Ученые из Пекинского лесотехнического университета разработали новый биоразлагаемый клей-расплав, созданный из ксилана — побочного продукта целлюлозно-бумажной промышленности. Этот состав по своим клеящим свойствам превосходит традиционные эпоксидные смолы и коммерческие клеи-расплавы. Новый материал можно наносить в расплавленном состоянии и использовать повторно более десяти раз без потери первоначальной прочности.
Большинство промышленных клеев, представленных на рынке, производятся из нефтепродуктов, что может оказывать негативное воздействие на здоровье человека и окружающую среду. Хотя клеи-расплавы считаются более безопасными по сравнению с аналогами на основе растворителей, поскольку не выделяют летучих органических соединений, они все же производятся из ископаемого сырья. В связи с глобальным курсом на устойчивое развитие, исследователи активно ищут высокоэффективные и нетоксичные клеи из возобновляемых ресурсов.
Для синтеза нового клея ученые использовали ксилан, получаемый на предприятиях по производству вискозного волокна. В результате химической обработки порошка ксилана был получен конечный продукт — диалкогольксилан. Испытания показали, что прочность на сдвиг при склеивании древесных плит достигает 30 мегапаскалей, что превышает показатели многих коммерческих аналогов. Кроме того, клей сохраняет свои свойства даже при экстремально низких температурах до –25°C. Такая высокая адгезия достигается за счет механического сцепления с порами древесины и образования прочных молекулярных связей.
В ходе одного из экспериментов исследователи изготовили фанеру, склеив тонкие листы орехового дерева новым составом. Полученный трехслойный материал продемонстрировал характеристики, сопоставимые с изделиями, изготовленными с использованием фенолформальдегидных смол. При этом прочность соединения не снижалась даже после десяти циклов повторного использования.
Несмотря на впечатляющие результаты, у нового клея есть существенный недостаток — низкая водостойкость. При погружении в воду на один час клей растворяется, что приводит к расслоению склеенных материалов. По мнению экспертов, связующие свойства нового адгезива, особенно при работе с деревом, выглядят многообещающе, однако по показателям жизненного цикла и водостойкости он пока уступает уже представленным на рынке клеям.
Тем не менее, если технологию удастся усовершенствовать и внедрить в промышленном масштабе, она может стать революционной для производства фанеры. Это позволит отказаться от использования таких материалов, как фенол и формальдегид, которые уже много лет запрещены в других потребительских товарах. Результаты исследования были опубликованы в научном журнале Nature Sustainability.
