高含水率狀態(tài)下樺木與異氰酸酯的膠接化學反應歷程

韋雙穎1，2，3，李存魯2，王砥1，2，顧繼友1，2，曹軍3*

（1. 東北林業(yè)大學 生物質(zhì)材料科學與技術教育部重點實驗室，黑龍江 哈爾濱 150040；2. 東北林業(yè)大學 材料科學與工程學院，黑龍江 哈爾濱 150040；3. 東北林業(yè)大學 機械工程博士后流動站，黑龍江 哈爾濱 150040）

　　摘 要：對濕固化異氰酸酯膠黏劑粘接高含水率樺木的膠接機理進行系統(tǒng)研究。利用計算化學方法這一嶄新的手段，采用Material Studio軟件中DMol3模塊，采用基于密度泛函理論的量子化學程序，通過模擬膠接體系中異氰酸酯基團（NCO）與自由水（H2O）及樺木中不同化學環(huán)境羥基（-OH）的反應歷程，搜索反應的過渡態(tài)，計算反應活化能以及反應總能量，判定反應進行的難易以及先后次序。研究結果表明膠接體系中-NCO基團與自由水反應的活化能與-NCO基團與纖維素中-OH的反應活化能相接近，反應存在競爭關系。膠接體系中-NCO與纖維素上-OH相對來說較容易反應，且反應進行的順序是C6 >C3 >C1 >C2，均為放熱反應；與木質(zhì)素上-OH不容易反應，反應進行的順序是紫丁香基丙烷（Lig-S）>愈創(chuàng)木基丙烷（Lig-G）>對羥苯基丙烷（Lig-H），其中羥基與Lig-S和Lig-G的反應是放熱反應，與Lig-H的反應是吸熱反應。

　　關鍵詞：高含水率；密度泛函理論；異氰酸酯基團；膠接機理

　　中圖分類號：TQ35 文獻標識碼：A 文章編號：0253-2417（2014）01-0031-06