生物基木材胶粘剂

郑志锋，郑云武，顾继友，黄元波，刘 灿

（1.云南省高校生物质化学炼制与合成重点实验室；西南林业大学材料工程学院；昆明粘接学会，云南 昆明 650224；

2.东北林业大学材料科学与工程学院，黑龙江 哈尔滨 150040）

生物基木材胶粘剂

郑志锋1，郑云武1，顾继友2，黄元波1，刘 灿1

（1.云南省高校生物质化学炼制与合成重点实验室；西南林业大学材料工程学院；昆明粘接学会，云南 昆明 650224；

2.东北林业大学材料科学与工程学院，黑龙江 哈尔滨 150040）

具体介绍了几种重要生物基木材胶粘剂，包括木素、单宁、大豆蛋白、淀粉、木质生物质液化产物胶粘剂、热解生物油胶粘剂等的研究进展情况。分析了生物基木材胶粘剂的应用现状，指出了生物基木材胶粘剂存在的问题，并对其发展方向进行了展望。

生物基胶粘剂；木材胶粘剂；研究现状；发展趋势

生物基胶粘剂是一种环保型的多用于木材行业和工业建筑装饰行业中的胶粘剂。近年来，随着人们环保意识的增强和国家环保法规的健全、石油储量的减少和基于石油的高分子材料价格上扬和环境污染问题，使得胶粘剂工业重新考虑天然胶粘剂。因此，生物基胶粘剂作为一种可以再生的、以生物有机资源为原料的环境友好型胶粘剂再次成为研究热点。本文对几种重要的生物基木材胶粘剂即木素胶粘剂、单宁胶粘剂、大豆蛋白胶粘剂、淀粉胶粘剂、木质生物质液化产物胶粘剂和热解生物油胶粘剂的国内外研究成果进行综述，并简述了其应用现状，探讨了生物基木材胶粘剂的研究方向及发展趋势。

1 木素胶粘剂

木素是仅次于纤维素世界储量第二的天然可再生资源，木材中木素的含量约占20%～40%，是一种高度支化、由苯基丙烷单元组成的、具有三维结构的聚合物，彼此通过C-C 或C-O-C键联结在一起。其中，木素愈疮木基丙烷结构中，芳环上有游离的位C5，即酚羟基的邻位，是能够进行交联的游离空位，这是木素作胶粘剂的主要依据?。此外，由于邻近羰基的激发，羟甲基也可被引入木素单元某些侧链位置上。工业上的木素主要来源于造纸行业化学制浆过程中的木素黑液，虽然在制浆过程中木素原料已发生了极大的降解变性，但并未改变木素的高分子特性。由于木素是木材中的天然胶粘剂成分，且其化学结构与酚醛树脂中的苯酚原料相似，具有醇羟基和酚羟基等活性官能团，因此，一直以来都是木材胶粘剂的代用原料之一。

木素苯环结构上有未被取代的活泼氢，苯环上有酚羟基、侧链上有醇羟基等活性官能团，因而具有较高的反应活性，可广泛用于替代特定石油化工原料合成制备生物质基高分子材料。木素苯环结构上未被取代的活泼氢，可与甲醛发生羟甲基化及缩聚反应，因而可以部分替代苯酚，制备木素基酚醛树脂，进而降低酚醛树脂的生产成本[2]。但由于木素分子结构复杂，空间位阻大，反应可及度较低且活性位点多已被取代，反应活性不高，木素的加入，降低了酚醛树脂的反应活性，人造板制备过程中不得不通过延长热压时间、进行高温后处理等手段来保证树脂的强度性能，因此，此方法的实际应用前景不大。有研究表明，未经改性的木素可以取代酚醛树脂中20%左右的苯酚，若添加量过大时，木素在体系中主要起填料作用，并最终降低板材性能。若在与酚醛树脂混合之前，对木素进行分子质量均一化处理，保证原料中高分子质量木素的比例后得到的酚醛树脂混合体系性能将有明显提高。

除直接与酚醛树脂混合使用外，直接利用未改性木素的途径还有另外2种：一是使木素磺酸盐在高温高压下发生缩聚反应固化；二是使木素与过氧化氢等氧化剂在催化剂如二氧化硫、铁氰化钾的作用下发生自由基反应，实现氧化聚合。

