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随着人造板产量的不断提高,带动胶黏剂用量与品种日益增加。单宁是天然多酚物质,具有取代苯酚制作木材胶黏剂的基本条件和巨大潜力,是实现绿色可持续发展生物质胶黏剂开发与利用的重要突破口。本文针对凝缩类单宁胶黏剂交联程度低,导致耐水和物理力学性能差,通过纤维素纳米纤丝(Cellulose nanofibrils,CNF)接枝超支化聚酰胺(Hyperbranched Polyamides,HBPA)对单宁胶黏剂进行改性,增强单宁胶黏剂的交联程度,改善单宁胶黏剂的力学和耐水性能。首先利用高碘酸钠氧化CNF,探讨了氧化工艺,再利用席夫碱反应,在纤维素纳米纤丝表面接枝官能团密度高,易溶解和含大量端氨基的HBPA对CNF进行改性,提高单宁的交联程度,改善单宁胶黏剂的耐水性和力学性能。采用仪器手段表征接枝前后CNF的结构与性能变化;对单宁胶粘度、pH、凝胶时间的影响,并压制三层杨木胶合板探究接枝改性CNF对胶合强度的影响。最后利用胶层溶解性、固体核磁和红外光谱探究HBPA与单宁之间的交联反应,阐明交联机理,为单宁胶黏剂的改性奠定理论基础。主要内容如下:(1)利用高碘酸钠选择性氧化纤维素纳米纤丝,考查了氧化温度、氧化时间、pH、高碘酸钠与CNF质量比等四个因素对氧化的影响,并通过醛基滴定确定最优氧化工艺,CNF氧化后分别接枝了由丁二酸酐和二乙烯三胺得到的脂肪族超支化聚酰胺(AlHBPA)和由邻苯二甲酸酐和二乙烯三胺得到的芳香族超支化聚酰胺(ArHBPA),然后通过ATR-FTIR、XPS、XRD、TG、DSC等手段,表征纤维素纳米纤丝氧化和接枝产物的官能团变化、结晶性以及热性能变化。结果表明:最佳氧化工艺为高碘酸钠与CNF质量比1:1,pH=5,在水浴50℃反应3h。氧化之后ATR-FTIR出现醛基的特征峰,XPS C1s分峰中C2面积减少,说明C-O数量减少,证明羟基被氧化成醛基。基于席夫碱反应,在纤维素纳米纤丝表面接枝官能团密度高,易溶解和含大量端氨基的超支化聚酰胺,ATR-FTIR谱中醛基的特征峰消失,出现了亚胺的特征峰,并且XPS出现了N1s的特征峰,N1s分峰中出现C=N的峰,说明HBPA成功接枝到CNF上。TGA和XRD表明接枝前后的纤维素纳米纤丝的热稳定性和结晶度出现不同程度的下降,原因是由于纳米纤维素纤丝的表面受到氧化的影响。(2)利用CNF接枝超支化聚酰胺(CNF-g-HBPA)改性单宁胶并压制胶合板,探讨CNF-g-HBPA对改性单宁胶黏剂pH、粘度和凝胶时间等物理性能的影响,并压制三层胶合板,研究CNF-g-HBPA对胶合板胶合强度和耐水性能的影响。对单宁胶黏剂的影响结果表明:相比未接枝的CNF,CNF-g-HBPA的单宁胶的黏度增加较缓慢,但随添加量变化呈线性增加,黏度增加到900mPa·s左右;pH也缓慢增加,从4.98增加到5.45,但添加改性CNF对凝胶时间影响不大。CNF-g-HBPA能显著提高单宁胶合板的胶合强度和耐水性,具体结果:添加2%CNF-g-ArHBPA胶合强度显著提升,且接枝芳香族超支化聚酰胺CNF优于脂肪族超支化聚酰胺,能达到国家Ⅱ类板水平。(3)通过模拟单宁胶黏剂的固化条件获得胶层固化物,测试固化物在水中的溶解性能评价胶层耐水性和交联性能,并利用红外和固体核磁探究HBPA与单宁反应过程中官能团变化。溶解性能表明:添加CNF-g-HBPA后胶层耐水性显著提高,表明超支化聚酰胺可以提高单宁胶黏剂的交联程度。添加1%CNF接枝超支化脂肪族聚酰胺(CNF-g-AlHBPA)耐水性最好,而添加2%CNF接枝超支化芳香族聚酰胺(CNF-g-ArHBPA)胶层耐水性最好,其中ArHBPA缩聚温度150℃,物料比1:1,与胶合强度结果一致。FTIR显示单宁和超支化聚酰胺之间发生反应,可能引起杂环开环和间位取代。核磁证明B环部分酚羟基转化为NH2,可能发生酚环多胺化,杂环开环以及通过在类黄酮单元之间形成-N=桥的交联反应。