该文档属于类型a，是一篇关于二醛纤维素（dialdehyde cellulose, DAC）作为生物基木材粘合剂的原创研究论文。以下是详细的学术报告内容：
作者及发表信息
本研究由Hua Zhang†,§, Peiwen Liu†,§, Saleh Md. Musa†, Carsten Mai‡, Kai Zhang*†合作完成。作者单位包括：
- †德国哥廷根大学（Georg-August-Universität Göttingen）木材技术与木材化学课题组
- ‡德国哥廷根大学木材生物学与木材产品课题组
论文发表于ACS Sustainable Chemistry & Engineering期刊，2019年5月14日在线发表，卷7，页码10452–10459。
学术背景
研究领域：本研究属于生物基材料与可持续化学工程交叉领域，聚焦于开发高性能、环境友好的木材粘合剂。
研究动机：
传统木材粘合剂（如三聚氰胺-甲醛树脂、酚醛树脂等）依赖化石原料，且含挥发性有毒物质（如甲醛）。尽管已有淀粉、木质素、单宁等生物基粘合剂的研究，但其性能（如粘接强度、耐水性）仍不足，或需添加合成树脂改性。因此，开发纯天然、高性能的生物基粘合剂是行业迫切需求。
研究目标：
系统评估二醛纤维素（DAC）作为木材粘合剂的潜力，探究其氧化度（degree of oxidation, DO）和浓度对粘接性能的影响，并优化配方以实现商业化应用。
研究流程与方法
1. DAC的制备与表征
- 原料：微晶纤维素（MCC）、高碘酸钠（NaIO₄）、氯化钠（NaCl）。
- 氧化反应：在避光条件下，通过高碘酸钠选择性氧化纤维素C2和C3位羟基，生成醛基（图1a）。通过调节反应温度（25°C、45°C、55°C）和时间（4h、72h），制备不同DO的DAC（表1）。
- 纯化：透析法去除副产物，冻干后得到DAC粉末。
- DO测定：采用羟胺盐酸盐滴定法和元素分析法验证DO值（公式1-2）。
- 结构表征：傅里叶变换红外光谱（FTIR）证实醛基特征峰（1730 cm⁻¹和880 cm⁻¹）。
2. 粘合剂配方与木材试样制备
- 粘合剂配制：将DAC溶解于80°C热水，配制成不同浓度（30%~70%）的溶液。
- 木材试样：选用欧洲山毛榉（硬木）和挪威云杉（软木），按EN302-1标准制备剪切搭接试样（尺寸124×20×20 mm³，粘接面积20×20 mm²）。
- 粘接工艺：涂布DAC溶液后，以0.72 MPa压力压制，80°C干燥24小时。
3. 剪切强度测试与失效模式分析
- 测试标准：依据EN302-1，使用Zwick-10 kN拉伸试验机测量干态剪切强度（加载速度1 mm/min）。
- 数据分析：记录失效力（F），计算剪切强度（W=F/A，A为粘接面积）。
- 微观形貌：采用数字显微镜（VHX-S500E）观察断裂面，分析失效模式（基材破坏、粘合剂破坏或内聚破坏）。
主要结果
DO对粘接性能的影响：
- DO=1.75时粘接强度最高（山毛榉9.53±0.07 MPa，云杉5.75±0.05 MPa）。DO过高（1.88）会导致DAC链段过短，强度下降。
- 失效模式：DO≥1.75时，试样以基材破坏为主，表明DAC粘接强度高于木材自身强度（图3）。
浓度对粘接性能的影响：
- 40%浓度时性能最优（固体含量40.6 μg/mm²）。浓度>50%时DAC溶解度下降，形成缺陷（图4-5）。
耐水性缺陷：DAC粘合剂在浸水24小时后强度显著下降（图S1），需进一步改进。
结论与价值
科学价值：
- 首次系统研究DAC作为木材粘合剂的性能，揭示了DO和浓度的关键作用。
- 提出最优配方（DO=1.75，浓度40%），其干态强度媲美传统树脂（如脲醛树脂）。
应用价值：
- DAC粘合剂纯天然、无甲醛，适用于室内木制品（如家具、地板）。
- 为生物基粘合剂开发提供了新思路，但需进一步解决耐水性问题。
研究亮点
- 创新性：首次将DAC作为独立粘合剂（无需合成树脂改性）应用于木材。
- 方法学：通过DO和浓度调控，建立了性能优化模型。
- 环保意义：全流程水基工艺，符合可持续发展需求。
其他有价值内容
- 补充数据：元素分析（表S1）与FTIR（图1b-c）验证了DAC化学结构。
- 对比研究：DAC粘接强度高于其他生物基粘合剂（如淀粉4.3 MPa、单宁/木质素1.4 MPa）。
（全文约1500字）