木材膠粘劑功能化改良及其固化機(jī)制-西南林業(yè)大學(xué)

PAGEPAGE12019年度云南省科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)（自然科學(xué)獎(jiǎng)）提名項(xiàng)目公示項(xiàng)目一：(一)項(xiàng)目基本情況提名者云南省教育廳項(xiàng)目名稱(chēng)木材膠粘劑功能化改良及其固化機(jī)制主要完成人及所在單位高偉（西南林業(yè)大學(xué)），李建章（北京林業(yè)大學(xué)），雷洪（西南林業(yè)大學(xué)），張偉（北京林業(yè)大學(xué)）專(zhuān)業(yè)（學(xué)科）評(píng)審委員會(huì)學(xué)科分類(lèi)名稱(chēng)1木材加工與人造板工藝學(xué)代碼22055502代碼3代碼所屬?lài)?guó)民經(jīng)濟(jì)行業(yè)A.農(nóng)、林、牧、漁業(yè)任務(wù)來(lái)源國(guó)家自然科學(xué)基金教育部科學(xué)研究重點(diǎn)項(xiàng)目國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目子課題具體計(jì)劃、基金的名稱(chēng)和編號(hào)：1.國(guó)家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目“納米氧化銅/酚醛樹(shù)脂復(fù)合體系制備及應(yīng)用基礎(chǔ)研究”（31100423）2.國(guó)家科技支撐計(jì)劃課題“多元共聚快速固化木材膠粘劑制造關(guān)鍵技術(shù)研究與示范”（2015BAD14B03）3.國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目專(zhuān)題“無(wú)毒抗流失硼基木材防腐劑制造技術(shù)”（2006BAD18B0901）4.教育部科學(xué)研究重點(diǎn)項(xiàng)目“五硼酸銨改性制備防腐低醛型脲醛樹(shù)脂膠粘劑及應(yīng)用研究”（212163）已呈交的科技報(bào)告編號(hào)：項(xiàng)目起止時(shí)間起始： 2006年6月1日完成： 2016年4月20日

(二)項(xiàng)目簡(jiǎn)介木材膠粘劑是決定木質(zhì)人造板及其家具地板產(chǎn)品性能的最核心要素之一，對(duì)其進(jìn)行功能化改良是提升人造板綜合品質(zhì)、賦予人造板特殊性能、進(jìn)而促進(jìn)人造板產(chǎn)業(yè)升級(jí)的最有效途徑。盡管木材膠粘劑經(jīng)過(guò)幾十年研究，已經(jīng)形成了較為系統(tǒng)的理論和實(shí)踐體系，但由于木材引入后組分復(fù)雜、膠接性能與目標(biāo)功能通常發(fā)生矛盾等因素，對(duì)于改性劑和膠粘劑主體的反應(yīng)機(jī)理、改性體系固化歷程及膠接力形成的動(dòng)態(tài)機(jī)制等科學(xué)問(wèn)題，一直是世界性理論難題。該項(xiàng)目在國(guó)家自然科學(xué)基金等課題資助下，基于固化動(dòng)力學(xué)Arrhenius理論，從有機(jī)化學(xué)、材料力學(xué)和微生物學(xué)等角度，深入研究了脲醛樹(shù)脂（UF）和酚醛樹(shù)脂（PF）膠粘劑低毒降醛、快速固化、防腐抗菌等系列功能提升及其固化機(jī)制，形成了以“固化分界及加速-本體降醛-協(xié)同賦能”為核心的功能化改良理論，豐富和發(fā)展了木材膠粘劑改性理論體系。重要科學(xué)發(fā)現(xiàn)如下：2、首次發(fā)現(xiàn)“PF膠粘劑/防腐劑/木材”復(fù)合體系固化反應(yīng)速率分界點(diǎn)，解析了改性體系的分子架構(gòu)和快速固化機(jī)制?；?25℃的固化反應(yīng)速率分界點(diǎn)，分別建立PF膠粘劑/防腐劑/木材復(fù)合體系高低溫區(qū)固化動(dòng)力學(xué)理論模型，開(kāi)創(chuàng)了最接近真實(shí)熱壓條件下研究木材膠粘劑固化歷程的基礎(chǔ)理論與方法；解析了銅化合物、脫甲基化木質(zhì)素、金屬催化劑促進(jìn)PF膠粘劑固化反應(yīng)的機(jī)制及其復(fù)合體系的分子架構(gòu)。2、首次發(fā)現(xiàn)uron樹(shù)脂、五硼酸銨的“本體降醛”機(jī)制。Uron樹(shù)脂環(huán)狀結(jié)構(gòu)中的羥甲基與高摩爾比（甲醛/尿素）UF膠粘劑中的游離甲醛發(fā)生醚化反應(yīng)而降低膠接制品甲醛釋放量；五硼酸銨在熱壓時(shí)分解產(chǎn)生游離氨與UF膠粘劑中的游離甲醛反應(yīng)生成六次甲基四胺，產(chǎn)生降醛作用；發(fā)現(xiàn)了陳化時(shí)間與UF膠粘劑制備膠合板濕強(qiáng)度之間的關(guān)聯(lián)機(jī)制。3、首次發(fā)現(xiàn)硼銅化合物和單寧-尿素共縮聚改性對(duì)酚醛樹(shù)脂膠粘劑分別產(chǎn)生“協(xié)同賦能”效應(yīng)。