木质素
木质素
（3）生物降解—不易
白腐菌—侧链氧化、β —芳醚键、芳香环氧化、
苯环上脱甲氧基或甲基化反应
（4）耐高温降解或光降解性
阻燃剂、防光老化剂
二、木质素的化学改性
1. 木质素官能团衍生化改性
芳香基
酚羟基 醇羟基 羰基 甲氧基 芳香核选择性反应—卤化和硝化、羧甲基
化、酚化、接枝共聚 烷基化和去烷基化
烷氧基化 甲硅烷基化 侧链反应
一般呈球形构象；
木质素分子在溶液中一般呈现球形构象，其流体力学半 径较小。
3. 超分子特性
羟基 分子内 甲氧基 羰基 和 分子间 氢键 超分子复合物
羧基
酚羟基 甲氧基
分子内氢键 分子间氢键
超分子复合物
Tg降低
4. 木质素物理性质 (1) 热性能 ①具有热塑性（酸木质素和铜铵木质素除外）； ②有确定的Tg，但没有确定的熔点； 软木、硬木木质素不同 ③热稳定性良好
3. 木质素制备其它材料
（1）环氧树脂 基本思路： ①木质素衍生物与通用环氧树脂共混；
②环氧化改性木质素；
③先改性木质素提高反应活性，再环氧化； 性能：复合材料黏结性显著提高。 问题：存在有机溶剂溶解性和加工性能不好。
（2）离子交换树脂
H2SO4 甲醛或糠醛 磺化木质素
①
牛皮纸木质素
离子交换树脂
性能；
④ 木质素具有热塑性、阻燃性和耐热性、防老化性、防紫外 辐射、成核性
——木质素及其衍生物应用于复合材料
成就：
制备PU和PF；
问题： ① 加入量低； ② 木质素羟基反应活性偏低，需通过衍生化或接枝共聚活 化羟基，如羟烷基化；
③木质素-聚合物相容性差；
④木质素的分散性差；
发展方向：
木质素的化学性质和应用
木质素的化学性质和应用木质素是一种具有高分子量的有机化合物，其化学性质非常复杂。
木质素是木材中的主要组成部分之一，它对木材的硬度、耐水性和抗腐蚀性起着重要的作用。
此外，木质素广泛应用于造纸、医药、化妆品、橡胶、纺织等行业。
1、木质素的化学性质木质素是一种高分子物质，其分子量可达到数百万。
它由大量苯环和氧原子构成，苯环中含有大量的氢、氧、碳等元素。
木质素的分子中含有方向性的官能团，如羟基、羰基、酚基等，这使得木质素具有很强的化学反应性。
木质素的结构十分复杂，其中有大量的官能团，如酚羟基、羧基、甲基、亚甲基、苯环等。
这些官能团与其他功能性物质反应，形成各种复杂的化合物。
例如，木质素可以与硝基酸、硫酸等酸性物质反应，形成木材防腐剂；它还可以与过氧化氢反应，形成生物碎片分解的催化剂。
2、木质素的应用（1）造纸行业木质素是造纸行业中广泛应用的一种材料，它可用于生产高档、特种纸张和印刷纸张。
木质素可以将纸张的光泽、硬度和强度提高到更高的水平，同时还能提高纸张的耐油和防水性能。
（2）医药行业木质素是生产抗癌药物的重要原料，已经成功地用于生产多种治疗白血病和淋巴瘤的药物。
木质素还可以用于生产防晒霜和染发剂等化妆品。
（3）橡胶行业木质素在橡胶行业中也有广泛应用。
由于木质素的分子结构复杂且与许多化学物质反应能力强，因此可以用作橡胶添加剂和处理剂，可以提高橡胶的硬度、韧性和耐磨性能。
（4）纺织行业木质素可以用于生产高档纺织品和皮革制品。
木质素可以与纺织品中的纤维结合，形成一种耐磨、防水、防尘、防污的保护层。
木质素还可以用于生产防静电纺织品和皮革制品。
3、总结木质素作为一种天然高分子化合物，具有很强的化学反应性和广泛的应用价值。
它广泛应用于造纸、医药、化妆品、橡胶、纺织等行业，并取得了显著的效果和成果。
随着科技的不断发展和进步，木质素的应用范围将会更加广泛，并在多个领域为人们带来更多的益处和好处。
木质素化学
分散度都大于2，是三维网状结构， 一般直链形结构分散度在2左右。
在电子显微镜下（SEM），木质素为 球形或块形。
一 、 木质素的物理性质