未改性的木素反应活性较低，固化时不能充分形成胶粘剂，为此，常需对木素进行改性。即通过羟甲基化反应、酚化反应、脱甲基化反应、水热反应和还原反应等化学改性、超滤分级法、微波活化法、超声波活化法、光催化活化法等物理改性和生物改性等方法对木素分子结构进行活化改性，提高木素分子上羟甲基、酚羟基、醇羟基含量，增大木素与苯酚、甲醛发生共聚反应的活性，从而提高木素与酚醛树脂聚合度，这是提高木素改性酚醛树脂胶粘剂胶合强度的重要手段?。

由于木素预处理过程需要增加设备投资及催化剂原料成本，且增加预处理步骤会延长反应时间，使得木素酚醛树脂胶粘剂的成本优势不明显。因此预处理或改性木素制备木质素基酚醛树脂胶粘剂的研究仅停留在实验室阶段，很难实现工业化。阻碍木素工业化应用的难点主要体现在2个方面：（1）木素的结构、分子质量都很不均一，变异性大，并且反应活性低，在大多数情况下，还需将其进行去离子化、超滤和阳离子转化后才能应用；（2）较之石油化工产品，木素的技术经济性较差。此外，木素胶粘剂用于人造板生产，要求热压温度较高，而且胶的黏度较大，施胶操作困难，影响了木素胶粘剂的应用推广。今后有关木素胶粘剂的研究还需从如下几个方面寻求突破[8～10]：（1）工业粗木素的纯化；（2）提高木素自身的反应能力；（3）提高木素产品的技术经济性。

2 单宁胶粘剂

作为胶粘剂原料的单宁主要是凝缩单宁，是由缩合度不同的类黄酮单体组成，广泛存在于植物的杆、皮、根及果实中，是目前用作木材胶粘剂的最成功的一种森林资源。作为一种多酚化合物，类黄酮的A环具有较高的反应活性，在催化条件下可与甲醛加成，然后再与B环反应，形成高分子化合物，通过固化剂作用生成热固性高聚物。

目前，单宁胶粘剂在富含凝缩类单宁原料的南美、澳大利亚和南非等国已大规模应用于人造板工业。但在我国，受原料品种的限制，有关单宁胶粘剂的基础与应用研究并不多。

作为一种天然胶粘剂，由于原料的结构特点，单宁胶粘剂在使用过程中存在如下问题[11]：（1）分子质量高，黏度大；（2）与甲醛反应活性高，适用期短；（3）交联度低，胶合强度低，耐湿性差；（4）单宁胶粘剂直接使用甲醛或者含有甲醛物质，存在甲醛释放的问题。

针对这些问题，科研人员作了大量研究，并取得了一定的成效[12～18]。如通过稀释、酸性或者碱性水解、添加氢键破坏剂、加入醇类以及亚硫酸盐处理来降低体系的黏度以及适用期。单宁在使用时，通常需添加交联剂以实现单宁分子之间的交联，其中甲醛是最常用的交联剂之一。但为了彻底实现单宁胶粘剂的环境友好型，有研究表明，可以使用三羟甲基硝基甲烷和六次甲基四胺等代替有毒的甲醛。另外，也可在一定条件下促使单宁分子的自缩聚而不必使用甲醛。

国外利用单宁制备木材工业用胶粘剂的研究始于1950年，并得到了耐用性优于脲醛树脂的单宁胶粘剂。此后，关于单宁胶的研究迅速发展，目前成功利用的单宁胶原料主要有黑荆棘树皮、落叶松树皮等，此类胶粘剂最大特点是游离甲醛含量低。美国利用南方松树皮抽提物与间苯二酚混合，可取代50%的苯酚-间苯二酚-甲醛树脂，用于冷固性木材工业用胶；新西兰每年处理辐射松树皮抽提物4～5万t，用作胶合板和刨花板胶粘剂；日本则利用落叶松树皮抽提物与甲醛反应作为木材胶粘剂用。我国利用单宁制备木材用胶粘剂的研究始于20世纪70年代，研究对象主要包括落叶松树皮单宁、黑荆树单宁等，也有使用薯莨块茎、厚皮香树皮中凝缩类单宁制备木材胶粘剂的研究报道，已成功研制出苯酚取代率为70%的落叶松单宁胶，并解决了单宁与甲醛反应的多个难点。

