Пекинские учёные создали биоклей из ксилана, превзошедший коммерческие аналоги

Клеи применяются в упаковке, строительстве и электронике. По способу отверждения их разделяют на клеи на основе растворителей, реактивные и термоплавкие (HMA). Большинство промышленных клеев создаются из нефтепродуктов, что наносит вред окружающей среде и здоровью. Термоплавкие клеи, появившиеся в 1950-х годах, пользуются спросом из-за отсутствия токсичных растворителей. Они содержат полимеры, смолы, воски и добавки, которые обеспечивают прочность, скорость отверждения, адгезию и стабильность. HMA твёрды при комнатной температуре и перед использованием расплавляются, после нанесения клей быстро затвердевает, не выделяя вредных летучих веществ.

Ранее учёные испытывали клеи из возобновляемых материалов — соевого белка, крахмала, хитина, целлюлозы и лигнина, но сталкивались с низкой прочностью и невозможностью повторного использования. Для нового биоклея ксилан выделили из отходов вискозного производства, затем подвергли сублимационной сушке и обработке периодатом натрия, что превратило часть групп в альдегиды, образовав диальдегидный ксилан (DAX). После очистки порошок подвергли восстановлению с помощью одноосновного фосфата натрия и боргидрида натрия, получив диалкогольный ксилан (RDAX).

Тесты показали, что клей на основе ксилана обеспечивает прочность на сдвиг внахлест до 30 МПа, что превосходит показатели многих коммерческих термоклеев. Адгезия сохраняется при температурах до –25 °C. Прочность достигается за счёт образования непрерывного слоя, который проникает в поры древесины. На молекулярном уровне адгезия обеспечивается водородными связями и силами Ван-дер-Ваальса.

Биоклей, полученный из отходов, совместим с биосредой и допускает повторное применение, что поддерживает переход к цикличной и экологичной экономике.