仿生单宁酸基超支化聚合物与纳米氢氧化镁杂化材料构筑高性能阻燃可持续胶合板

针对传统树脂甲醛释放和木材易燃性双重难题，研究人员通过仿生策略设计了一种基于氧化单宁酸(OTA)、超支化聚合物(HBPs)和氨基化纳米Mg(OH)2杂化材料的生物基胶黏剂。该体系通过希夫碱/迈克尔加成反应构建动态共价网络，实现1.52 MPa干强度、88%温水强度保留率和79%极限氧指数(LOI)，为生态友好型木质复合材料提供了兼具高粘接性能、耐水性和阻燃性的解决方案。

　　

在全球环境危机加剧和碳中和目标的推动下，传统石油基材料的高碳足迹问题日益凸显。胶黏剂作为人类文明发展的关键技术媒介，从古代木结构榫卯到现代微电子晶圆键合都发挥着重要作用。然而，当前主导市场的三聚氰胺-甲醛(MF)、酚醛(PF)和脲醛(UF)树脂在生产使用过程中会释放挥发性有机物(VOCs)，严重威胁人类健康和环境安全。与此同时，木材固有的易燃性也限制了其在建筑领域的应用。开发兼具环保性、高粘接性能和阻燃特性的生物基胶黏剂成为材料科学领域亟待突破的难题。

云南大学（根据基金项目推断）的研究团队从海洋节肢动物角质层的微观结构中获取灵感，通过仿生策略设计出一种革命性的生物基胶黏剂系统。该研究创新性地将氧化单宁酸(OTA)、氨基功能化超支化聚合物(HBPs)和3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)修饰的纳米氢氧化镁(Mg(OH)₂-NH₂)通过希夫碱(Schiff base)/迈克尔加成(Michael addition)反应共价交联，构建出类似节肢动物角质层的"粒子-链"微相分离结构。相关成果发表在《Polymer Degradation and Stability》上，为解决传统树脂的甲醛释放、生物基胶黏剂耐水性差以及普通胶合板易燃这三大技术瓶颈提供了创新方案。

研究人员采用多种关键技术方法开展研究：通过透射电镜(TEM)和STEM-EDX元素映射表征纳米颗粒形貌及元素分布；利用X射线光电子能谱(XPS)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)证实共价交联网络形成；采用力学测试评估干/湿粘接强度；通过极限氧指数(LOI)和锥形量热分析评价阻燃性能；结合热重分析(TGA)研究材料热稳定性。

表征Mg(OH)₂-NH₂
透射电镜观察显示，APTES修饰后的Mg(OH)₂颗粒尺寸显著增大，表面出现明显的膜状包覆层。元素分布分析证实Si、Mg、C、N等特征元素均匀分布，表明成功构建了核壳结构。这种结构既能防止纳米颗粒泄漏，又能减少对聚合物基体性能的不利影响。

结论
HPA/OTA/Mg(OH)₂-NH₂胶黏剂体系展现出卓越的综合性能：XPS和FT-IR分析证实OTA醌基与HPA/Mg(OH)₂-NH₂的氨基通过希夫碱/迈克尔加成反应形成致密的酚醛胺网络结构。该结构赋予材料1.52 MPa的干剪切强度，在63℃水和沸水中分别保持88%(1.34 MPa)和70%(1.06 MPa)的强度保留率。阻燃测试显示LOI高达79%，热释放速率峰值(pHRR)降低62.3%，总热释放(THR)下降58.1%。

讨论与意义
这项研究通过仿生设计实现了多重创新突破：酚醛胺协同系统通过共价键合、气相自由基淬灭和炭层屏障机制，同步提升了界面粘附力、交联密度和阻燃性能。超支化聚合物的三维构型不仅增强材料韧性，其丰富的末端官能团还促进了致密交联网络的形成。纳米Mg(OH)₂在高温下分解吸热并释放水蒸气，有效抑制火焰蔓延。该工作建立了将天然多酚转化为多功能胶黏剂的循环经济范式，为生态友好型木质复合材料的工业化生产提供了理论依据和可扩展解决方案。

研究获得云南省重大科技专项、国家自然科学基金等多项资助，由Long Yang和Guanben Du等学者共同完成。这种仿生策略不仅解决了传统合成树脂的环境污染问题，还通过纳米复合工程实现了性能的协同提升，为开发新一代可持续建筑材料开辟了新途径。