福建农林大学研究成果登上国际顶级学术期刊《自然》

福建农林大学研究成果登上国际顶级学术期刊《自然》

这种“胶”可批量生产无醛人造板

一直以来，人造板常用的胶黏剂中都含有甲醛等有害成分。近日，福建农林大学团队从纯天然林木生物质材料中提取木材胶黏剂，可用于批量制造无醛人造板，具有替代传统石油基木材胶黏剂的巨大潜力。

8日，国际顶级学术期刊《自然》（Nature）在线发表了福建农林大学材料工程学院帅李教授团队题为“Bonding wood with uncondensed lignins as adhesives”（大意为“用未缩合木质素作为胶黏剂粘接木材”）的最新研究成果。

据悉，福建农林大学是这项研究的唯一完成单位。这是该校在生物质资源高值化利用领域取得的一项重大成果。

帅李教授在做实验。

背景：

无醛人造板消费量稳步增长

人造板广泛应用于建筑、家居、装饰和包装等领域。《中国人造板产业报告2022》显示，我国人造板年产量超过3亿立方米，居全球首位。

目前，人造板常用的胶黏剂主要包括脲醛树脂和酚醛树脂，主要由化石原料合成，而合成和使用石油基胶黏剂，存在甲醛等有害气体释放。

为降低对化石原料的依赖，传统方法利用林木生物质中木质素替代部分苯酚，合成出木质素-酚醛树脂胶黏剂，用以制板。但是，由于工业木质素在分离过程中缩合严重、活性较低，导致这种胶黏剂的胶合性能较差、颜色较深、成本较高，且无法完全克服甲醛释放的问题，因此并未大规模商业化。

长期以来，利用绿色低碳生物质制备低成本、高性能且无醛木材胶黏剂的科研攻关，受到学术界和工业界的高度关注。

上述《报告》指出，我国无醛系胶黏剂研发种类进一步丰富，且低醛/无醛人造板产品生产和消费量稳步增长。

用新型木质素胶黏剂制成的无醛人造板。

突破：

从木材或秸秆中提取木质素制成胶黏剂

能不能制作出一种纯天然的环保胶黏剂？近日，帅李教授团队在前期研究的基础上，受木质素以类似“胶”的形式绑定林木生物质中纤维素和半纤维素的启示，从生物质（如木材和秸秆）中提取出高活性木质素，制备成新型绿色木质素胶黏剂。

“使用该木质素胶黏剂，可以在较宽热压温度范围（100℃至190℃）内制备出性能优异的胶合板。”帅李说，微观界面表征发现，热压过程中木质素胶黏剂的胶合机制主要涉及木质素软化以及软化木质素在导管等胞间孔隙的渗透和填充。另外，二维核磁及显微红外光谱等研究发现，胶黏剂中的木质素会发生原位自交联及其与植物细胞壁中原生木质素的交联反应。

记者拿起从木材中提取的木质素胶黏剂，发现它的颜色很浅，手感细腻，散发着木头的香味。

帅李表示，木质素胶黏剂可在板材界面形成物理和化学的胶合作用，实现绿色低碳木制品的高效制备。“简单来说，今后我们可以用木质素胶黏剂制出无醛人造板。”帅李说，用木质素胶黏剂制成的人造板不仅强度高，耐潮、耐水性能也很好。

帅李透露，目前该技术已进入中试阶段，用木质素胶黏剂制成的无醛人造板将很快进入百姓家中。

意义：

有望替代传统胶黏剂

“这项研究利用高活性木质素制备出粘接性能优异的新型绿色木质素胶黏剂，突破了传统木质素基木材胶黏剂制备过程复杂、成本高、性能较差的技术瓶颈。”国家万人计划科技创新领军人才、国家科技奖获得者、福建农林大学教授陈礼辉表示，这种制备木质素胶黏剂的方法简单、有效，具有性能优异、成本较低等优势。

陈礼辉认为，木质素胶黏剂具有替代传统石油基木材胶黏剂的巨大潜力，有望成为石油基大宗胶黏剂如脲醛树脂和酚醛树脂等的理想替代物，促进工程材料向绿色、低碳和可持续方向发展。

“木质素是这种胶黏剂的主要成分，这几十年它的价值没有被充分利用。此次研究的成功，提高了胶黏剂的附加值，对整个生物质化工行业的发展将起到很大的促进作用。”帅李表示，该研究将加快生物基材料、可再生资源的开发利用。

据悉，这项研究得到国家自然科学基金项目、国家林业和草原局青年拔尖人才项目、福建省杰出青年基金项目的资助。

相关链接

闽企产出绿色环保人造板

“吃进”巨菌草“吐出”纤维板

“吃”进去的是草，“吐”出来的是板。去年，福建省企业福人森工利用巨菌草试车生产纤维板，生产线一次性投料顺利出板，全球首批巨菌草高强度纤维板自此面世。据悉，这是位于福州的国家菌草工程技术研究中心团队与企业联合研发的成果。

除了在榕高校和科研院所，福州本土企业也在环保材料领域发力。思嘉集团生产的产能芯Non-PVC生态环保地板采用PP环保原料，产品绿色性能加倍，检测报告中显示未发现任何卤素、增塑剂及甲醛。此外，该地板的单位面积重量仅为PVC地板的80%，大大降低了运输能耗和成本。据了解，生产该地板所使用的技术与工艺正在申请专利。

《中国人造板产业报告2022》指出，多年来中国人造板产业通过综合利用农林剩余物，向世界提供了大量质优价廉的原材料，为减少全球森林采伐、应对气候变化作出巨大贡献。未来，中国人造板类产品生产能力将保持稳定，人造板生产原料种类更加丰富，竹材、芦苇将进一步得到应用，巨菌草受到企业关注。（记者 梁凯鸿/文 受访者供图）