Химики из Китая использовали отход деревообрабатывающей промышленности — полисахарид ксилан — для получения клея, способного многократно переходить из жидкой формы в твердую и обратно. Он хорошо и быстро склеивал деревянные поверхности, но плохо работал для металлических поверхностей и растворялся в воде. Исследование опубликовано в Nature Sustainability.
Химическая промышленность производит клеи из продуктов нефтепереработки. Например, поливинилацетатный (ПВА) клей получают полимеризацией винилацетата. Сам винилацетат — из этилена. А этилен — из нефти. Большинство этих клеев нельзя использовать повторно и методов их переработки не существует. Поэтому химики ищут более экологичные клеи на основе возобновляемых ресурсов.
Химики под руководством Жао Цзюня (Rao Jun) и Пэн Фэня (Peng Feng) получили клей из полисахарида ксилана. По строению этот полисахарид близок к целлюлозе и содержится в клеточных стенках растений. Чтобы получить из него клей, ученые сначала обработали его раствором периодата натрия, а потом — раствором борогидрида натрия.
Полученный полимер исследователи использовали для склеивания разных материалов. Они наносили клей на образец с помощью клеевого пистолета, разогретого до 105 градусов Цельсия, а затем прислоняли его ко второму образцу материала, при этом время склеивания составляло не более 10 минут. Лучше всего склеилась древесина черного ореха — в этом случае клей из ксилана не уступил классической эпоксидной смоле, а сила адгезии составила около 30 мегапаскалей. Кроме того, клей из ксилана выдерживал многократное повторное нагревание и склеивание без потери своих адгезионных свойств.
Далее, так как клей работал лучше всего для древесины, химики решили испытать его в приготовлении фанеры. Они сделали лист фанеры из трех слоев древесины черного ореха, и протестировали его механические свойства. Они оказались близки к свойствам фанеры, склеенной с помощью фенолформальдегидной смолы.
Хотя в некоторых случаях клей работал очень хорошо, авторы статьи отметили несколько недостатков. Во-первых, он легко растворяется в воде, и поэтому не подходит для склеивания во влажных условиях. Во-вторых, он хорошо склеивает только материалы с полярной поверхностью, поскольку склеивание происходит за счет образования водородных связей.
Ранее мы рассказывали о том, как химики научились перерабатывать эпоксидную смолу, и о том, как прочность древесины можно увеличить в 23 раза.