Den 8 augusti 2023 rapporterade en snabb publicering i tidskriften Nature de senaste forskningsrönen av professor Shuai Lis team från College of Material Engineering vid Fujian Agriculture and Forestry University. Teamet har framgångsrikt övervunnit de tekniska utmaningarna med traditionella ligninbaserade trälim, inklusive komplexa beredningsprocesser, höga kostnader och dålig prestanda. De har använt högaktivt lignin för att utveckla ett nytt grönt ligninbaserat trälim med utmärkta bindningsegenskaper, vilket visar sig vara ett idealiskt alternativ till petrokemiskt baserade bulklim.
Konstruerade träkompositer, såsom spånskivor, används i stor utsträckning inom olika områden, inklusive konstruktion och inredning. Kinas årliga produktion av konstruerat trä överstiger 300 miljoner kubikmeter, rankad först i världen. För närvarande är de vanligen använda limmen för dessa träkompositer urea-formaldehyd- och fenol-formaldehydhartser, som i första hand är beroende av petrokemiska resurser och ofta lider av formaldehydemissioner. För att minska beroendet av fossila resurser har industrin riktat sin uppmärksamhet mot att använda lignin från förnybar lignocellulosabiomassa som ett partiellt substitut för fenol, vilket leder till utvecklingen av lignin-fenol-formaldehydhartser. Industriellt lignin uppvisar emellertid kraftig kondensation och låg reaktivitet under separationsprocessen, vilket resulterar i lim med sämre bindningsförmåga, mörkare färg, högre kostnad och en oförmåga att helt övervinna formaldehydemissioner. Följaktligen finns det ett växande intresse i de akademiska och industriella samhällena för att utveckla billiga, högpresterande och giftfria trälim med hjälp av gröna och koldioxidsnåla biomaterial.
Inspirerad av lignins förmåga att binda cellulosa och hemicellulosa i lignocellulosabiomassa på ett limliknande sätt, extraherade professor Shuai Li och hans team högaktivt lignin från trä- och jordbruksrester för att skapa ett nytt grönt ligninbaserat trälim. Med detta lim producerade de framgångsrikt högkvalitativ plywood inom ett brett temperaturområde på 100 till 190 grader Celsius, vilket erbjuder fördelar som grön syntes, enkel bearbetning, utmärkt prestanda och låg kostnad.
Mikroskopisk gränssnittskarakterisering avslöjade att vidhäftningsmekanismen för det ligninbaserade trälimmet i första hand involverar ligninmjukning och penetrering och fyllning av uppmjukat lignin i intercellulära utrymmen såsom kärl. Med hjälp av tekniker som tvådimensionell kärnmagnetisk resonans och mikro-infraröd spektroskopi fann man att ligninet i limmet genomgår in-situ självtvärbindning och bildar tvärbindningar med naturligt lignin i växtcellväggar. Sammantaget uppnår det ligninbaserade limmet både fysisk och kemisk bindning vid gränssnittet, vilket möjliggör en effektiv produktion av gröna träprodukter med låg kolhalt.
Denna utökade artikel ger en mer detaljerad och akademisk beskrivning av utvecklingen av det nya ligninbaserade trälimmet. Forskningen som utförs av professor Shuai Lis team ger värdefulla insikter i beredningsmetoden och bindningsmekanismen för detta gröna lim. Det banar väg för applicering av ligninbaserade trälim i den tekniska träindustrin. Resultaten har ett betydande akademiskt värde och praktiska tillämpningsmöjligheter, vilket bidrar till utvecklingen av ligninbaserad limteknologi och förverkligandet av mål för hållbar utveckling.