木材胶粘剂功能化改良及其固化机制-西南林业大学

PAGEPAGE12019年度云南省科学技术奖（自然科学奖）提名项目公示项目一：(一)项目基本情况提名者云南省教育厅项目名称木材胶粘剂功能化改良及其固化机制主要完成人及所在单位高伟（西南林业大学），李建章（北京林业大学），雷洪（西南林业大学），张伟（北京林业大学）专业（学科）评审委员会学科分类名称1木材加工与人造板工艺学代码22055502代码3代码所属国民经济行业A.农、林、牧、渔业任务来源国家自然科学基金教育部科学研究重点项目国家科技支撑计划项目子课题具体计划、基金的名称和编号：1.国家自然科学基金青年项目“纳米氧化铜/酚醛树脂复合体系制备及应用基础研究”（31100423）2.国家科技支撑计划课题“多元共聚快速固化木材胶粘剂制造关键技术研究与示范”（2015BAD14B03）3.国家科技支撑计划项目专题“无毒抗流失硼基木材防腐剂制造技术”（2006BAD18B0901）4.教育部科学研究重点项目“五硼酸铵改性制备防腐低醛型脲醛树脂胶粘剂及应用研究”（212163）已呈交的科技报告编号：项目起止时间起始： 2006年6月1日完成： 2016年4月20日

(二)项目简介木材胶粘剂是决定木质人造板及其家具地板产品性能的最核心要素之一，对其进行功能化改良是提升人造板综合品质、赋予人造板特殊性能、进而促进人造板产业升级的最有效途径。尽管木材胶粘剂经过几十年研究，已经形成了较为系统的理论和实践体系，但由于木材引入后组分复杂、胶接性能与目标功能通常发生矛盾等因素，对于改性剂和胶粘剂主体的反应机理、改性体系固化历程及胶接力形成的动态机制等科学问题，一直是世界性理论难题。该项目在国家自然科学基金等课题资助下，基于固化动力学Arrhenius理论，从有机化学、材料力学和微生物学等角度，深入研究了脲醛树脂（UF）和酚醛树脂（PF）胶粘剂低毒降醛、快速固化、防腐抗菌等系列功能提升及其固化机制，形成了以“固化分界及加速-本体降醛-协同赋能”为核心的功能化改良理论，丰富和发展了木材胶粘剂改性理论体系。重要科学发现如下：2、首次发现“PF胶粘剂/防腐剂/木材”复合体系固化反应速率分界点，解析了改性体系的分子架构和快速固化机制。基于125℃的固化反应速率分界点，分别建立PF胶粘剂/防腐剂/木材复合体系高低温区固化动力学理论模型，开创了最接近真实热压条件下研究木材胶粘剂固化历程的基础理论与方法；解析了铜化合物、脱甲基化木质素、金属催化剂促进PF胶粘剂固化反应的机制及其复合体系的分子架构。2、首次发现uron树脂、五硼酸铵的“本体降醛”机制。Uron树脂环状结构中的羟甲基与高摩尔比（甲醛/尿素）UF胶粘剂中的游离甲醛发生醚化反应而降低胶接制品甲醛释放量；五硼酸铵在热压时分解产生游离氨与UF胶粘剂中的游离甲醛反应生成六次甲基四胺，产生降醛作用；发现了陈化时间与UF胶粘剂制备胶合板湿强度之间的关联机制。3、首次发现硼铜化合物和单宁-尿素共缩聚改性对酚醛树脂胶粘剂分别产生“协同赋能”效应。五硼酸铵和纳米氧化铜在促进PF胶粘剂固化、保证定向结构刨花板力学性能的前提下，赋予其胶接制品显著的抗白蚁与防腐性能；阐明了苯酚/单宁/尿素/甲醛的共缩聚原理，发现了单宁-尿素共缩聚改性提高酚醛树脂力学强度和降低甲醛释放的作用机制。该项目首次提出“固化分界及加速-本体降醛-协同赋能”学术观点并得到证实，推动了木材胶粘剂改性理论体系的深入与发展。20篇核心SCI论文发表在《InternationalJournalofAdhesionandAdhesives》《TheJournalofAdhesion》等本领域国际顶级学术期刊上。SCI他引117次。1人入选云南省中青年学术和技术带头人后备人才，1人获国际木材保护研究组织RonCockroftAward奖。(三)候选人对项目的贡献情况1.高伟：对本项目“重要科学发现”中所列第1、2、3项科学发现做出了创造性贡献，是第1、2、4、5、6、7篇代表性论文的作者。2.李建章：对本项目“重要科学发现”中所列第1、2项科学发现做出了创造性贡献，是第1、4、6、8篇代表性论文的作者。3.雷洪：对本项目“重要科学发现”中所列第2项科学发现做出了创造性贡献，是第3篇代表性论文的作者。4.张伟：对本项目“重要科学发现”中所列第2项科学发现做出了创造性贡献，是第8篇代表性论文的作者。(四)代表性论文专著情况1. GaoWei,CaoJingzhen,andLiJianzhang,Effectofammoniumpentaborateonthecurekineticsofaqueousphenolformaldehyderesininthepresenceofwood[J].IranianPolymerJournal,2010.19(12):959-968.2. GaoWei,DuGuanben,andKamdemDonatienPascal,13CCP/MASNMRstudiesonthecuringcharacteristicsofphenolformaldehyderesininthepresenceofnanocupricoxideandsurfactants.II.EffectofCuOloadinglevels[J].PolymerComposites,2016.37(3):949-954.3. LeiHongandFrazierCharlesE.,Adynamicmechanicalanalysismethodforpredictingthecuringbehaviorofphenol-formaldehyderesinadhesive[J].JournalofAdhesionScienceandTechnology,2015.29(10):981-990.4. GaoWeiandLiJianzhang,InfluenceofuronresinsontheperformanceofUFresinsasadhesivesforplywood[J].Maderas.Cienciaytecnología,2012.14(1):3-12.5. GaoWei,DuGuanben,andKamdemDPascal,InfluenceofAmmoniumPentaborate(APB)onthePerformanceofUreaFormaldehyde(UF)AdhesivesforPlywood[J].TheJournalofAdhesion,2015.91(3):186-196.6. GaoWei,CaoJingzhen,andLiJianzhang,Somephysical,mechanicalpropertiesandtermiteresistanceofammoniumpentaborate-treatedstrandboard[J].WoodResearch,2010.55(3):61-72.7. GaoWeiandDuGuanben,Physico-mechanicalpropertiesofplywoodbondedbynanocupricoxide(CuO)modifiedPFresinsagainstsubterraneantermites[J].Maderas-CiencTecnol,2015.17(1):129-138.8. LiCheng,ZhangJizhi,YiZhao,YangHua,ZhaoBin,ZhangWei,andLiJianzhang,Preparationandcha