Новый биоклей, изготовленный из промышленных отходов, превосходит по своим свойствам коммерческие клеи

Новый биоклей из побочного продукта древесной целлюлозы превзошёл традиционные эпоксидные смолы и коммерческие термоклеи по клеевым свойствам.

Учёные из Пекинского университета лесного хозяйства создали термоплавкий клей на основе ксилана — сложного сахара из клеточных стенок растений. Клей можно наносить в расплавленном виде и использовать повторно более 10 раз без потери прочности. Результаты опубликованы в журнале Nature Sustainability.

Клеи — ключевой компонент в упаковке, строительстве и электронике. Их делят на клеи на основе растворителей, реактивные и термоплавкие (HMA) в зависимости от способа отверждения. Большинство промышленных клеев производят из нефтяных продуктов, что негативно влияет на здоровье и окружающую среду. Термоплавкие клеи, появившиеся в 1950-х годах, популярны из-за отсутствия токсичных растворителей. Они состоят из полимеров, смол, восков и добавок, обеспечивающих прочность, адгезию, скорость отверждения и стабильность. HMA твёрды при комнатной температуре, перед использованием их расплавляют. После нанесения и остывания клей быстро схватывается, образуя прочные связи без выделения вредных летучих органических соединений.

Учёные искали эффективные нетоксичные клеи из возобновляемых ресурсов — соевого белка, крахмала, хитина, целлюлозы и лигнина, но сталкивались с проблемами прочности и невозможности повторного использования. Для создания нового клея исследователи получили ксилан с производств вискозного волокна, обработали его сублимационной сушкой и окислением раствором периодата натрия, что преобразовало часть групп в альдегиды и привело к образованию диальдегидного ксилана (DAX). После очистки порошок DAX восстановили обработкой одноосновным фосфатом натрия и боргидридом натрия, получив диалкогольный ксилан (RDAX).

Испытания показали, что ксилановый клей обеспечивает прочность на сдвиг внахлест до 30 МПа, превышая многие коммерческие термоклеи. Он сохраняет адгезию при температурах до –25 °C. Прочность достигается за счёт формирования непрерывного слоя, механически проникающего в поры древесины. На молекулярном уровне адгезия обусловлена водородными связями и силами Ван-дер-Ваальса.

Полученный из отходов биоклей совместим с биосредой и подходит для повторного использования, что способствует переходу к экологичной и цикличной экономике.

Читайте также: