日常生活中使用的熱熔膠——從包裝封箱到家具制作，從醫(yī)用敷料到兒童玩具——可能含有重金屬催化劑殘留。這些潛在毒性物質(zhì)不僅危害健康，更阻礙了材料的循環(huán)利用。

近日，浙江大學(xué)朱蔚璞教授團隊在《Chemical Engineering Journal》發(fā)表了一項突破性研究：他們成功開發(fā)出一種全生物基、無催化劑聚酯熱熔膠（PESF），其粘結(jié)強度達(dá)到傳統(tǒng)石油基熱熔膠的2倍，并且完全不含重金屬殘留，真正實現(xiàn)了“綠色粘合”。

為何要“無催化劑”？

傳統(tǒng)聚酯合成普遍使用銻（Sb）等重金屬催化劑，這些物質(zhì)被國際癌癥研究機構(gòu)列為2B類潛在致癌物。在熱熔膠加熱施工過程中（通常超過150℃），重金屬離子更容易遷移析出，存在健康隱患。

浙大團隊采用了一種創(chuàng)新的 “自催化縮聚”策略：利用琥珀酸（SA）在聚合末端形成琥珀酸酐并自行揮發(fā)的特性，自動調(diào)節(jié)體系酸堿平衡，從而在不外加催化劑的條件下實現(xiàn)高分子量聚酯的合成。

核心原料：來自植物的FDCA

研究采用2,5-呋喃二甲酸（FDCA） 作為關(guān)鍵單體。FDCA來源于玉米芯、甘蔗渣等生物質(zhì)資源，是可再生的“綠色平臺化合物”。它不僅能替代石油來源的對苯二甲酸，其呋喃環(huán)上的氧原子還能與基材表面形成氫鍵，顯著提高粘結(jié)力。

 性能大幅提升，粘結(jié)強度翻倍

通過調(diào)控FDCA含量，團隊合成出不同性能的PESF系列聚酯。其中PESF-50（FDCA含量50%）表現(xiàn)最優(yōu)：

• 拉伸強度達(dá)57 MPa，遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)產(chǎn)品；

• 對鋁材粘結(jié)強度為6.24 MPa，是商業(yè)熱熔膠的2倍；

• 在多孔木材上可達(dá)7.7 MPa，優(yōu)勢更加明顯；

• 可重復(fù)使用5次以上，仍保持良好粘結(jié)性。

綠色閉環(huán)：從合成到回收全程無污染

該技術(shù)全程無催化劑、無溶劑，符合綠色化學(xué)原則。產(chǎn)品可用于醫(yī)療設(shè)備、兒童用品、食品包裝等安全要求極高的領(lǐng)域。同時，熱熔膠本身可熱塑性回收，實現(xiàn)了從生產(chǎn)、使用到再生的全生命周期綠色化。

應(yīng)用前景廣闊

這種PESF熱熔膠不僅性能優(yōu)異，更具可持續(xù)性和生物安全性，有望在高端制造、醫(yī)療器械、環(huán)保包裝等領(lǐng)域替代傳統(tǒng)產(chǎn)品，推動膠粘劑行業(yè)向綠色、高效、安全方向轉(zhuǎn)型。

論文信息：
Bio-based catalyst-free polyester hot melt adhesive
Chemical Engineering Journal, 2025
DOI: 10.1016/j.cej.2025.165876