Development and Characterization of Formaldehyde-free Particleboards using Detarium senegalense seed powder as an environmentally friendly Bio-binder.
本研究表明，西非大枣（Detarium senegalense）种子粉末可作为生产可持续颗粒板的一种有效的、不含甲醛的生物粘合剂，其中30%粘合剂含量的配方具有最理想的机械和物理性能。
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木质复合材料是现代建筑的常备材料，广泛应用于从厨房橱柜到地板的各个领域。传统上，这些材料是通过使用合成树脂将木屑或锯末粘合在一起制成的。其中最常见的胶粘剂依赖于一种被称为甲醛的化学物质。虽然甲醛在保持木材结合方面非常有效，但它是一种已知的致癌物，在板材安装完成后仍会持续释放挥发物，从而带来健康风险，并造成产品寿命结束时难以处理的环境危害。随着世界寻求摆脱基于化石燃料的材料和有毒化学品，科学家们正在寻找既安全、可再生，又能在无需使用严苛合成物的情况下将木材颗粒结合在一起的替代品。挑战在于寻找一种既丰富、廉价，又足够强大以在暴露于水分时仍能将木颗粒牢牢固定的天然物质。
在最近的一项研究中，研究人员探索了一个隐藏在一种名为 Detarium senegalense 的热带树木种子中的潜在解决方案。这种原产于非洲部分的树木产生的种子通常被加工以提取油脂。而用于提取油脂后的剩余粉末（通常会被丢弃）则含有天然的胶质、蛋白质和糖类。由 Sharda 大学的 Abubakar Sadiq Imam 及其同事领导的研究小组提出了一个简单的问题：这种未被充分利用的资源能否作为一种胶水来制造不含甲醛的颗粒板？他们着手测试这种被低估的资源是否可以取代有毒的合成树脂，从而将食品工业的副产品转化为建筑材料。
为了找到答案，研究人员将锯末与研磨后的种子粉末按不同比例混合。他们制作了三种不同类型的板材：一种种子粉末占混合物 10%，另一种占 20%，第三种则占 30%。他们采用了一种低能耗的方法，即使用液压机在室温下将混合物压紧，然后让其自然干燥，而不是使用高温或高压。在对板材进行测试之前，他们使用一种能够识别物质化学组成部分的分析技术对种子粉末本身进行了分析。分析证实，该粉末富含特定于天然蛋白质和植物糖类的化学基团。这些基团以具有粘性并能够形成键结而闻名，这表明该粉末具有作为粘合剂的正确化学特性。
物理测试的结果揭示了一个清晰的模式。使用最少种子粉末的板材（即 10% 的混合物）在放入水中时就会解体。这种胶水不足以在水分作用下将木颗粒牢牢固定在一起。然而，随着研究人员增加种子粉末的数量，板材变得明显更强韧且更具抗水性。含有 30% 种子粉末的板材表现最为成功。与其他组相比，它们吸收的水量最少，且形状保持得更好。这种性能的提升是因为更高比例的粉末更彻底地涂覆了锯末颗粒，填补了缝隙，创造了一个更紧密、更连续的结构，使水分难以渗透。
当团队测试板材能承受的重量时，结果反映了抗水性的发现情况。含有 30% 种子粉末的板材是最强的，能够承受最大的弯曲力。它们也最硬，意味着在压力下不易发生弯曲。研究人员使用一台功能强大的显微镜观察了破碎板材的内部，并准确发现了原因。在较弱的板材中，木颗粒之间存在巨大的间隙，胶水未能很好地覆盖它们。而在最强的板材中，种子粉末形成了一层坚实、连续的薄层，紧紧包裹住每一块锯末，创造出一种统一的材料。尽管 30% 的板材在胶水聚集的地方出现了一些细小的裂缝，但它们仍然远优于其他混合比例。
研究结论认为，Detarium senegalense 种子粉末是制造无毒合成胶替代品的、一种可行且可再生的选择。最佳性能出现在使用高浓度粉末的情况下，即占板材总重量的 30%。这种配方生产出的材料密度大、强度高，且比添加量较低的胶水版本具有显著更高的抗水性。然而，研究人员指出，即使是表现最好的板材仍会吸收相当数量的水分，这表明虽然种子粉末是一个充满希望的开端，但可能需要进一步的处理才能达到适用于所有建筑应用的完全防水水平。这项工作证明了热带农业的废弃物可以转化为有价值的、不含甲醛的建筑材料，为实现一个“无废弃物”的更可持续且循环的经济提供了路径。
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