Une nouvelle colle chaude à base de bio dérivée d'un sous-produit de l'industrie de la pâte de bois bat des résines époxy traditionnelles et des colles commerciales à chaud en termes de performances adhésives.
Des chercheurs de l'Université forestière de Pékin ont développé un adhésif à chaud dérivé du xylane – un sucre complexe trouvé dans les parois des cellules végétales – qui peuvent être appliquées dans un état fondu et réutilisées plus de 10 fois sans aucune perte de sa force d'origine.
La stratégie de synthèse a été signalée dans Durabilité naturelle.
Les adhésifs ne sont pas seulement des matériaux de liaison, ils sont l'épine dorsale de la fabrication industrielle dans des secteurs comme l'emballage, la construction et l'électronique. Ils sont souvent divisés en groupes – adhésifs à base de solvant, adhésifs réactifs et adhésifs à chaud (HMAS) – basés sur la façon dont ils guérissent (sec ou durcissent).
Malheureusement, la plupart des adhésifs de qualité industrielle disponibles sur le marché sont extraits des produits à base de pétrole, ce qui peut avoir un impact négatif sur la santé humaine et environnementale.
Bien qu'ils soient dérivés des combustibles fossiles, le HMAS a été préféré à d'autres adhésifs potentiellement toxiques depuis leur introduction dans les années 1950. Ils sont principalement composés de quatre ingrédients clés: les polymères, qui fournissent une résistance et un contrôle de contrôle; les résines, qui améliorent l'adhésion à diverses surfaces; les cires, qui améliorent la vitesse de durcissement et la résistance à la chaleur; et les additifs, qui contribuent à stimuler la stabilité et à prolonger la durée de conservation.
Étant sans solvant et solide à température ambiante, le HMAS doit être fondu avant utilisation. Une fois appliqués et refroidis, ils forment rapidement des liaisons – édifiant d'excellentes performances mécaniques sans libérer des composés organiques volatils nocifs (COV).
Le monde évoluant vers des options plus durables, les chercheurs ont été à la recherche d'adhésifs non performants et non toxiques dérivés des ressources renouvelables.
Plusieurs études se sont aventurées dans l'extraction d'adhésifs bio-basés à partir de sources naturelles comme la protéine de soja, l'amidon, la chitine, la cellulose et la lignine. Cependant, ils ont souffert de limitations telles que la faible force de liaison et le manque de réutilisabilité.
Pour synthétiser l'adhésif bio-performant à haute performance, les chercheurs ont provoqué du xylan4) solution. Cette étape oxydait sélectivement les groupes 2,3-hydroxyle de xylan dans des groupes aldéhyde tout en clivant les liaisons de carbone (C2 – C3) dans les unités d'anhydroxylose, résultant en du xylane dialdéhyde (DAX).
Après purification, la poudre Dax a été traitée avec une solution de phosphate de sodium monobasique, suivie d'un borohydride de sodium (NABH4), ce qui a réduit les groupes hydroxyle et a donné le produit final, dialcole xylan (RDAX).
Les chercheurs ont utilisé l'adhésif du xylan pour se lier à des copeaux de bois et ont constaté qu'il présentait une résistance au cisaillement – la capacité de maintenir l'adhésion lorsque la force est appliquée parallèle à l'articulation collée – jusqu'à environ 30 MPa, une valeur qui dépasse de nombreux HMA disponibles dans le commerce. L'adhésif à chaud à haute performance (XA) fonctionne également bien dans un froid extrême également, maintenant une forte adhérence même à –25 ° C.
Cette résistance à l'adhésion améliorée remonte à la formation d'une couche continue qui se verrouille mécaniquement avec le bois en pénétrant ses pores de navire. Au niveau moléculaire, une forte adhérence provient principalement de la liaison hydrogène et des forces de van der Waals entre l'adhésif et la surface du substrat.
Un adhésif biocompatible et réutilisable obtenu à partir d'un sous-produit de déchets renforce le changement vers une économie plus verte et plus circulaire.