五硼酸銨和納米氧化銅在促進(jìn)PF膠粘劑固化、保證定向結(jié)構(gòu)刨花板力學(xué)性能的前提下，賦予其膠接制品顯著的抗白蟻與防腐性能；闡明了苯酚/單寧/尿素/甲醛的共縮聚原理，發(fā)現(xiàn)了單寧-尿素共縮聚改性提高酚醛樹(shù)脂力學(xué)強(qiáng)度和降低甲醛釋放的作用機(jī)制。該項(xiàng)目首次提出“固化分界及加速-本體降醛-協(xié)同賦能”學(xué)術(shù)觀點(diǎn)并得到證實(shí)，推動(dòng)了木材膠粘劑改性理論體系的深入與發(fā)展。20篇核心SCI論文發(fā)表在《InternationalJournalofAdhesionandAdhesives》《TheJournalofAdhesion》等本領(lǐng)域國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊上。SCI他引117次。1人入選云南省中青年學(xué)術(shù)和技術(shù)帶頭人后備人才，1人獲國(guó)際木材保護(hù)研究組織RonCockroftAward獎(jiǎng)。(三)候選人對(duì)項(xiàng)目的貢獻(xiàn)情況1.高偉：對(duì)本項(xiàng)目“重要科學(xué)發(fā)現(xiàn)”中所列第1、2、3項(xiàng)科學(xué)發(fā)現(xiàn)做出了創(chuàng)造性貢獻(xiàn)，是第1、2、4、5、6、7篇代表性論文的作者。2.李建章：對(duì)本項(xiàng)目“重要科學(xué)發(fā)現(xiàn)”中所列第1、2項(xiàng)科學(xué)發(fā)現(xiàn)做出了創(chuàng)造性貢獻(xiàn)，是第1、4、6、8篇代表性論文的作者。3.雷洪：對(duì)本項(xiàng)目“重要科學(xué)發(fā)現(xiàn)”中所列第2項(xiàng)科學(xué)發(fā)現(xiàn)做出了創(chuàng)造性貢獻(xiàn)，是第3篇代表性論文的作者。4.張偉：對(duì)本項(xiàng)目“重要科學(xué)發(fā)現(xiàn)”中所列第2項(xiàng)科學(xué)發(fā)現(xiàn)做出了創(chuàng)造性貢獻(xiàn)，是第8篇代表性論文的作者。(四)代表性論文專(zhuān)著情況1. GaoWei,CaoJingzhen,andLiJianzhang,Effectofammoniumpentaborateonthecurekineticsofaqueousphenolformaldehyderesininthepresenceofwood[J].IranianPolymerJournal,2010.19(12):959-968.2. GaoWei,DuGuanben,andKamdemDonatienPascal,13CCP/MASNMRstudiesonthecuringcharacteristicsofphenolformaldehyderesininthepresenceofnanocupricoxideandsurfactants.II.EffectofCuOloadinglevels[J].PolymerComposites,2016.37(3):949-954.3. LeiHongandFrazierCharlesE.,Adynamicmechanicalanalysismethodforpredictingthecuringbehaviorofphenol-formaldehyderesinadhesive[J].JournalofAdhesionScienceandTechnology,2015.29(10):981-990.4. GaoWeiandLiJianzhang,InfluenceofuronresinsontheperformanceofUFresinsasadhesivesforplywood[J].Maderas.Cienciaytecnología,2012.14(1):3-12.5. GaoWei,DuGuanben,andKamdemDPascal,InfluenceofAmmoniumPentaborate(APB)onthePerformanceofUreaFormaldehyde(UF)AdhesivesforPlywood[J].TheJournalofAdhesion,2015.91(3):186-196.6. GaoWei,CaoJingzhen,andLiJianzhang,Somephysical,mechanicalpropertiesandtermiteresistanceofammoniumpentaborate-treatedstrandboard[J].WoodResearch,2010.55(3):61-72.7. GaoWeiandDuGuanben,Physico-mechanicalpropertiesofplywoodbondedbynanocupricoxide(CuO)modifiedPFresinsagainstsubterraneantermites[J].Maderas-CiencTecnol,2015.17(1):129-138.8. LiCheng,ZhangJizhi,YiZhao,YangHua,ZhaoBin,ZhangWei,andLiJianzhang,Preparationandcha