目前，有关单宁胶粘剂主要集中于间苯二酚A环型单宁，如黑荆树和坚木单宁等；而间苯三酚A环型，如松树单宁等由于其反应活性过高，其直接使用方式受到一定的限制，相关应用主要集中于常温固化型胶粘剂的开发。

3 大豆蛋白胶粘剂

蛋白质胶粘剂是以蛋白质作为主要原料的一种胶粘剂，按蛋白质原料来源的不同，可分为动物蛋白胶（如骨胶）和植物蛋白胶（如豆胶）。世界上最早的工业化大豆木材胶粘剂出现于1923年，主要用于胶合板生产。第二次世界大战后，随着石油工业的发展，以石油衍生物为基料的合成胶粘剂以其较好的胶接性能和耐水性逐渐取代了大豆胶粘剂，并持续主导着木材胶粘剂市场。20世纪70-80年代，国内外很少有关于大豆胶粘剂的研究报告，然而，自90年代以来，以美国为主的大豆胶粘剂又重新成为研究的热点。

目前的研究大多集中于对大豆蛋白胶粘剂耐水性能的提高方面。大豆蛋白分子的活性基团包括羟基、氨基、羧基等，可以利用化学、物理或酶等方法对大豆蛋白进行改性。具体的改性方法有解聚、二硫键的断裂、交联、酰化、氧化以及与烷基硅反应、与合成乳液共聚等[19～23]。

蛋白胶粘剂的作用机理为用盐、硫化物、碱、胰蛋白酶、尿素、盐酸胍、SDS、SDBS、酰化和磷酸化法等使蛋白质改性，改性后蛋白质的部分二级结构展开，粘接强度提高，同时改性可以暴露出包埋在蛋白质内部的疏水基团，提高蛋白胶粘剂的耐水性。

Kalapathy等[24]人研究了NaCl、Na2SO4、和Na4SO3改性大豆蛋白的黏度、粘接强度和耐水性。研究结果表明，盐的浓度越大，其黏度和胶粘强度越小，当盐浓度为0.1 mol/L时，改性大豆蛋白的黏度明显降低，但是胶粘强度和耐水性变化却很小。Hettiarachchy等[25]研究制备碱改性大豆蛋白胶粘剂用于粘接木材，粘接强度提高，耐水性增强，最优条件为50 ℃，pH为10。而弱碱性试剂，例如Ca（OH）2、硼砂、Na2HPO4、氢氧化铵等改性可以得到无碱的胶粘剂，但是粘接强度较低，可用作纸张涂布用胶粘剂。

Kalapathy等[26]人研究了胰蛋白酶改性的大豆蛋白在木材上的粘接特性，研究发现在所测试的木材中，软质的枫木粘接强度最好，此时蛋白质浓度为2 mg/cm2；在枫木上，如果采用冷压，胰蛋白酶改性大豆蛋白的粘接强度比未改性的高，且蛋白质浓度从1 mg/cm2增大到2 mg/cm2，粘接强度也会提高；但在120 ℃，相对湿度为30%，热压超过1 h时，胰蛋白酶改性大豆蛋白的粘接强度比未改性的低，且当相对湿度从30%提高到60%时，粘接强度也随着减小。而采用冷压则不会出现湿度对粘接强度的不良影响。

Huang等[27]人采用十二烷基硫酸钠（SDS）和十二烷基苯磺酸钠（SDBS）对大豆蛋白进行改性，并将其应用于核桃木、樱桃木和松木上测试其粘接强度和耐水性。结果发现，0.5%和1%SDS改性的大豆蛋白比未改性的粘接强度好，其中1%SDS改性的大豆蛋白粘接强度最大；0.5%和1%SDBS改性的大豆蛋白与未改性的相比，粘接强度要高出很多，尤其是l%SDBS改性的大豆蛋白。SDS和SDBS改性不仅能提高大豆蛋白的粘接强度，也能提高其耐水性，机理与尿素改性的机理类似[28]。

