木质素是自然界中储量丰富的可再生芳香高分子，具有良好的木材胶黏剂开发潜力。然而，传统水性木质素胶黏剂通常需要较高固含量才能获得足够的胶合强度，导致胶液黏度升高、涂布和渗透困难；热压形成的大量刚性C?C缩合结构虽然有利于增强胶层，却容易造成脆性破坏。因此，如何在低固含量下同时实现良好的水相加工性、高胶合强度和高断裂韧性，是木质素胶黏剂研究面临的重要挑战。

  近期，华南理工大学轻工科学与工程学院、先进造纸与纸基材料全国重点实验室岳凤霞教授团队，以甘蔗渣为原料，利用半胱氨酸/乳酸/水体系，在分离木质素的同时引入氨基、羧基等极性基团并保留较多β?O?4醚键，制得半胱氨酸功能化木质素（LCL）；将其直接分散于水中，无需外源交联剂或固化剂，即可获得固含量仅为20 wt%的水性胶黏剂，在10³ s^-1剪切速率下黏度仅为1.96 mPa·s，具有良好的可喷涂性和可注射性（图1）。在190 ℃、1 MPa下热压8 min后，所得胶合板的干、湿态胶合强度分别达到4.01和3.36 MPa，6.25 cm²胶接面积可承载80 kg重物，脱粘功达到6.36 J（图2）；固化胶接接头断裂能进一步提高至11.06 kJ·m^-2，约为未引入半胱氨酸对照体系的8倍，胶合板甲醛释放量仅为0.05 mg·L^-1，达到欧盟E0标准。机制研究表明，水合状态下的氨基、羧基和羟基促进胶液在木材表面的润湿、铺展和孔隙渗透；热压过程中，利用分离过程中随木质素共沉淀的残余乳酸提供原位酸催化环境，促进长链酰胺连接和C?C缩合结构形成，其中刚性芳香骨架承担载荷，保留的β?O?4醚键及半胱氨酸衍生脂肪族链段促进应力传递与能量耗散，从而实现由水相界面初黏附向热压内聚强化的连续演变（图3）。所得胶合板在-196～190 ℃以及湿热、沸水、酸碱、盐水和乙醇等苛刻的极端环境中仍保持稳定良好胶接性能。

  2026年9月23日，该成果以“Aqueous Lignin Adhesive for High-Performance Wood Bonding”为题发表于《Science Advances》（Sci. Adv. 2026, 12, eaee5160）。论文第一作者为华南理工大学博士研究生周鑫，通讯作者为岳凤霞教授。

图1. 水性L-半胱氨酸木质素（LCL）胶黏剂的设计理念、性能优势及应用环境

图2. 胶合板的胶合强度、承载能力与脱粘行为

图3. Aq-LCL由水相界面黏附向热压内聚强化演变的胶接机制

  该工作突破了水性木质素胶黏剂加工性、强度与韧性难以兼顾的瓶颈，为木质素优先型生物炼制中的木质素高值利用提供了新路径。

  该团队围绕半胱氨酸对木质素的结构保护机制，构建了绿色共溶剂分离体系并拓展至组分多方向功能化应用，逐步形成了木质纤维全组分利用的完整研究体系（Green Chem., 2021, 23, 5106、Global Challenges, 2022, 6, 2100130、 Chem. Eng. J., 2024, 497, 154340、Ind. Crops Prod., 2024, 222, 120026；ACS Sustain. Chem. Eng., 2025, 13, 4560；Carbohydr. Polym., 2026, 379, 124997）。

  原文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aee5160