关键词：木质素磺酸盐，丙烯酰胺，过硫酸铵，四甲基乙二胺，偶氮二异丁腈，聚酰胺环氧氯丙烷，脲醛树脂UF，聚酰胺环氧固化剂（PAE），过硫酸铵（APS）引发剂，木质素磺酸盐-聚丙烯酰胺（LS-PAM）

Locking Water, Unlocking Performance: Lignosulfonate-Driven Topology-Engineered Hydration for High-Performance Bio-Based Adhesives

Adv. Funct. Mater. 07 July 2026，e76465

https://doi.org/10.1002/adfm.76465

一、研究背景

高性能人造板行业亟需可持续、高力学性能的生物基胶粘剂替代传统脲醛（UF）树脂，但现有蛋白基生物胶存在核心短板：

1.水分快速流失缺陷：纯大豆蛋白胶水分挥发速度快，胶层界面浸润不足、内聚结构松散，干态、湿态粘接强度大幅衰减；

2.传统保水方案局限性：单纯添加小分子保湿剂易发生迁移、耐水性差，无法从分子层面束缚水分子；

3.传统合成树脂缺陷：脲醛树脂会释放甲醛，存在致癌风险，生产消耗大量石化资源，生命周期环境负担重；

4.现有蛋白胶干剪切强度偏低，水分挥发后粘接强度断崖式下跌，难以满足工业人造板热压工艺要求。因此亟需开发兼具长效锁水、高粘接强度、绿色低成本的一体化生物基胶粘剂体系。

二、LS-PAM 水合调控剂与 SP/LS-PAM 胶粘剂制备工艺

1.木质素磺酸盐-聚丙烯酰胺（LS-PAM）合成

以工业木质素磺酸盐（LS）、丙烯酰胺（AM）为原料，过硫酸铵（APS）为引发剂，经亲核氧化自由基聚合制备LS-PAM，过程如下：

A.APS 分解生成硫酸根自由基与羟基自由基，同时激发木质素磺酸盐生成 SQ 自由基、激发丙烯酰胺生成 AM 自由基；

B.两类自由基发生共聚接枝，得到木质素骨架接枝柔性聚丙烯酰胺侧链的 LS-PAM 两亲聚合物；

C.通过核磁氢谱、FTIR、XPS、GPC、热重等表征证实接枝结构成功构建，且分子量分布可控。

2.SP/LS-PAM 复合生物胶制备

将 LS-PAM 水合调控剂与大豆蛋白（SP）、聚酰胺环氧固化剂（PAE）共混得到预凝胶体系；板材坯料涂胶后热压固化，形成交联致密的互锁网络，最终制得胶合板成品。

三、核心锁水与粘接强化作用机制

1.拓扑分子海绵锁水机制（核心创新）

LS-PAM 作为拓扑型水合调控剂，柔性 PAM 侧链充当 “分子海绵”：分子链上大量酰胺、磺酸、羟基基团与水分子形成密集氢键复合作用，从动力学层面束缚水分子，大幅延缓胶层水分挥发速率，解决了蛋白胶快速失水的难题。

2.多模式互锁交联网络提升粘接强度

固化后体系形成多重协同作用网络：

A.共价交联：PAE 与大豆蛋白氨基发生环氧开环，形成共价键交联，构建刚性骨架；

B.多重氢键作用：LS、PAM、大豆蛋白间的羟基、羧基、酰胺基形成高密度氢键，强化内聚力；

C.木质素刚性骨架提升胶层耐热性与尺寸稳定性，柔性 PAM 链赋予胶层抗断裂韧性。

3.全基材适配与水下稳定特性

该复合胶对木材、金属、玻璃、PC 多种基材均具备优异粘接能力；在常温固化、水下环境仍可维持粘接稳定性，适用于多场景湿态粘接工况。

四、研究核心创新点

1.拓扑工程分子锁水新策略：首次提出 LS-PAM 分子海绵型水合调控思路，区别于传统小分子保湿方案，从分子络合层面长效束缚水分，解决了生物胶失水失效的行业瓶颈；

2.全农林废弃原料体系：木质素磺酸盐 + 大豆蛋白均为工业副产物，实现废弃物高值化利用，可持续性突出；

3.多重互锁交联协同增强：共价键 + 高密度氢键复合网络同步提升干、湿态粘接强度，兼顾力学性能与保水性能；

4.工业化适配性强：成本低廉、常温可稳定储存、适配现有胶合板热压生产线，可直接替代脲醛树脂。

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