在木材工业的相关研究中，直接以前述试剂改性后的大豆原料为胶粘剂的研究并不多，通常均需与其他原料混合使用才能满足相关的标准要求，常见的改性方法有[29～31]：

（1）大豆胶粘剂与脲醛树脂、酚醛树脂的复合；

（2）大豆胶粘剂与异氰酸酯的复合；

（3）大豆胶粘剂与苯酚-间苯二酚-甲醛（PRF）胶粘剂的复合，该胶粘剂通常用于冷固型指接材的胶接。

随着对大豆蛋白胶粘剂研究的进一步深入，其应用范围不仅由最初的胶合板行业不断扩大至纤维板、刨花板等各种人造板材，而且在农作物秸秆人造板的应用中展现出良好的前景。

4 淀粉胶粘剂

淀粉胶粘剂主要是利用生物质中的淀粉，加入各种交联剂、氧化剂、增塑剂等物质对其性能进行改善，其主要应用于纸张、棉织物、信封、瓦楞纸板、包装及木材行业。由于其较差的流动性、干燥后形成脆性胶膜、耐水性差等原因而不适宜直接用作木材胶粘剂。目前，有关淀粉木材胶粘剂的研究仍主要集中于改进胶粘剂的耐水性能方面，用物理、化学或生物的方法对淀粉进行改性便可改变淀粉的溶解度、黏度以及相关性能，是制备淀粉胶粘剂的有效方法，其改性基本思路为向充分展开的淀粉分子多糖链之间均匀导入适量结合牢固的化学键，如聚氨酯键、醚键、缩醛键和酯键等。通过这些化学键在分子链间的结合力，阻止因水分子进一步楔入导致淀粉链间距离被撑大而使大量氢键结合力被破坏。实现在胶层结构中以少量的化学键为核心，在其周围辅以大量的氢键，共同构成改性淀粉胶粘剂耐水胶层的结构。

单纯淀粉胶粘剂涂于材料表面，失水后形成一层透明薄膜，但固化时又要吸收部分水分。“水合”过程使得淀粉胶膜中的水分子难以快速挥发、干燥缓慢。而在淀粉胶粘剂中引入水性聚合物，形成水不溶性胶膜，可缩短固化时间，改善黏合性能。近年来。复合变性淀粉是一类新研究和开发的变性淀粉，是指将淀粉与2种或2种以上的官能团试剂作用而获得的淀粉衍生物。主要分为酯化、氧化、醚化以及接枝反应[32，33]。

酯化复合主要是淀粉分子中的羟基与其他物质发生酯化反应，生成了新官能团，并且发生部分交联，从而改善淀粉胶粘剂性能。时君友等[34]在一定条件下，将玉米淀粉、多异氰酸酯、碳酸钙和丁苯乳胶混合，均匀搅拌，得到的玉米淀粉胶粘剂性能完全符合相关要求，且制品无毒害，成本低廉，具有明显经济和社会效益。

淀粉醚化是指淀粉分子的羟基被反应活性物质取代，形成淀粉基醚，醚化的结果是使产品具有良好的黏度稳定性，即使在pH值较高时，醚基对也是稳定的。王宏志[35]通过氯乙醇、次氯酸钠的羟乙基化、氧化反应，将淀粉改性为新型复合淀粉。淀粉在50 ℃与氯乙醇生成羟乙基淀粉，调节pH值为10后加入次氯酸钠进行氧化反应，再加入焦亚硫酸钠使反应停止，用盐酸调节pH。氧化过程中，淀粉被氧化成羧基（-COOH），羟乙基淀粉被氧化成羧甲基（-CH2COOH）。淀粉分子中就含有羧基、羧甲基和羟乙基3种官能团，其粘着力、贮存稳定性和强度等显著提高。

