为基料的胶粘剂不论在板材的生产还是应用过程中都会释放出游离甲醛，而甲醛是一种潜在的致癌物质，同时会刺激眼睛，咽喉发炎，损害呼吸道。此外，对于以石化产品为原料的商品木材胶来说，石油涨价对木材复合材料工业来说会造成很大的经济损失。另外一个令人担忧的问题是全球石油的长远储备问题。随着人们对游离甲醛危害健康问题的IEI益关

3、注，以及目前木材胶对石化原料的过分依赖都需要我们去研制以天然可再生物质为原料的无醛的木材胶粘剂。天然可再生资源在胶粘剂中的应用一般有以下四个方面【2】：(1)从那些利用可再生资源或是直接应用这些资源为原材料的行业如制浆，造纸，木材等工业中回收或利用合成原料的副产物。(2)部分或全部利用来自可再生资源中的一种功能性的有机成份或残基来合成已知的性能得到公认的树脂。(3)引入一种新的胶粘剂的理念，包括了对粘接表面的预处理从而加强传统胶粘剂的胶接力。(4)加强已有的天然胶的性能。在这四种方法中，最重要的也最具有竞争力的是用天然产物为原料来

4、替代合成胶粘剂配方中的合成原料[21。目前可用于木材胶粘剂的天然可再生物质主要包括木素、单宁、蛋白质、以及淀粉、壳聚糖等多糖类物质。1木素在木材胶粘剂中的应用木素是仅次于纤维素的储量最丰富的天然可再生资源，它是一种高度支化的具有三维结构的聚合物，木素具有各种官能团，这些官能团是化学反应和生物反应的活性中心【3】。木素是硫酸盐和亚硫酸盐法木材造浆工艺的副产物，从造浆废液中提取木素，以此木素可部分替代酚醛树脂中的苯酚作为木材胶粘剂的原料[3-91。木素的基本结构单元是愈疮木酚基丙烷、紫丁香基丙烷和对羟基丙烷[41，它具有芳香基和脂肪族

5、羟基，这两者都可作为化学改性的活性位点。木素主要以四种方式与酚醛树脂结合同：(1)它可与甲醛反应生成羟甲基官能团，然后加入酚醛树脂中，在这里木素是作为填充剂。(2)直接用木素与苯酚和甲醛聚合。(3)木素与苯酚或甲醛反应得到的衍生物，即将木素与甲醛在碱性条件反应，将木质素进行羟甲基化；或是木素先与苯酚反应，得到一系列的反应产物，再与酚醛树脂缩合，这两种方法都可提高木素与酚醛树脂的反应活性。(4)硫酸盐木质素脱甲基后，木质素中形成了邻苯二酚结构，其反应活性较苯酚强，在碱催化下能更好地与甲醛反应，脱甲基木质素可完全取代苯酚并得到粘接强度

6、满足要求的木材粘合剂嘲。国内外许多研究人员将不同来源的木素及木素衍生物，包括亚硫酸盐废液【4】，树皮[3,61，制浆黑液18]，花生壳及其它植物果实闭等木素含量较高的原料，采用不同的工艺路线j用木素取代苯酚的比例+收稿日期：2004—09—23作者简介：谭惠风(1975一)，女，壮族，硕士研究生。研究方向：淀粉改性酚醛树脂的研究。万方数据·42·中国胶粘剂第14卷第5期从30％到60％各不相等，均制备出了性能良好的木材胶粘剂，这些胶粘剂可用于胶合板M，纤维板问的生产，产品的物理和机械性能可达I类板的要求，有些产品已经过生产性实验[

7、4]。但是，如前所述的四种工艺路线中，目前关于哪种方式最具有实际意义尚无定论【4]。对于原木素来说，其物理和化学结构复杂，其性能跟许多因素有关，包括制浆条件，用于制浆的木材的种类以及回收的条件，因此工业上对它的应用也持谨慎态度嘲。而用化学法对木素进行改性则可以提高它的活性，其中用酚化的方法可增加可能的活性位点㈨。这种方法替代度很高。木素替代苯酚可降低树脂的成本，减少固化时间，提高胶粘剂的强度和耐水性能啪。通过仪器分析法对木素酚醛树脂的表征发现，在红外图谱中，木素酚醛树脂与酚醛树脂的差别出现在指纹区(1800-900cm。)，在这个

8、区域里可看到木素的特征吸收带，也可看到在木素酚醛树脂中存在亚甲基桥的信剧21。而通过热重分析发现在开始时木素酚醛树脂的稳定性比酚醛树脂好，随着温度的升高，在高温分解时，木素酚醛树脂的稳定性则不如酚醛树脂【6】。差热分析的结果表明木素酚醛树脂的固化温