西南林大杜官本/楊龍團(tuán)隊(duì) CEJ:纏結(jié)交聯(lián)、生物礦化以及快速凝膠策略構(gòu)建全生物基納米纖維素多重黏附網(wǎng)絡(luò)型粘合劑
2023-04-14 來源:高分子科技
當(dāng)前,由于缺乏能夠同時(shí)滿足堅(jiān)固性、內(nèi)聚力和耐水性要求的多尺度層級(jí)結(jié)構(gòu),自下而上的構(gòu)建高性能全生物基粘合劑的方法仍然存在較大挑戰(zhàn)。同時(shí)以可再生生物質(zhì)資源為原料,開發(fā)市場(chǎng)前景廣闊、環(huán)境友好的高值生物基粘合劑和生物基新材料,是國(guó)際林農(nóng)業(yè)和生物質(zhì)新材料等領(lǐng)域發(fā)展的重要方向。近日,西南林業(yè)大學(xué)杜官本教授/楊龍研究員團(tuán)隊(duì)提出通過"纏結(jié)交聯(lián)+生物礦化+快速凝膠"創(chuàng)新策略和思路,開發(fā)了一種全生物基納米纖維素粘合劑。首先,通過氧化和取代反應(yīng),利用微晶纖維素分別制備了醛功能化納米纖維素(DAC)和胺功能化納米纖維素(AC)。進(jìn)一步,通過使用四乙氧基硅烷(TEOS)作為前驅(qū)體,通過溶膠-凝膠法在纖維素模板上誘導(dǎo)SiO2的原位生長(zhǎng)和沉積,啟發(fā)于生物礦化構(gòu)建了一個(gè)具有剛性骨架的纖維素框架(AC@SiO2)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。此外,通過DAC和AC@SiO2納米膠體溶液之間的"纏結(jié)交聯(lián)+快速凝膠"策略,在室溫下15秒內(nèi)可快速凝膠形成具有層級(jí)結(jié)構(gòu)的DAC/AC@SiO2納米纖維素凝膠材料。相關(guān)研究成果以“Cross-linked entanglement of aldehyde and amine-functionalized nanocellulose reinforced with biomineralization to produce an all-bio-based adhesive”為題發(fā)表在化工領(lǐng)域著名期刊Chemical Engineering Journal(一區(qū),IF:16.744)上。論文的通訊作者為楊龍研究員、杜官本教授和冉鑫副研究員,第一作者為楊龍研究員課題組2020級(jí)碩士研究生倪科路同學(xué)。
圖1 纏結(jié)交聯(lián)、生物礦化及快速凝膠策略構(gòu)建納米纖維素粘合劑示意圖。
圖2 官能化納米纖維素的合成及膠體分散體系制備。
圖3 官能化納米纖維素的表征。
圖4 生物礦化納米纖維素的制備表征。
圖5納米纖維素體系的纏結(jié)交聯(lián)與快速凝膠過程及其交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)示意圖。
圖6納米纖維素纏結(jié)交聯(lián)與快速凝膠材料的表征。
圖7納米纖維素纏結(jié)交聯(lián)與快速凝膠材料的木材粘接性能
原文鏈接:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1385894723016194
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