接枝复合是指在淀粉大分子上通过一定方式产生初级自由基，使某些烯烃单体接枝共聚到淀粉分子上，形成淀粉高聚物分子链，使淀粉性能得到改善。接枝复合方法可通过控制接枝密度、接枝单体选择和支链长度来调控高聚物性能，进而可调控胶粘剂性能。杨灿[36]等用丙烯酰胺（AM）接枝改性普通玉米淀粉，同时采用三羟甲基苯酚（TMP）和封闭型异氰酸酯做交联剂，合成一种改性淀粉胶粘剂，其胶接性能和耐水性达到Ⅱ类胶合板使用要求。含有-CONH2亲水基团的丙烯酰胺和水分子易形成氢键，丙烯酰胺中的碳链与水分子络合，在大分子间形成网状结构，增加体系黏度。但AM用量不能太大，否则会导致胶粘剂凝胶化。TMP起到辅助交联作用，对胶合强度影响较大。

同时，多种胶粘剂的混合进而提高淀粉胶粘剂的耐水性以及胶接强度也是研究的热点，相关研究包括淀粉-聚乙烯醇/聚醋酸酯胶粘剂[37]、淀粉-脲醛树脂胶粘剂[38]、淀粉-丙烯酸酯胶粘剂[39]、改性异氰酸酯淀粉胶粘剂[40，41]、共混型淀粉胶粘剂[42，43]等。

目前，淀粉木材胶粘剂还存在耐水性差、改性剂成本过高、改性工艺复杂等问题，淀粉胶粘剂的工业化应用尚需时日。

5 木质生物质液化产物胶粘剂

木质生物质液化是指在某些有机物的存在下，将木质生物质转化为液体的热化学过程，酚存在下木质生物质液化后的液体产物经过处理，可作为生产胶粘剂的原料。Mitsunaga等[44]利用BF为催化剂将树皮或单宁在

3酚液体中加热液化，并制备出木材胶粘剂。Ono等[45]以硫酸作为催化剂，将木质生物质液化制备PF树脂具有优良的胶合性能、耐水性能和弯曲性能。张求慧等[46]也对木质生物质液化产物改性PF树脂进行了相关研究，制成的胶粘剂可应用于生产胶合板。

李改云[47～49]等人同样也用木材的苯酚液化物合成树脂胶粘剂，对胶粘剂性能方面做了系统的研究，他们用硫酸作为催化剂，苯酚作为液化剂，将木质生物质液化所得液化产物再在碱性环境下与甲醛合成热固性酚醛树脂，随后用树脂压制胶合板并测试胶合板的胶合强度，胶合强度测试结果为：树脂的干态胶合强度能达到要求，但是湿态强度有所欠缺，需要进一步对液化物树脂化工艺进行深入的研究，以提高树脂的粘性。

揭淑俊等[50]以料液比、甲醛加入量、氢氧化钠加入量以及树脂化温度为变化条件，对杉木苯酚液化物热固型酚醛树脂的制备工艺进行了探索研究，得出结论：料液比为1∶2时，树脂化温度为80 ℃，甲醛/液化物物质的量比为1.8，氢氧化钠/液化物物质的量比为0.7时，合成的杉木液化物树脂所压制出来的杨木胶合板的胶合强度满足国标的要求，并且板材的甲醛释放量极低，仅为0.l mg/L，远远低于传统脲醛树脂的水平。

浙江农林大学傅深渊[51]等研究了竹材在苯酚液中酚竹比、催化剂、液化温度等因素对液化效果的影响，当用HCl或BF3作催化剂且添加量5%、酚竹质量比1∶1～2∶1时，115 ℃达到竹材完全液化。液化竹材与甲醛缩聚反应，当液化物中苯酚与甲醛物质的量之比1∶1.6～1∶2时，制得室外级液化竹材酚醛树脂胶（BL F）。

西南林业大学一直致力于液化物树脂的研究，郑志锋研究小组[52～59]研究了木质生物质在苯酚介质中常压热化学液化方法，通过无机酸、固体超强酸等催化剂、苯酚为液化试剂，将云南省丰富的核桃壳、橡胶籽壳、椰子壳等壳类生物质资源转化为酚类化合物，并用于制备酚醛树脂，应用于多层胶合板制造，在核桃壳利用开发方面取得较好的经济和社会效益；以硫酸作为催化剂将核桃壳液化制备酚醛树脂胶，与常规的酚醛胶和环氧树脂相比，其固化温度、黏度等均接近于线型酚醛树脂，具有更好的胶合性能、耐水性能和弯曲性能，压制的胶合板力学性能良好，当核桃壳液化产物对苯酚的取代率为25%时，所制备的酚醛树脂类胶粘剂能够满足混凝土模板用胶合板生产的要求。

