2023. augusztus 8-án a Nature folyóiratban megjelent gyors publikáció Shuai Li professzor csapatának, a Fujian Mezőgazdasági és Erdészeti Egyetem Anyagmérnöki Főiskolájának legújabb kutatási eredményeiről számolt be. A csapat sikeresen leküzdötte a hagyományos lignin alapú faragasztók műszaki kihívásait, beleértve a bonyolult előkészítési folyamatokat, a magas költségeket és a gyenge teljesítményt. Nagy aktivitású lignint használtak fel egy új zöld lignin alapú, kiváló tapadási tulajdonságokkal rendelkező faragasztó kifejlesztéséhez, amely ígéretesnek tűnik a petrolkémiai alapú ömlesztett ragasztók ideális alternatívájaként.
A tervezett fa kompozitokat, például a forgácslapokat széles körben használják különféle területeken, beleértve az építőiparban és a belsőépítészetben. Kína éves mesterséges fatermelése meghaladja a 300 millió köbmétert, ami a világ első helyén áll. Jelenleg ezekhez a fakompozitokhoz általánosan használt ragasztók a karbamid-formaldehid és a fenol-formaldehid gyanták, amelyek elsősorban petrolkémiai erőforrásokra támaszkodnak, és gyakran szenvednek formaldehid kibocsátástól. A fosszilis erőforrásoktól való függés csökkentése érdekében az ipar a megújuló lignocellulóz biomasszából származó lignint a fenol részleges helyettesítésére fordította, ami lignin-fenol-formaldehid gyanták kifejlesztéséhez vezetett. Az ipari lignin azonban erős kondenzációt és alacsony reakciókészséget mutat az elválasztási folyamat során, aminek eredményeként a ragasztók gyengébb kötési teljesítményűek, sötétebb színűek, magasabbak a költségek, és képtelenek teljesen leküzdeni a formaldehid-kibocsátást. Következésképpen az akadémiai és ipari közösségekben egyre nagyobb az érdeklődés az alacsony költségű, nagy teljesítményű és nem mérgező faragasztók kifejlesztése iránt, zöld és alacsony szén-dioxid-kibocsátású bioanyagok felhasználásával.
A ligninnek a lignocellulóz biomasszában lévő cellulóz és hemicellulóz ragasztószerű megkötő képessége által ihletett Shuai Li professzor és csapata rendkívül aktív lignint vont ki fából és mezőgazdasági maradványokból, hogy új, zöld lignin alapú faragasztót hozzon létre. Ezzel a ragasztóval sikeresen állítottak elő kiváló minőségű rétegelt lemezt széles, 100 és 190 Celsius fok közötti hőmérséklet-tartományban, ami olyan előnyöket kínál, mint a zöld szintézis, az egyszerű feldolgozás, a kiváló teljesítmény és az alacsony költség.
A mikroszkópos interfész jellemzés feltárta, hogy a lignin alapú faragasztó tapadási mechanizmusa elsősorban a lignin lágyítását, valamint a meglágyult lignin intercelluláris terekbe, például edényekbe való bejutását és kitöltését foglalja magában. Olyan technikák alkalmazásával, mint a kétdimenziós magmágneses rezonancia és a mikro-infravörös spektroszkópia, azt találták, hogy a ragasztóban lévő lignin in situ önkeresztkötésen megy keresztül, és keresztkötéseket képez a növényi sejtfalban található natív ligninnel. Összességében a lignin alapú ragasztó mind fizikai, mind kémiai kötést ér el a határfelületen, lehetővé téve a zöld, alacsony szén-dioxid-kibocsátású fatermékek hatékony előállítását.
Ez a kibővített cikk részletesebb és tudományosabb leírást ad az új lignin alapú faragasztó fejlesztéséről. A Shuai Li professzor csapata által végzett kutatás értékes betekintést nyújt ennek a zöld ragasztónak az előkészítési módszerébe és kötési mechanizmusába. Kikövezi az utat a lignin alapú faragasztók alkalmazásához a mesterséges faiparban. Az eredmények jelentős tudományos értéket és gyakorlati alkalmazási lehetőségeket hordoznak magukban, hozzájárulva a lignin alapú ragasztótechnológia fejlődéséhez és a fenntartható fejlődési célok megvalósításához.