Biomimetic lignin-protein adhesive with dynamic covalent/hydrogen hybrid networks enables high bonding performance and wood-based panel recycling

胶粘剂 材料科学 共价键 粘接 复合材料 木质素 氢键 动态力学分析 化学 有机化学 聚合物 图层(电子) 分子
作者
Zheng Liu,Tao Liu,Huguo Jiang,Xin Zhang,Jianzhang Li,Sheldon Q. Shi,Qiang Gao
出处
期刊:International Journal of Biological Macromolecules [Elsevier]
卷期号:214: 230-240 被引量:36
标识
DOI:10.1016/j.ijbiomac.2022.06.042
摘要

Exploring the reusability of wood-based panels is imperative in the wood industry for sustainable development and carbon balance. Non-reusable adhesives make wood-based panel recycling difficult. In this study, inspired by the adhesion and de-adhesion behavior of snail slime, we built dynamic covalent/hydrogen hybrid networks into adhesive system for achieving both high bonding performance and reusability. Specifically, the softwood lignin was purified and pretreated by ultrasonication to form a catechol structure (UAL) and then combined with soybean protein to develop a 100 % bio-based wood adhesive. The catechol structure of UAL formed dynamic covalent bonds (CN) with the amino groups of the protein to improve the water resistance and formed multiple hydrogen bonds as a sacrificial network to improve the toughness of the adhesive. Thus, the wet shear strength of plywood bonded by the resultant adhesive improved by 101.4 % to 1.37 MPa. The adhesive also exhibited flame retardancy (LOI = 37.7 %), mildew resistance (60 h), and antibacterial performance (inhibition zone = 8 mm). Notably, owing to the rearrangement of dynamic covalent/hydrogen hybrid networks and the thermoplastic property of UAL, the resultant adhesive was reusable (3 cycles) and degradable (2 months), which provides a potential method for the reuse of wood-based panels.
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