同时，许多国家已有生产和销售再生资源胶粘剂，但其再生资源的大规模利用仍处于一个比较低的水平。实验表明在一定条件下木质生物原料树脂化后，成为具有较高反应活性的液态物质，由此可制备新的高分子材料，而随着液化工艺的不断改进和完善，树脂化产品的使用有了很大的进展[60～62]。

利用木质生物质液化生产胶粘剂，具有广阔的前景，但目前工艺还不成熟。木质生物质液化是在某些有机物的存在下进行，可以一定程度上降低反应温度，达到节约能源的目的，但液化剂的使用却增加了工艺的复杂性；其次，由于液化剂主要是毒性较大的苯酚，存在不同程度的环境污染；三是在工业生产中还需考虑操作人员的健康和安全等，这些问题阻碍了木质生物质液化在实际生产中的推广和应用，木质生物质液化技术还有待进行更深入的研究。

6 热解生物油胶粘剂

热解生物油是以廉价易得的农林剩余物为原料，在隔绝氧气或有限氧气的条件下，使物料中的有机高聚物分子迅速断裂为短链分子，从而获得液体产品。富含木素和单宁的植物原料热解生物油，其主要成分是酚类物质，热解生物油胶粘剂是以热解生物油和苯酚为原料用于PF树脂胶的合成[63]。

20世纪80年代末期，美国再生能源国家实验室首先进行了热解生物油制造人造板用胶粘剂的研究，该机构利用锯末、树皮和其他生物质材料研制出“类苯酚油状物”，从中提取的酚类物质可代替大约50%的苯酚用于PF树脂胶的制备。2000年，希腊胶粘剂研究协会的研究人员成功开发了热解生物油制造胶粘剂的技术，试验结果表明：改性后的热解生物油可代替50%的苯酚用于制造胶粘剂，这种新型胶粘剂可用于OSB和胶合板生产等[64]。Chan等[65]进行的针叶树树皮真空热解油PF树脂胶制造OSB的研究发现：由树皮热解产生的富酚类热解生物油，可代替苯酚与甲醛反应制备甲阶PF树脂，压板试验证明，其产品性能可以满足加拿大OSB产品标准。目前美加两国已经开发出热解生物油PF树脂胶的制备方法与制板技术，并已在一些人造板企业得到应用。Chum等[66]利用锯末、树皮和其他生物质材料处理后得到了20%～25%的酚类和中性物质，利用这些物质替代50%的苯酚制备的生物油-酚醛树脂胶粘剂性能良好，凝胶时间介于传统酚醛树脂和间苯二酚树脂之间。Wang等[67]对针叶树皮真空热解生物油进行精制，提取其中的酚类物质，替代30%的苯酚制备了胶合板用热解生物油-酚醛树脂胶粘剂。Christian Roy等[68]利用针叶材树皮为原料利用热解技术产生的热解生物油通过精制后替代40%苯酚制备定向刨花板（OSB），通过检测，板材的力学性能好于未经替代的酚醛树脂制备的板材。

目前，国内对热解生物油生产和应用方面的研究主要集中于热解生物油在能源方面的应用，对热解生物油制备胶粘剂的研究处于起步阶段[69]，相关研究相对较少。闰振等[70]以落叶松树皮热解生物油按比例20%、40%、60%代替苯酚制备的4种酚醛树脂胶粘剂和人工林杨木单板为原料，采用正交实验设计方法给出了不同胶种的最优胶合工艺参数。郑凯等[71]通过差热分析（DTA）研究落叶松树皮热解生物油改性酚醛树脂胶粘剂的固化特性，发现热解生物油改性后的PF树脂凝胶温度、固化温度和后处理温度都低于纯PF树脂。常建民等[72]则以热解生物油替代45%苯酚（质量分数）制备生物油-酚醛树脂胶粘剂，采用正交试验法优选出制备刨花板的最佳工艺参数。

