胡敏素在绿色木材改性中的应用研究

大力开发可再生资源以替代传统不可再生资源，已经成为目前的研究热点。木材作为一种天然可再生资源，具有轻质高强、调湿、碳储存量大等特点，一直是生产生活中不可或缺的材料。在应用中，为提高木制产品的耐久性，往往需要对木材进行物理化学处理。通过改性处理，可降低木材的吸湿（水）性，进而减少水分造成的尺寸变化以及腐朽。在大力开发可再生资源的同时，木材改性技术的绿色环保同样不可忽视，否则会导致木质材料可再生性的降低或丧失。

木材糠醇改性是一种环保性能优良的改性方法，因为糠醇来源于糠醛的氢化作用，而糠醛主要源于稻壳、甘蔗渣和玉米棒等农作物废弃物。与糠醇类似，胡敏素也是一种生物质资源，来源于碳水化合物降解，是由富含醛基、酮基和羟基的呋喃化合物组成大分子有机物。因此，胡敏素在木材改性方面也具有一定应用潜力。

为此，法国尼斯化学研究所Nathanael Guigo团队探索了胡敏素浸渍处理木材的可行性，并与糠醇改性木材进行对比，发现胡敏素浸渍改性与糠醇改性相当，能够赋予木材较好的尺寸稳定性、耐水性以及一定的力学性能，且在燃烧性能方面优于糠醇改性。相关成果以“Humin based resin for wood modification and property improvement”为题发表在Green Chemistry期刊上。

胡敏素改性和糠醇改性木材化学信息对比

研究者将胡敏素进行处理，获得含量为45%的胡敏素水相树脂。通过NMR等分析表明制备的胡敏素树脂含有大量的醛基。而红外分析表明，胡敏素在木材内的反应与糠醇类似，均发生了呋喃环开环聚合反应。

改性木材CLSM图像：A为空白，C为糠醇改性木材，E为胡敏素改性木材。激发波长为488 nm，图像面积为246 × 246 μm。

通过CLSM可获得样品中糠醇和胡敏素树脂的分布信息。胡敏素改性的WPG与糠醇改性类似，但胡敏素树脂在木材细胞壁中的信号较弱，这主要是因为胡敏素树脂中含有大量的低聚物，难以渗透到细胞壁。而在细胞腔和胞间层等部位，胡敏素树脂含量较高。

锥形量热仪对木材燃烧性能测试

与糠醇改性相当，胡敏素树脂浸渍改性木材的ASE、耐水性均有较好的表现。值得注意的是，胡敏素改性木材的燃烧性能优于糠醇改性，主要表现在较长的点火时间、较低的热释放速率和较低的CO释放量。

改性木材热释放速率和总热释放量曲线