新しいグリーンリグニンベースの木材接着剤の紹介

2023 年 8 月 8 日、福建農林大学材料工学部の Shuai Li 教授のチームによる最新の研究結果が、ネイチャー誌に急速掲載されました。 研究チームは、複雑な調製プロセス、高コスト、低性能など、従来のリグニンベースの木材接着剤の技術的課題を克服することに成功しました。 彼らは、高活性リグニンを利用して、優れた接着特性を備えた新しいグリーンリグニンベースの木材接着剤を開発しました。これは、石油化学ベースのバルク接着剤の理想的な代替品として期待されています。

パーティクルボードなどの人工木材複合材は、建築や内装などのさまざまな分野で広く使用されています。 中国の加工木材の年間生産量は3億立方メートルを超え、世界第1位となっている。 現在、これらの木材複合材に一般的に使用されている接着剤は尿素ホルムアルデヒド樹脂とフェノールホルムアルデヒド樹脂ですが、これらは主に石油化学資源に依存しており、ホルムアルデヒドの放出に悩まされることがよくあります。 化石資源への依存を減らすために、業界はフェノールの部分代替物として再生可能なリグノセルロース系バイオマスからのリグニンを利用することに注目し、リグニン-フェノール-ホルムアルデヒド樹脂の開発につながりました。 しかし、工業用リグニンは分離プロセス中に激しい凝縮と低い反応性を示し、その結果、接着性能が劣り、色が暗くなり、コストが高くなり、ホルムアルデヒドの放出を完全には克服できない接着剤が生じます。 その結果、学術界および産業界では、環境に優しい低炭素生体材料を使用した、低コスト、高性能、無毒の木材用接着剤の開発に対する関心が高まっています。

リグニンが接着剤のような方法でリグノセルロース系バイオマスのセルロースとヘミセルロースを結合する能力に着想を得たShuai Li教授と彼のチームは、木材および農業残渣から高活性リグニンを抽出し、新規の緑色リグニンベースの木材接着剤を作成した。 この接着剤を使用して、摂氏100度から190度の広い温度範囲で高品質の合板を製造することに成功し、グリーンシンセシス、簡単な加工、優れた性能、低コストなどの利点を提供します。

顕微鏡による界面特性評価により、リグニンベースの木材接着剤の接着メカニズムには主にリグニンの軟化と、軟化したリグニンの血管などの細胞間空間への浸透と充填が関与していることが明らかになりました。 二次元核磁気共鳴や微小赤外分光法などの技術を使用して、接着剤中のリグニンがその場で自己架橋を起こし、植物細胞壁内の天然リグニンと架橋を形成することが判明した。 全体として、リグニンベースの接着剤は界面で物理的および化学的結合の両方を実現し、環境に優しい低炭素木材製品の効率的な生産を可能にします。

この拡張記事では、新しいリグニンベースの木材接着剤の開発について、より詳細かつ学術的に説明します。 Shuai Li 教授のチームが実施した研究は、この緑色の接着剤の調製方法と接着メカニズムについて貴重な洞察を提供します。 これにより、加工木材産業におけるリグニンベースの木材接着剤の応用への道が開かれます。 この発見は重要な学術的価値と実用化の可能性を秘めており、リグニンベースの接着技術の進歩と持続可能な開発目標の実現に貢献します。