超支化聚酰胺胺用于增强胶合板的环境友好型单宁胶粘剂

浓缩单宁是一种天然多酚，可从各种植物中提取，如树皮、水果或树叶。它被认为是优良的生物质资源，其结构与苯酚相似，与甲醛有较高的反应活性。多年来，木材胶粘剂行业广泛应用单宁生产环保型胶粘剂。但传统的单宁胶粘剂保质期短、粘度高、交联密度低，这限制了其更广泛的应用。为了探索更有效的配方，研究人员将单宁作为添加剂加入脲醛树脂（UF）或酚醛树脂（PF），以交联 UF 预聚物或替代昂贵的石化产品。虽然单宁添加剂具有减少甲醛排放、增强粘合剂强度和改善耐水性等优点，但这些方法在环境可持续性、性能和利用效率等方面仍受到限制。

受观察到的贻贝足粘附特性的启发，研究人员提出了一种替代方法以开发单宁的应用。研究发现，单宁中的儿茶酚基团可通过多种相互作用来增强附着力，包括氢键和共价交联。例如，单宁与作为氨基供体的聚乙烯亚胺（PEI）结合，可得到具有更高交联密度的单宁-PEI 胶粘剂。另一种方法是用单宁与大豆蛋白作为主要材料以模拟贻贝足的结构。但单宁类木材胶粘剂的应用仍面临成本、可操作性、效率和环境可持续性等问题。因此，探索简单可行的方法对单宁胶粘剂进行改性，解决成本和环境影响等问题，同时提高耐水性和粘接强度是当务之急。

超支化聚酰胺胺（HBPA）是一种具有高支化结构和丰富氨基官能基的多功能聚合物，在保持生态友好和可持续性的同时，可提高单宁胶粘剂的粘合强度和耐水性。南京林业大学崔举庆教授等人通过加入超支化聚酰胺（HBPA）以增强单宁胶粘剂。HBPA 具有高支化结构和丰富的反应性氨基官能基，作为交联剂可显著提高单宁胶粘剂的性能，包括粘度、剪切强度、耐水性等。当 HBPA 的添加量为 5%时，胶粘剂的粘度最大，说明 HBPA 的最佳添加量应小于 5%。进一步的研究发现，当 HBPA 添加量为 3%时，胶粘剂的干剪切强度为 0.37 MPa，湿剪切强度为 0.61MPa。与纯单宁胶粘剂相比，分别提高了41.2%和 52.5%。此外，改性后胶粘剂的耐水性提高了 39.3%。对固化胶层的 FTIR分析表明，HBPA 促进了与单宁分子的交联，形成了更密致的三维网络。

图. HBPA 的合成路线以及改性单宁胶粘剂的制备

文献来源：Jinda Peng, Fangfang Liu, Fuqi Feng, Xiaopu Feng, and Juqing Cui*. ACS Sustainable Chem. Eng. 2023, 11, 13805-13811.