2023년 8월 8일, 네이처(Nature) 저널에 푸젠 농업 임업 대학(Fujian Agriculture and Forestry University) 재료 공학 대학 Shuai Li 교수 팀의 최신 연구 결과가 신속하게 게재되었습니다. 이 팀은 복잡한 준비 과정, 높은 비용 및 열악한 성능을 포함하여 전통적인 리그닌 기반 목재 접착제의 기술적 문제를 성공적으로 극복했습니다. 그들은 고활성 리그닌을 활용하여 우수한 결합 특성을 가진 새로운 녹색 리그닌 기반 목재 접착제를 개발했으며, 이는 석유화학 기반 벌크 접착제에 대한 이상적인 대안으로 가능성을 보여줍니다.
파티클보드와 같은 공학목재 복합재료는 건축, 실내장식 등 다양한 분야에 널리 사용되고 있습니다. 중국의 가공 목재 연간 생산량은 3억 입방미터를 넘어 세계 1위를 차지했습니다. 현재 이러한 목재 복합재에 일반적으로 사용되는 접착제는 요소-포름알데히드 및 페놀-포름알데히드 수지이며, 이들은 주로 석유 화학 자원에 의존하고 종종 포름알데히드 배출 문제를 겪습니다. 화석 자원에 대한 의존도를 줄이기 위해 업계에서는 재생 가능한 리그노셀룰로스 바이오매스의 리그닌을 페놀의 부분 대체재로 활용하는 데 관심을 돌렸고 리그닌-페놀-포름알데히드 수지 개발로 이어졌습니다. 그러나 공업용 리그닌은 분리 과정에서 응결이 심하고 반응성이 낮아 접착제의 접착력이 떨어지고 색상이 짙어지고 가격이 비싸며 포름알데히드 배출을 완전히 극복하지 못하는 단점이 있다. 이에 따라 친환경 및 저탄소 바이오소재를 활용한 저비용, 고성능, 무독성 목재접착제 개발에 대한 학계 및 산업계의 관심이 높아지고 있다.
목질계 바이오매스에서 셀룰로오스와 헤미셀룰로오스를 접착제와 같은 방식으로 결합하는 리그닌의 능력에 영감을 받은 Shuai Li 교수와 그의 팀은 새로운 녹색 리그닌 기반 목재 접착제를 만들기 위해 목재 및 농업 잔류물에서 고활성 리그닌을 추출했습니다. 이 접착제로 섭씨 100~190도의 넓은 온도 범위에서 고품질 합판을 성공적으로 생산해 친환경 합성, 간단한 가공, 우수한 성능, 저렴한 비용 등의 장점을 제공했다.
미세한 경계면 특성화는 리그닌 기반 목재 접착제의 접착 메커니즘이 주로 리그닌 연화 및 연화 리그닌의 혈관과 같은 세포간 공간으로의 침투 및 충전을 포함한다는 것을 밝혔습니다. 2차원 핵 자기 공명 및 미세 적외선 분광법과 같은 기술을 사용하여 접착제의 리그닌이 제자리 자가 가교를 거치고 식물 세포벽에서 천연 리그닌과 가교를 형성한다는 것을 발견했습니다. 전반적으로 리그닌 기반 접착제는 인터페이스에서 물리적 및 화학적 결합을 모두 달성하여 친환경 저탄소 목재 제품의 효율적인 생산을 가능하게 합니다.
확장된 이 기사는 새로운 리그닌 기반 목재 접착제 개발에 대한 보다 상세하고 학술적인 설명을 제공합니다. Shuai Li 교수팀이 수행한 연구는 이 친환경 접착제의 준비 방법과 결합 메커니즘에 대한 귀중한 통찰력을 제공합니다. 그것은 공학 목재 산업에서 리그닌 기반 목재 접착제를 적용할 수 있는 길을 열어줍니다. 이번 연구 결과는 상당한 학술적 가치와 실용화 전망을 갖고 있어 리그닌 기반 점착 기술의 발전과 지속 가능한 발전 목표 실현에 기여하고 있다.