纤维素是一种可再生且对环境友好的聚合物。由于其可生物降解性，纤维素材料已被广泛应用于食品、造纸、生物医学和环境领域[1]、[2]、[3]。随着公众对塑料产品危害的认识不断加深，使用纤维素基纸张材料替代不可降解塑料已成为新的趋势[4]、[5]、[6]。然而，纸张材料在耐水性、耐油性和强度方面存在明显不足[7]、[8]、[9]。因此，开发高性能的施胶剂以提升纸张的各项性能已成为研究重点[10]、[11]、[12]、[13]、[14]。
目前，纸张施胶剂的发展呈现出多样化、环保化和功能化的趋势。现有技术主要引入了烷基酮二聚体[15]、聚乙烯醇[16]、苯乙烯马来酸酐共聚物[17]等成膜物质作为施胶剂。施胶处理不仅赋予纸张防水性能，还提高了其整体性能，如抗拉强度、抗撕裂性和耐折叠性[18]、[19]。然而，这些施胶剂存在环境污染、对人体健康有害以及成本较高的缺点。相比之下，基于生物的施胶剂（如淀粉[20]、[21]、松香[22]、[23]、[24]、明胶[25]、木质素[26]、[27]以及植物油基施胶剂[28]）因其可再生性、低（无）毒性和可生物降解性，更符合可持续发展的要求，并得到了广泛研究[29]、[30]、[31]。
松香是从松树中提取的天然资源，长期以来被用作造纸行业的施胶剂[32]。其施胶效果源于其中的羧基官能团，这些官能团可以与纤维的羟基反应形成酯键，使施胶剂紧密附着在纸张纤维上，从而增强纸张的强度和光滑度。松香分子的疏水三环苯结构也赋予了纸张一定的疏水性[33]、[34]、[35]。然而，松香的疏水性有限，且在乳化过程中容易形成较大的乳液颗粒，影响涂层纸张的质量。此外，施胶过程需要在酸性条件下进行，会产生大量废酸[36]。因此，通过对松香进行化学改性或将松香单体引入其他施胶剂中，可以改善施胶效果[37]、[38]、[39]。五甘醇酯衍生的松香也被证明是一种有效的纸张和包装用疏水添加剂，可降低纸张的Cobb值45%[40]。Yang等人报告称，(3-缩水甘油基丙基)三甲氧基（GPS）和松香协同作用显著增强了纤维素纸张的疏水性和机械性能；添加GPS后的纸张水滴接触角、抗拉指数和抗撕裂指数分别比未添加GPS的松香改性纸张高出19%、33.6%和12.2%[41]。Zhu等人通过将松香改性的硅烷偶联剂与羟基封端的聚二甲基硅氧烷和乙基正硅酸盐交联，制备了一种基于松香的聚合物涂层（RB）。RB涂层纸张表现出优异的耐水性（水接触角为102.3°，相对吸水率降低超过90%）和较高的机械性能（抗拉强度从23.2 MPa提高到40.6 MPa）[42]。Guan等人提出了一种用于液体包装板的分级木质素改性松香施胶剂的综合制备方法，与对照组相比，边缘渗透率和Cobb值显著降低，抗拉指数提高了20.38%[43]。
松香的主要成分是不饱和树脂酸，含有双键。在特定条件下，它可以发生聚合反应，生成更稳定且更难氧化的聚合松香（主要是松香二聚体）[44]、[45]。与松香单体相比，聚合松香的双键较少，结构更为刚性，能显著改善纸张的机械性能；酸值的降低使其更容易与纸张纤维结合，增强施胶效果并防止纸张发黄和变脆[46]、[47]。
环氧树脂是一种含有两个或多个环氧基团的高分子聚合物，广泛应用于涂料、粘合剂和复合材料领域。其极性环氧基团能与纸张纤维形成强化学键，而其长分子链则赋予纸张高粘度和高交联密度，从而提高耐水性、施胶效果、强度和耐久性[48]、[49]、[50]。然而，常用的环氧树脂施胶剂是基于石油的环氧树脂（如双酚A型环氧树脂），它们存在成本高、对环境和人体健康影响较大的缺点，这限制了它们的应用范围。
本研究旨在通过化学改性天然可再生资源松香来开发高性能的生物基施胶剂。利用可回收的深共晶溶剂（DES）作为催化剂，成功催化了松香的二聚化反应及随后松香二聚物的环氧化反应，合成了含有松香二聚体多环结构单元的新型环氧树脂。通过使用适当的乳化剂，将所得环氧树脂乳化成稳定的施胶乳液，可用于纸张的表面施胶和内部施胶。由于结合了聚合松香（高软化点和良好的抗氧化性能）和环氧树脂（与纤维素的优异结合性能）的双重优势，这种施胶剂表现出优异的施胶效果。所制备的基于松香的环氧树脂施胶剂赋予了纸张良好的耐水性、高强度和耐候性。
