木质素-苯酚-甲醛（LPF）树脂粘合剂通常是通过在碱性条件下使分离木质素（如牛皮纸木质素、苏打木质素或生物精炼木质素）和苯酚的混合物与甲醛发生反应而合成的。现有的商业木质素分子量较高，由于在从生物质中提取过程中会发生显著的缩合，因此空置的反应位点较少。与 UF 和 PF 树脂粘合剂相比，LPF 树脂粘合剂的粘度更高，颜色更深，需要更苛刻的固化条件，因此对胶合板制造商没有吸引力。对木质素进行额外的物理和化学处理可以改善这些问题，但会增加 LPF 树脂粘合剂的生产成本。LPF 树脂粘合剂在生产成本上无法与在木材粘合剂市场上占主导地位的 UF 树脂竞争，在性能上也无法与用于制备结构性木板的 PF 树脂竞争。因此，在生物精炼和胶合板制造业中，使用木质素生产工业适用的木材粘合剂仍然具有挑战性。解决这一问题不仅将促进绿色粘合剂的使用，还将促进有利可图的生物精炼计划的发展。在木质纤维素生物质中，木质素作为一种粘合剂，通过有效地将纤维素和半纤维素粘合在一起，为细胞壁提供强度。当在高温和/或酸性或碱性催化剂的作用下进行分离时，木质素可以缩合，在其单元之间形成单元间的 C-C 键。我们认为，木质素在高温下的缩合与木材粘合剂（如 PF 和 UF 树脂）在热压过程中的固化相似。受这种相似性的启发，我们推断没有缩合或缩合有限的木质素可直接用作木材粘合剂，在热压时可能会发生交联（图 1a）。

 
       图1. 不同木质素制备的粘合剂的粘合性能

       对于胶合板生产商来说，能效和生产力是至关重要的考虑因素。虽然通过提高热压温度和时间以及涂胶量可以逐步提高 FPL 粘合胶合板的强度（图 2a，b），但这些加工条件都需要耗费大量能源和时间。考虑到成本和工业适用性，进一步优化了 FPL 粘合剂的粘合性能。如图 2b 所示，当热压温度从 190 ℃ 降至 170 ℃ 时，热压时间为 2 分钟的 FPL 基胶合板的湿强度从 1.20 ± 0.05 MPa 降至 0.46 ± 0.05 MPa，但通过将热压时间从 2 分钟延长至 15 分钟，湿强度可从 0.46 ± 0.05 MPa 逐步提高至 1.00 ± 0.12 MPa，这表明延长热压时间可降低热压温度。添加硫酸作为交联催化剂可大大缩短热压时间，从 15 分钟缩短至 2 分钟，热压温度从 170 ℃ 降低至 100 ℃（图 2b，c），这与酸性催化剂可促进木质素缩合的普遍认知一致。因此，酸性固化条件有利于木质素在中等温度和/或短时间内自交联，从而节省了胶合板制造的时间和能源。

       
 
       图3. 木质素粘合剂制备的七层胶合板的机械性能

       

       图4. 用于粘合木材的木质素粘合剂的粘合机理

       木质素自交联的发生可以通过热压木质素中 C-C 键的增加得到证实，热压 FPL 木质素氢解产生的氢解产物单体产率降低、分子量增加以及热压 FPL 木质素中 C-C 含量增加和 C-O 含量降低（图 4a）都说明了这一点。此外，热压前后 FPL 的 HSQC 图谱对比显示，热压 FPL（如 G5 和 G6）的侧链，特别是芳香核的 H 信号减弱（图 4b、c），这意味着侧链和芳香核都参与了木质素粘合剂的交联。

       通过光学显微镜和成像傅立叶变换红外显微镜分析，可以观察到在三种不同的热压温度下（即 100、150 和 190 ℃）木质素粘合剂对容器的填充情况（图 4d、e）。由于 FPL 的流动性较低，在 100 ℃ 时容器的填充非常有限，但随着热压温度从 100 ℃ 升至 190 ℃，填充量有所增加（图 4d）。