7 生物基胶粘剂存在的主要问题

（1）木素结构复杂、大分子多分散性以及物理化学性质不均一，使得木素利用受到一定限制。以木素本身作为胶粘剂，需要特别长的热压时间、高的热压温度和酸度，而且木素胶粘剂在热压以后还需要特殊的加工，产品为黑色，具有较低的物理、机械性能和较低的耐水性能。而对木素进行改性制得的胶粘剂需要提高其活性的醇羟基和酚羟基的含量，进而增加木素的反应活性，其中酚化和醇解是比较有前景的提高木素活性的方法。

（2）单宁胶粘剂存在黏度大、适用期短等缺点，在我国也受到其原料资源的限制，但在常温固化、快速固化型木材胶粘剂方面仍具有开发潜力。

（3）利用蛋白质合成胶粘剂是发展生物基木材胶粘剂的重要途径之一。在大豆胶的生产中，存在产品不耐水、自身易腐蚀等缺点。大部分的大豆胶固含量不超过50%，胶合性能差，而生产耐水和防腐蚀的大豆胶往往要加入各种助剂，增加成本的同时分离出的大豆蛋白还污染环境，所以应该有效地利用改性大豆来生产耐水、耐腐、无污染和胶合性能好的大豆胶。

（4）淀粉来源广泛，价格低廉，是一种用于生产胶粘剂的理想原料，但是采用天然淀粉生产的淀粉胶在抗霉防腐、耐低温及耐水方面还存在着不足，因此淀粉胶粘剂的制备通常需要先对淀粉进行改性，要求改性后的淀粉胶粘剂无毒环保，成膜性能好，具有良好的粘合性能。

（5）木质生物质液化产物、热解生物油中各种成分复杂，物理和化学性质相对不稳定，长时间贮存会发生相分离以及沉淀，而且不同的液化产物、热解生物油性质差别很大，利用其替代部分苯酚制备的生物油-酚醛树脂胶粘剂从性能上讲还不能完全替代纯酚醛树脂胶粘剂。

除了上述问题外，其胶液的黏度大、胶合强度低、适用期比较短以及颜色比较深等缺陷也严重的制约其发展，成为今后的主要研究课题。同时，由于生物基胶粘剂主要通过分子间作用力与其他物体发生粘接，可以通过化学方法改进，使其真正成为满足工业生产需要的木材胶粘剂。此外，将生物基胶粘剂与石化类胶粘剂复合，替代一部分石化类胶粘剂而达到胶粘剂的使用要求，将是一个很好的发展方向。

8 结束语

生物基胶粘剂具有石化类胶粘剂难以比拟的环保特性，并且是可再生资源，能有效实现可持续发展。但是其胶接性能难以与石化类胶粘剂相比，耐腐蚀性能及干燥速率也需进一步提高。目前，国内各类生物基胶粘剂的研发还处于起步阶段，产品不具备市场竞争力。加大生物基胶粘剂的研究力度，提高其性能，对开发新兴胶粘剂市场、保护环境等都有积极意义。

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Abstrct：The research progress of several types of important bio-based wood adhesives, including the lignin-, tannin-, soy protein-, starch-, liquefied woody biomass- and pyrolysis oil-based wood adhesives, was specifically introduced. The application situation of the bio-based wood adhesives was analyzed, moreover the existential problems and the development direction of the bio-based wood adhesives were presented.

Bio-based wood adhesives

ZHENG Zhi-feng1,ZHENG Yun-wu1,GU Ji-you2,HUANG Yuan-bo1,LIU Can1
(1.University Key Laboratory of Biomass Chemical Refinery&Synthesis,Yunnan Province;College of Materials Engineering,Southwest Forestry University;Kunming Adhesion Society,Kunming,Yunnan 650224,China;
2.College of Material Science&Engineering,Northeast Forestry University,Harbin,Heilongjiang 150040,China)

bio-based adhesives;wood adhesives;research status;development trend

TQ432

A

1001-5922（2015）02-0032-09

2014-09-02

郑志锋（1975～），男，博士，教授、博士生导师。主要从事生物质能源与材料、胶粘剂方面的教学研究工作。E-mail：zhengzhifeng@swfu.edu.cn。

国家林业公益性行业科研专项项目（201104046）。