受海洋节肢动物外壳启发的大豆蛋白-壳聚糖粘合剂的制备：具有优异的粘合强度和耐水性

《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》：Preparation of Soy Protein–Chitosan Adhesive Inspired by Marine Arthropod Shells with Superior Bonding Strength and Water Resistance

大豆蛋白基胶粘剂通过氧化改性及碳酸钙复合制备，利用脱脂大豆粉与壳聚糖的协同作用增强性能，热压成型后木材强度提升显著。

　　

基于大豆蛋白的粘合剂在木材粘合剂行业中受到了广泛关注，作为传统醛基粘合剂的环保替代品，用于生产无甲醛的绿色工程木材产品。然而，这种从天然大豆蛋白粉中提取的粘合剂通常具有较差的防水和抗霉性能，因此需要对其进行适当的改性。本研究受到海洋节肢动物外壳（如虾和蟹）成分的启发——壳聚糖、蛋白质和碳酸钙——通过常温下的氧化处理，开发了一种脱脂大豆粉（DSF）-壳聚糖粘合剂。进一步加入碳酸钙形成了有机-无机杂化体系，从而制得了一种高性能的仿生木材粘合剂。本文详细研究了该大豆蛋白粘合剂的制备过程和分子结构特性。实验结果表明，添加NaIO₄能有效将DSF中的碳水化合物及壳聚糖链氧化为醛基，这些醛基随后与大豆蛋白和壳聚糖中的氨基发生反应。在热压条件下（160°C，5分钟），这种仿生粘合剂表现出最佳性能。所得胶合板的干强度、24小时冷水（20°C）强度和3小时热水（63°C）强度分别为2.81 MPa、1.63 MPa和1.54 MPa，相比未经改性的大豆蛋白粘合剂分别提高了33%、219%和258%。