类型a：学术研究报告
1. 研究作者及发表信息
本研究由Qianyu Zhang, Ranjun Yan, Yangyang Xiong, Hong Lei, Guanben Du, Antonio Pizzi, Buapan Puangsin, Xuedong Xi等作者合作完成，发表于期刊Carbohydrate Polymers（2025年1月，第347卷，文章编号122705）。
2. 学术背景与研究目标
本研究属于生物质基胶黏剂（bio-based adhesives）领域，旨在开发一种高性能、环保的木质胶黏剂，以替代传统的石油基合成树脂（如脲醛树脂UF、酚醛树脂PF等）。传统胶黏剂在生产和使用过程中会释放有毒甲醛，危害人体健康和环境。因此，研究团队选择纤维素（cellulose）——自然界最丰富的可再生碳水化合物聚合物——作为原料，通过氧化和交联反应制备新型胶黏剂。
研究的主要目标包括：
1. 通过高碘酸钠（NaIO₄）氧化纤维素，生成富含醛基的氧化纤维素（oxidized cellulose, OC），以替代甲醛作为交联剂。
2. 利用六亚甲基二胺（hexamethylenediamine, H）和尿素（urea, U）合成反应性聚脲（HU），并与OC交联，形成氧化纤维素-六亚甲基二胺-尿素树脂（OCHU）胶黏剂。
3. 优化制备工艺（氧化温度、时间、氧化剂用量等），提升胶黏剂的粘结强度（bonding strength）和耐水性（water resistance）。
3. 研究流程与方法
研究分为多个步骤，具体如下：
（1）纤维素的水解与氧化
- 酶解纤维素（HC）：将纤维素粉末溶于水，加入纤维素酶（1% w/w），在45–50°C下反应72小时，煮沸灭活酶，得到可溶性HC。
- 氧化纤维素（OC）：将HC与NaIO₄在避光条件下90°C反应2小时，冷冻干燥得到OC。通过滴定法测定醛基含量（degree of oxidation, DO）。
（2）OCHU胶黏剂的制备
- HU合成：六亚甲基二胺与尿素通过脱酰胺反应生成聚脲（HU）。
- 交联反应：将OC与HU混合，通过希夫碱反应（Schiff base reaction）和加成反应（addition reaction）形成三维网络结构。
（3）胶黏剂性能测试
- 粘结强度测试：制备三层胶合板，测试干强度、24小时冷水浸泡强度（20±2°C）和3小时热水浸泡强度（63±2°C）。
- 耐水性测试：测定固化胶黏剂在热水和冷水中的残留率（residual rate）。
- 结构表征：
- 傅里叶变换红外光谱（FTIR）：确认醛基（1730 cm⁻¹）和C=N键（1460 cm⁻¹）的形成。
- X射线光电子能谱（XPS）：分析C、N元素的化学状态，验证希夫碱反应。
- 固态核磁共振（¹³C NMR）：表征交联网络结构。
- 动态热机械分析（DMA）：研究胶黏剂的固化行为。
4. 主要研究结果
氧化条件优化：
- NaIO₄氧化效果最佳，OCHU胶黏剂的湿强度比未使用HU的对照组（OCH）提高60%。
- 最佳氧化条件：15% NaIO₄、90°C、2小时，DO值达0.528（室温）和1.149（加热）。
粘结性能：
- 干强度：1.71 MPa
- 24小时冷水浸泡强度：1.61 MPa
- 3小时热水浸泡强度：1.05 MPa
- 均超过中国国家标准GB/T 9846-2015（≥0.7 MPa）。
耐水性：
- 热水浸泡后残留率高达96.45%，表明交联结构有效阻止水分子渗透。
结构分析：
- FTIR和XPS证实醛基与氨基反应形成C=N键，构成三维网络。
- ¹³C NMR显示氧化后纤维素结晶度降低，有利于交联反应。
5. 研究结论与价值
本研究成功开发了一种高性能、环保的OCHU木质胶黏剂，其科学和应用价值包括：
- 环保性：以可再生纤维素为原料，避免甲醛释放。
- 高性能：粘结强度和耐水性优于传统生物质胶黏剂。
- 工业化潜力：原料成本低（HU比聚乙烯亚胺更廉价），适合大规模生产。
6. 研究亮点
- 创新交联体系：首次将氧化纤维素与合成聚脲（HU）结合，通过希夫碱和加成反应构建高交联密度网络。
- 工艺优化：系统研究了氧化温度、时间、氧化剂用量对性能的影响，为工业化提供参数支持。
- 多尺度表征：结合FTIR、XPS、NMR等多种手段，全面解析胶黏剂的化学结构与性能关系。
7. 其他有价值内容
- 热性能分析：DMA显示OCHU在100–125°C时储能模量显著上升，证实高温下交联反应加速。
- X射线衍射（XRD）：交联后OCHU结晶度提高，进一步增强了耐水性。
该研究为生物质基胶黏剂的开发提供了新思路，具有重要的科学和工程应用价值。