高含水率状态下桦木与异氰酸酯的胶接化学反应历程

韦双颖1，2，3，李存鲁2，王砥1，2，顾继友1，2，曹军3*

（1. 东北林业大学 生物质材料科学与技术教育部重点实验室，黑龙江 哈尔滨 150040；2. 东北林业大学 材料科学与工程学院，黑龙江 哈尔滨 150040；3. 东北林业大学 机械工程博士后流动站，黑龙江 哈尔滨 150040）

　　摘 要：对湿固化异氰酸酯胶黏剂粘接高含水率桦木的胶接机理进行系统研究。利用计算化学方法这一崭新的手段，采用Material Studio软件中DMol3模块，采用基于密度泛函理论的量子化学程序，通过模拟胶接体系中异氰酸酯基团（NCO）与自由水（H2O）及桦木中不同化学环境羟基（-OH）的反应历程，搜索反应的过渡态，计算反应活化能以及反应总能量，判定反应进行的难易以及先后次序。研究结果表明胶接体系中-NCO基团与自由水反应的活化能与-NCO基团与纤维素中-OH的反应活化能相接近，反应存在竞争关系。胶接体系中-NCO与纤维素上-OH相对来说较容易反应，且反应进行的顺序是C6 >C3 >C1 >C2，均为放热反应；与木质素上-OH不容易反应，反应进行的顺序是紫丁香基丙烷（Lig-S）>愈创木基丙烷（Lig-G）>对羟苯基丙烷（Lig-H），其中羟基与Lig-S和Lig-G的反应是放热反应，与Lig-H的反应是吸热反应。

　　关键词：高含水率；密度泛函理论；异氰酸酯基团；胶接机理

　　中图分类号：TQ35 文献标识码：A 文章编号：0253-2417（2014）01-0031-06