水溶性SMF共聚树脂木材胶粘剂的结构、反应与固化机理

Using renewable resources to produce new wood adhesive is a pressing problem in the field of Chinese wood industry. In this project, the hydrosoluble sucrose-melamine-formaldehyde (SMF) copolymer resins are synthesized by using environmental friendly and cheap sucrose with special structure. The chemical structure of the SMF copolymers is studied through the modern analysis methods such as FT-IR, 1H-NMR, 13C-NMR, 15N-NMR,COSY,HMQC,HMBC,NOESY,UPLC-QTOF and LC-MS. The synthesis mechanism of SMF copolymer resins is put forward after researching the effects of different formulas and synthesis conditions on the structure and properties of the SMF copolymer resins, and then verified through the dynamics methods. The structural changes of the SMF copolymer resins in the curing process are characterized by means of DSC, TG, CP/MAS13C-NMR,FT-IR and XRD, so the curing mechanism is explored and then verified through testing the physical and chemical properties. The purpose of this research is to provide theoretical support for developing the high performance, low-cost and environmental friendly SMF copolymer resins of wood adhesive and for utilizing sucrose and natural polysaccharides materials in high value-added.

利用可再生资源制备新型木材胶粘剂成为我国木材工业急待解决的问题。本项目利用结构特殊且价廉环保的蔗糖合成制备水溶性蔗糖-三聚氰胺-甲醛(SMF)共聚树脂，以FT-IR、1H-NMR、13C-NMR、15N-NMR、COSY、HMQC、HMBC、NOESY、UPLC-QTOF及LC-MS等分析手段对SMF共聚树脂结构进行分析，研究SMF共聚树脂的化学结构；通过探索不同配方及合成条件对SMF共聚树脂结构及性能的影响，提出SMF共聚树脂的合成机理，并以动力学的方法进行验证；以DSC、TG、CP/MAS13C-NMR、FT-IR及XRD等分析手段对SMF共聚树脂在固化过程中发生的结构变化进行表征，探讨固化机理，并通过检测理化指标进行验证；为开发出高性能、低成本的环保型SMF共聚树脂木材胶粘剂和高值利用蔗糖及自然界多糖类物质提供理论支持。

本项目旨在利用结构特殊且环境友好的蔗糖合成制备水溶性蔗糖-三聚氰胺-甲醛(SMF)共聚树脂并研究其结构、反应与固化机理。通过运用FT-IR、1H-NMR、13C-NMR等分析方法，本项目详细分析了SMF共聚树脂的化学结构，探索了不同配方及合成条件对SMF共聚树脂结构及性能的影响，建立并通过动力学的方法验证了SMF树脂的共聚合成机理。另外，本项目运用DSC、TG、CP/MAS13C-NMR、及FT-IR等分析手段，对SMF共聚树脂在固化过程中发生的结构变化进行了表征，建立了固化机理，并通过检测理化指标进行了验证。项目认为蔗糖的环状结构在树脂体系中仍然保留，故树脂具有较高的耐水性，可作为耐水型木材胶粘剂使用。这一发现为开发出高性能、低成本（相比MF树脂）的环保型SMF共聚树脂木材胶粘剂提供了理论支持。项目还研究了利用SMF树脂和桉树木材制备结构型定向刨花板（OSB）的方法。在SMF树脂的基础上，项目研究了麦芽糖-三聚氰胺-甲醛（MMF）树脂、葡萄糖-三聚氰胺-甲醛（GMF）树脂和淀粉水解糖-三聚氰胺-甲醛（AMF）树脂的相关性能，并用现代仪器设备进行了表征，为高值利用蔗糖及淀粉之类的自然界多糖物质提供了研究思路与方法。通过这个项目，本团队已发表研究论文11篇，申请或获得发明专利6项，获得研究成果2项，建立了1支相关研究的国际团队，培养硕士研究生9人，获得“广西工程技术研究中心”研发平台1个。