第一作者：周江山
通信联系人：赵长稳、杨万泰
单位：北京化工大学
文章重要内容
北京化工大学化工资源有效利用国家重点实验室杨万泰课题组以低成本的烯烃/混合烯烃和马来酸酐为原料，通过自稳定沉淀聚合(2SP)与气固氨化反应，制备了具有水溶性、原料来源广泛且成本低、用胶工艺与脲醛树脂基本相同且胶合性能优异的水溶性木材无醛胶黏剂-烯马树脂，在实现废弃烯烃的环保和高效利用、解决胶黏剂甲醛污染问题方面取得重大突破。
文章背景
胶黏剂是人造板生产中的重要原料，全球人造板行业目前主要使用的是甲醛系树脂胶黏剂，其中脲醛树脂(UF)用量占比高达90%。然而，使用脲醛树脂的人造板在生产、运输和使用过程中均存在甲醛释放的问题，威胁人类健康。
为从根本上解决人造板甲醛污染难题，满足消费升级需求，无醛胶黏剂成为近年的研发热点。虽然近年来非甲醛系胶黏剂的消费量呈快速增长，但其使用量仍远小于甲醛系树脂胶黏剂。无醛胶黏剂难以大规模产业化应用的原因主要在于：
1. 成本高，部分产品胶合性能差。
2. 用胶工艺复杂，与现有人造板制备造工艺不匹配。企业更换胶种需要更新生产设备和工艺，前期投入大。
3. 胶的产能难以与庞大的市场体量匹配。
因此，开发出一种新型无甲醛人造板胶黏剂具有重要的研究意义和应用价值。
目前全球烯烃产业链年副产1亿多吨C4～C9等馏分，其中含有大量烯烃组分(5000 万吨以上)；此外，在初级汽油/液化气和煤焦油馏分中也含有巨量的混合烯烃。这些混合烯烃由于分离难度大、成本高，利用效率很低。
随着石油资源的不断减少，优化利用石油化工工业中的混合烯烃资源，可以提升化工产业资源利用率、丰富产品结构和降低生产成本，已成为当今重要的研究课题和产业界关注的热点。如能将石油化工工业中丰富的难以利用的混合烯烃资源转化为聚合物，不仅可变废为宝，还可通过聚合将其与烷烃分离，大规模降低我国烯烃工业的成本，对目前国家减油增化战略，新能源替代化石能源后的转油成化，以及“双碳”目标的实现具有重大意义。
文章概述
研究团队首先以低成本的烯烃/混合烯烃和马来酸酐为原料，通过自稳定沉淀聚合(2SP)合成了烯烃/混合烯烃-马来酸酐共聚物微球. 进而利用该微球粒径均一、内部多孔、反应活性高的特点，直接与氨气通过气固反应制备了烯烃/混合烯烃-马来酰胺酸共聚物(简称“烯马树脂”)。该合成路线可以在不使用溶剂的条件下直接得到水溶性烯马树脂固体微球，不仅反应过程绿色环保，更重要的是该路线克服了传统甲醛系胶黏剂只能先合成含水胶液的缺点，可以直接得到固体胶粉，便于长途运输。
与脲醛树脂胶黏剂不同，烯马树脂胶黏剂所含酰胺酸基团在常温和较宽pH范围内都具有良好的稳定性，可以长期保存。根据我们前期的研究结果，在高温条件下，烯马树脂的酰胺酸基团会发生两种路径的反应(图1)：在密闭环境中发生酰亚胺化反应，生成疏水性的酰亚胺基团；而在开放体系中发生脱氨反应，生成反应性的酸酐基团。人造板的热压工艺中，树脂与木质基材在压力的作用下构成了“半封闭”的反应环境，能够使烯马树脂同时发生上述两种反应，生成马来酸酐和马来酰亚胺结构。马来酸酐结构能够进一步与木质基材中的羟基发生酯化反应形成大量的交联键，赋予人造板较高的内胶合强度；刚性疏水的马来酰亚胺结构能够在提高人造板的力学强度的同时，赋予其良好的耐水性。
图1 烯马树脂的粘接机理
以烯马树脂为胶黏剂，成功制备了3种不同基材的人造板，并探究了热压时间、热压压力、烯马树脂添加量等条件对于人造板各项性能指标的影响(图2)。
图2 (a) 烯马树脂纤维板的性能; (b) 烯马树脂刨花板的性能; (c) 热压温度对胶合板性能的影响; (d) 热压压力对胶合板性能的影响.
结果表明，烯马树脂的氨解制备过程高效迅速，热稳定性良好，并且烯马树脂中未检出游离甲醛、苯、甲苯和二甲苯等挥发性有机物，总挥发性有机物含量远小于国标的要求值，以其为原料制备出的纤维板、刨花版和胶合板各项性能指标均满足国标要求，展现出替代传统脲醛树脂的巨大潜力。
本文为“资源生态高分子”专题特约稿件，上述工作即将以研究论文形式在《高分子学报》2025年第5期印刷出版。论文第一作者为北京化工大学博士生周江山，通信联系人为赵长稳、杨万泰。
引用本文：
周江山, 刘恺元, 邵军强, 赵长稳, 陈冬, 杨万泰 周江山, 刘恺元, 邵军强, 赵长稳, 陈冬, 杨万泰
烯马树脂无醛胶黏剂：新材料、新化学、高性能.
高分子学报, 2025, 56(5), 778-788
Zhou, J. S.; Liu, K. Y.; Shao, J. Q.; Zhao, C. W.; Chen, D.; Yang, W. T.
Formaldehyde-free olefin-maleamic acid resin adhesives: new materials, new chemistry, high performance.
Acta Polymerica Sinica, 2025,56(5), 778-788
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