木质素改性酚醛树脂胶黏剂：提升粘附性能与降低甲醛释放的创新研究

【编辑推荐】本研究创新性地用木质素(Lignin)部分替代苯酚(Phenol)，开发出木质素-苯酚-间苯二酚-甲醛(LPRF)树脂。该改性树脂在冷压条件下表现出更优的粘度(1197.35 mPa·s)、更快凝胶时间(67-75 s)和更高内聚强度(0.12 kPa)，其层压单板材(LVL)甲醛释放量显著降低，为环保型结构用木材胶黏剂提供了可持续解决方案。

　　

亮点

木质素作为苯酚的部分替代物，其结构中的愈创木基(guaiacyl)和对羟基苯基(p-hydroxyphenyl)单元（图1）与苯酚高度相似。这些芳香环上的游离邻位(C3/C5)能与甲醛发生羟甲基化(-CH₂OH)，进而通过缩合反应形成亚甲基桥(-CH₂-)，构建更稳定的三维网络——这既是增强粘附力的关键，也是减少游离甲醛的核心机制。

材料

实验采用纯度99.5%的苯酚（印尼Dover Chemical）、37%甲醛溶液、95%多聚甲醛，以及韩国Lignum公司提供的软木木质素(SL)。间苯二酚、乙二醇等试剂均来自印尼本地供应商，所有化学品均为工业级或分析纯。

木质素改性PRF树脂的特性

随着木质素替代比例提升至30%(LPRF-30)，树脂呈现三大显著变化：

1. 1.

   流变特性：粘度激增至1197.35 mPa·s，归因于木质素大分子链的缠结效应

2. 2.

   反应活性：凝胶时间缩短至67-75秒，源于木质素愈创木基单元的高反应位点密度

3. 3.

   结构强度：亚甲基交联度提升使内聚强度达0.12 kPa，比传统PRF树脂高18%

结论

木质素替代率10-30%的LPRF树脂成功实现"双赢"：既通过生物质资源化利用降低对化石原料的依赖，又凭借独特的芳香环缩合机制使LVL产品的甲醛释放量降低23-41%。这项研究为开发"绿色"结构用木材胶黏剂提供了明确的技术路径。