天然粘合剂具有原料易得、成本低廉及工艺简单等优势，但存在胶合强度低、耐水性差及产品质量不稳定等缺陷，其性能易受原料产地、季节及气候等环境因素影响。相较而言，合成粘合剂展现出卓越的粘结强度、耐水性及耐化学性，综合性能显著提升，可在严苛环境中稳定应用。然而，传统合成粘合剂的生产工艺复杂且能耗高，不仅加剧环境负荷，更制约了材料的可持续性与循环利用潜力。因此开发一种兼具胶合性能、耐候性、可持续性且制备工艺简单的生物质粘合剂成为研究热点。

  2026年3月13日，西南林业大学杜官本教授、杨龙研究员团队在《Advanced Functional Materials》发表题为 “Cellulose-Tannin-Glycerol (CTG): A Biomass-Based, Recyclable, and High-Performance Adhesive via Water-Regulated Cohesion” 的研究。该研究以纤维素、单宁、甘油及其衍生物为原料，通过优化粘合剂组分比例实现自由水与结合水的有效调控，成功开发出全生物质基CTG粘合剂。该材料兼具卓越粘接性能、耐溶剂性、抗老化能力、可回收性及生物降解性，有效突破了生物质粘合剂及传统合成树脂粘合剂在胶合性能与环保性方面的双重局限，为高性能可持续粘合剂的设计提供了新思路。

图1.水调控内聚力粘合力设计的CTG胶粘剂。（a）通过调整胶粘剂组分去除胶粘剂中的自由水分，从而增强其粘合力的示意图。（b）CTG 胶粘剂的简便制备过程及其可回收性。

  图1a主要展示了CTG粘合剂的设计思路，通过调控粘合剂的组分，实现了自由水的大量去除，大幅提升了粘合剂的内聚力，从而赋予其卓越粘接性能。图1b展示了CTG粘合剂的简便制备与循环回收利用过程，CTG粘合剂通过简单混合搅拌即可制备，固化后的CTG粘合剂可通过碱溶解、酸中和的简单方法实现回收再利用。

图2. CTG 胶粘剂粘接性能与极端环境耐受性。（a）异种基材搭接接头的粘接强度。（b）钢、铜、铝、木、竹及玻璃基材的应力?应变曲线。（c）室温固化3天、10天、1年后不同基材粘接强度，（d）吹风机加速固化 20min 后的粘接强度.(e)钢试件在不同溶剂中浸泡30天后的强度.（f）粘接钢接头拉动汽车的试验截图.（g）与已报道生物质基、石油基胶粘剂的粘接强度对比。

  如图2所示，研究人员系统探究了CTG粘合剂对不同基材的胶合性能、固化条件以及环境耐受性并与已报道的部分粘合剂进行了性能对比。试验结果表明，CTG粘合剂可在室温固化、同样可以加热加速固化。CTG粘合剂对钢的最大胶合强度可超过40 MPa，并展现出优异的极端环境耐受性。

图3. CTG 胶粘剂表征分析。（a）CT胶粘剂固化后的原子力显微镜（AFM）弹性模量图。(b)CTG 胶粘剂固化后的AFM弹性模量图，(c-d)CT与CTG的二维红外同步、异步光谱.(e)CT与CTG的二维拉曼光谱.（f）CTG粘接机理示意图。

  如图3所示，CTG粘合剂的高性能源于其独特的调控策略与多尺度协同机制。AFM表征证实， CTG粘合剂模量显著高于CT粘合剂，表明其固化后具备更坚固且具有更高的结构稳定性；二维红外光谱揭示体系内氢键网络与共价键形成协同增强效应，二维拉曼光谱进一步证实多重作用力处于最优状态；粘接机理示意图阐明，CTG通过机械互锁、配位键、物理吸附及氢键的多重协同作用实现不同基材的高强度粘接。

图4.粘合剂的自由水与结合水含量变化及理论计算。（a）CT与CTG胶粘剂的黏度对比。(b)CT与CTG的低场核磁共振曲线。（c）CT与CTG的T₂与τ_c值(d) IMG模拟对CT和CTG胶粘剂样本的相互作用分析(e)CT与CTG 的分子间相互作用分解。（f）CTG 在基材表面浸润?排水?粘接过程示意图。

  图4结果表明，经过优化后的CTG粘合剂的黏度大幅升高，到CT粘合剂的548倍，低场核磁表征进一步证实其结合水含量显著增加。理论计算结果表明，CTG分子间的静电作用、范德华力及氢键等作用协同增强，总相互作用能更高。

图5. CTG胶粘剂的可回收性、降解性与生命周期评估（LCA）。（a）CTG通过碱溶解、酸中和的回收流程，（b）CTG多次循环后的胶合强度。（c）CTG胶粘剂的抑菌圈照片。（d）固化CTG降解过程的监测。（e）CTG与传统胶粘剂的LCA对比。

  图5系统评价了CTG粘合剂的可持续性：其具备优异的可回收性，首次回收后强度保持率约为原强度的45%，但随循环次数增加而逐渐衰减；抗菌实验显示，CTG对金黄色葡萄球菌具有显著抑制能力；生物降解性测试证实其可完全降解，且降解产物对植物生长无显著影响；生命周期评估（LCA）进一步表明，相较于主流石油基粘合剂，CTG在全生命周期中展现出显著的环境友好性优势。

  本研究创新性地以农、林、渔业生物质为原料，通过精准调控胶粘剂内部自由水与结合水的比例，实现了对内聚力的优化控制，成功开发出一种全生物质基CTG胶粘剂。该胶粘剂突破性地克服了传统生物质粘合剂强度低、耐水性差以及石油基粘合剂难降解、难回收的瓶颈，集成了室温/加热双固化模式、多基材粘接适配性、高强粘接性能、多环境耐受性、pH调控可回收性及完全生物降解性等多重优势。其性能媲美甚至超越传统石油基胶粘剂，同时具备原料可替代、成本低、环境友好等显著特点，为开发兼具高性能与可持续性的绿色胶粘剂提供了全新的设计策略和重要的工业化潜力。

  原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202532068