南京林业大学蒋少华教授、韩小帅副教授 CBM | 基于“分子活化—纳米增强”策略的高性能木质素酚醛树脂胶黏剂

受绿色建筑与“双碳”战略需求驱动，开发兼具高性能与环境友好的木材胶黏剂已成为材料领域的重要研究方向。然而，传统酚醛树脂虽具有优异的耐热性和耐候性，却高度依赖石油资源，并存在潜在的甲醛释放问题；而生物质基胶黏剂（如木质素基材料）虽然来源可再生，却普遍面临反应活性低、耐水性差和力学性能不足等关键瓶颈。如何在“环保性”与“工程性能”之间实现平衡，成为制约其应用的核心挑战。

受此启发，南京林业大学蒋少华教授和韩小帅副教授团队提出了一种“分子活化—纳米增强”协同策略，成功开发出一种高性能木质素基酚醛树脂胶黏剂。该体系通过引入深共熔溶剂（DES）对木质素进行定向活化，促进其结构解聚并暴露更多反应位点，同时结合二维纳米材料MoS₂构建有机–无机复合增强结构，实现了力学性能与功能性的协同提升。实验结果表明，在20%木质素替代率条件下，经DES改性后，胶黏剂的干/湿强度分别提升至1.91 MPa和1.58 MPa；进一步引入20% MoS₂复合材料后，强度显著提高至2.42 MPa和1.86 MPa。同时，材料的极限氧指数（LOI）达到27.8%，表现出优异的阻燃性能，显著优于传统木材基体系。机理研究表明，DES通过断裂木质素中的醚键并引入极性官能团，提高了其反应活性和交联能力；而MoS₂纳米片则通过界面作用与物理屏障效应，不仅增强了结构稳定性，还在燃烧过程中促进形成致密炭层，从而有效抑制热量与可燃气体的传递，实现阻燃性能的提升。研究成果为高性能生物质胶黏剂的设计提供了新思路，也为木质素在绿色建筑材料中的高值化利用开辟了新的路径。相关成果以“High-performance lignin phenolic resin adhesives constructed by modifying with deep eutectic solvents and compositing with MoS₂”为题，发表在Construction and Building Materials上。

重要图文

图1. 木质素-酚醛树脂胶粘剂制备过程示意图。

图2. (a) 不同摩尔比的离子液体在30℃、60℃和90℃下的相行为。(b) 用不同摩尔比的离子液体在30℃、60℃和90℃下制备的MAL-PF的电导率。(c) 用不同摩尔比的离子液体在130℃、145℃和160℃下制备的MAL-PF的凝胶化时间。

图3.（a）AL和MAL的傅里叶变换红外光谱。（b）ALPF和MAL-PF的傅里叶变换红外光谱。（c）MAL、MoS₂、MoS₂/MAL（通过球磨直接混合MAL和MoS₂）以及MoS₂@MAL的傅里叶变换红外光谱。（d）MAL-PF和MoS₂@MAL-PF的傅里叶变换红外光谱。

图4.（a）ALPF的X射线衍射图谱。（b）MAL-PF的X射线衍射图谱。（c）和（d）MoS₂以及MoS₂@MAL-PF的X射线衍射图谱。

图5. (a) ALPF和MAL-PF的热重曲线。(b) ALPF、MAL-PF的微商热重曲线。(c) 2:8:1 MAL-PF和MoS₂@MAL-PF的热重及微商热重曲线。(d) PF、2:8:1 MAL-PF和MoS₂@MAL-PF的差示扫描量热曲线。

图6. (a) 未涂覆ALPF粘合剂的表面的扫描电子显微镜图像。(b) 涂覆了ALPF粘合剂的表面的扫描电子显微镜图像。(c)和(d) 固化的2:8:1 MAL-PF粘合剂层表面的扫描电子显微镜图像和能谱分析。(e)和(f) 固化的MoS₂@MAL-PF聚合物层表面的扫描电子显微镜图像和能谱分析图像。

 图 7. (a) 拉伸性能示意图。(b) 不同AL取代率下ALPF的结合强度。(c) 使用三种不同比例的DES制备的MAL-PF的结合强度。(d) 不同MoS₂@MAL负载量下MAL-PF的结合强度。(e) 不同热压温度下MoS₂@MAL-PF的结合强度。(f) 不同类型木质素基粘合剂的结合强度。

图 8. PF、2:8:1MAL-PF和MoS₂@MAL-PF的(a) 热释放速率（HRR）、(b) 总热释放量（THR）、(c) 烟气生成速率（SPR）、(d) 一氧化碳生成速率（COP）、(e) 二氧化碳生成速率（CO₂P）以及(f) 质量损失速率（MLR）。(g) 涂覆MAL-PF和MoS₂@MAL-PF的白纸燃烧测试；(h) 杨木单板、2:8:1MAL-PF和MoS₂@MAL-PF的耐火性能；(i) 采用MAL-PF和MoS₂@MAL-PF制备的胶合板燃烧实验；(j) MoS₂@MAL-PF 与其他胶黏剂在拉伸强度、阻燃性能和环境性能方面的综合比较。（UP：不饱和聚酯树脂；PF：酚醛树脂；MF：三聚氰胺甲醛树脂；SPA：大豆蛋白胶黏剂；TA：单宁基胶黏剂；CPA：腰果酚基酚醛胶黏剂。）

研究结论

本研究以可再生碱木质素为原料，结合深共熔溶剂（DES）改性与MoS₂纳米复合策略，制备了一种高性能生物基木质素酚醛树脂胶黏剂。DES 改性有效提升了木质素的反应活性，使胶黏剂的干/湿胶合强度分别达到1.91 MPa和1.58 MPa。在此基础上进一步引入20%的MoS₂@MAL后，干/湿胶合强度分别提高至2.42 MPa和1.86 MPa，同时极限氧指数提升至27.8%，表现出优异的阻燃性能。结果表明，DES活化与MoS₂纳米增强之间存在显著的协同效应。该策略在较高木质素替代率条件下，同时提升了胶黏剂的力学性能、耐水性和阻燃性能。未来研究将进一步开展环境性能评估，为建筑领域木质复合材料中绿色胶黏剂的开发提供了一条可行路径。

本文链接（或点击下方“阅读原文”）：

https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2026.146198

说明：

«本文仅做科研人员学术交流。

«本文内容若存在版权问题，请联系我们。

«欢迎广大读者对本文进行宣传转发。

«欢迎广大科研工作者投稿最新研究成果。投稿邮箱：biomass_new@163.com