仿生贻贝足丝与植物细胞壁化学构建的高性能大豆蛋白胶粘剂：多重动态交联网络赋予卓越强度与耐久性

针对传统大豆蛋白胶粘剂(SM)耐水性差、易霉变等问题，受贻贝粘附机制和植物细胞壁动态化学启发，研究人员通过单宁酸(TA)解聚-环氧接枝改性制备E-DTA，与硼砂(B)协同构建含亚胺键(C=N)、硼酸酯键(B-O-C)和氮硼配位键(N-B)的双网络结构。该胶粘剂湿剪切强度提升182.2%(1.37 MPa)，断裂韧性提高484.5%(0.9 J)，兼具阻燃性(LOI 31.6%)和防霉性，为替代甲醛基胶粘剂提供新思路。

　　

随着全球木材加工业快速发展，甲醛基胶粘剂（如脲醛树脂、酚醛树脂等）占据90%市场份额，但其依赖不可再生化石资源且释放甲醛等有害挥发物，严重威胁环境与健康。大豆蛋白(SM)虽具可再生、低成本优势，但存在界面结合弱、耐水性差、易霉变等缺陷。传统改性方法如蛋白质变性、共价交联等难以兼顾强度与韧性，亟需突破性解决方案。

受海洋贻贝足丝蛋白中3,4-二羟基苯丙氨酸(DOPA)的多尺度粘附机制启发，以及植物细胞壁中硼酸与多糖动态键赋予的卓越力学性能，国内研究团队（根据作者单位推断为湖南大学与广西相关科研机构联合团队）创新性地将两种生物策略融合，开发出兼具高强度与动态能量耗散特性的SM/E-DTA/B复合胶粘剂。该成果发表于《International Journal of Biological Macromolecules》，通过碱性解聚-环氧接枝改性单宁酸制备E-DTA，利用其邻苯二酚/环氧基团与SM分子构建亚胺键(C=N)和C-O-C共价网络，同时引入硼砂形成可逆硼酸酯键(B-O-C)和氮硼配位键(N-B)，最终形成"刚柔并济"的双网络结构。关键技术包括：FTIR/XRD/NMR表征E-DTA结构，动态力学分析评估交联网络，以及极限氧指数(LOI)测试阻燃性能。

材料合成与表征
通过核磁共振(¹H, ¹³C NMR)证实TA经NaOH解聚后分子量降低（GPC显示从1700 Da降至800 Da），环氧氯丙烷成功接枝形成E-DTA。XPS显示B³⁺与E-DTA邻苯二酚的配位结合能为192.5 eV，证实B-O-C动态键形成。

力学性能突破
相较于纯SM胶粘剂，优化后的SM/E-DTA/B体系湿剪切强度达1.37 MPa（提升182.2%），断裂功0.9 J（提升484.5%）。动态热机械分析显示储能模量提高3倍，归因于刚性共价网络（C=N, C-O-C）和动态键（B-O/N-B）的协同耗能机制。

多功能特性验证
硼酸盐的阻燃作用使极限氧指数(LOI)达31.6%，达难燃材料标准；硼离子与蛋白质氨基的配位作用显著抑制黑曲霉生长，28天防霉等级达0级（ASTM D3273标准）。生命周期评估显示该胶粘剂碳足迹比酚醛树脂降低62%。

这项研究开创性地将贻贝仿生粘附化学与植物细胞壁动态键合原理相结合，通过分子尺度设计解决了生物基胶粘剂强度-韧性难以兼得的科学难题。E-DTA中保留的邻苯二酚基团模拟了DOPA的多重界面作用，而硼酸盐动态网络赋予材料类似植物细胞壁的损伤自修复特性。该技术不仅为绿色胶粘剂开发提供新范式，其动态交联策略对开发其他高性能生物材料具有普适性指导意义。作者团队特别指出，未来可进一步优化硼酸盐用量梯度，探索其在柔性电子器件封装等新兴领域的应用潜力。