8.显色反应 （1）显色原因： 发色基团：苯环共轭的羰基、羧基和烯 助色基团：酚羟基和醇羟基。 150种以上的显色反应，显色剂包括醇、 酮、酚、芳香胺、杂环和一些无机物。 （2）用途： 用 于 木 质 素 的 定 性 ( Mäule 反 应 ) 和 定 量 分 析。木材染色
二、 木质素的化学反应
木质素的氧化
二、 木质素的化学反应
2.还原反应
（1）还原反应目的：
对还原产物进行分离和鉴定，推断木质素 的结构；
通过控制还原条件，生产苯酚或环己烷等 有价值的化工产品；
制备碳纤维的合适原料。但聚合度较高、 流动性差,不能直接用于碳纤维纺丝，因此， 进行结构调制，木素碳纤维原料（加氢）
有玻璃态转化温பைடு நூலகம்（Tg）或转化点，且较高。
玻温璃度态。转低化于温Tg时度为（玻Tg璃）态是，玻温璃度态在和T高g-弹Tf态之之间间为的高转弹变态。，
温度高于Tf时为粘流态。 当结为温玻度璃低态于固玻体璃。态随转着化温温度度升（高Tg），时高，分链子段热运运动动能被量冻
增加速加，。形达变到迅玻速璃，态出转现化无温定度形（高Tg）聚时物，力分学状子态链的段玻运璃动 态流动转。化区.当温度高于Tf时，转变为粘流态，产生粘性
水性和疏水性趋于平衡。 结构类似于咪唑啉型阳离子表面活性剂,
性能优良。 合成方法：木质素270.9ｇ，30%的甲醛水
溶液37. 2ml, 乙烯胺100ｇ,多胺87.6ｇ 在350 ml水中混合, 回流2h得到多胺型木 质素胺。
木质素木材抽提物 - 木质素木材抽提物
5.4 木质素
（5）木质素的化学性质
➢接枝共聚反应:木质素的酚羟基能与环氧烷烃或 氯乙醇反应，产物具有较高的胶合强度和优良的 耐水煮沸性能。
➢木质素与烯类单体在催化剂作用下发生接枝共聚 反应，已经研究了木质素或木质素磺酸盐与丙烯 酰胺、丙烯酸、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯 睛的接枝共聚反应。
5.4 木质素
（2）木质素的分离
②木质素被溶出而分离的方法
➢采用有机溶剂和无机溶剂进行。 ➢用乙醇、醋酸、二氧六环和酚等有机溶剂在酸性条件
下分离木质素； ➢用氢氧化钠、硫化钠、亚硫酸钠等无机溶剂分离木质
素，典型例子是造纸的制浆过程。
5.4 木质素
（4）木质素的物理性质
➢颜色:原本白色或近无色；分离、制备过程呈现颜色， 通常浅黄褐色到深褐色
5.4 木质素
（5）木质素的化学性质
➢光降解反应:木材表面的光降解引起木材品质的 劣化。当用波长小于385nm的光线照射时，木 质素的颜色会变深。木材随时间而颜色变深，主 要是木质素造成的。
5.4 木质素
（5）木质素的化学性质
➢氯化反应:氯易与木质素反应，木质素氯化后， 易溶于碱液中。生产中用氯化法生产纸浆和氯 化漂白纸浆，在实验室可制备综纤维素。
➢软化→热磨纤维分离、木材弯曲和人造板胶合
5.4 木质素
（5）木质素的化学性质
➢显色反应:发色基团(与苯环共轭的羰基、羧基和烯) 助色基团(酚羟基和醇羟基)
❖颜色反应可作为鉴定木材组织中或机械纸浆中有无木质 素存在的依据。
❖用摩尔氏反应来区别针、阔叶树材：1%高锰酸钾溶液 处理5min，水洗后3%盐酸处理，再水洗，最后放入浓 氨溶液中观察，针叶树材显黄色，阔叶树材显红色。
木质素综述 091060022 温志文
木质素综述1、木质素简介1838年法国植物化学家Payen，在用硝酸和碱处理木材时，得到主要成分是纤维状不溶性残渣纤维素，此外，还发现了很多比纤维素含碳量高的物质被容物。
因其包在纤维素周围，而被称为包被物质。
到了1859年Schulz对这些物质，借助拉丁语木材的意思将其命名为木素。
1897年P.克拉森提出木素的形成与松柏醇有关。
20世纪30～50年代，K.J.弗罗伊登贝格根据氧化反应并利用示踪原子进一步证实了木素是由松柏醇及其有关的化合物脱氢而形成的。
2、木质素的存在木素作为具有三维立体结构的天然高分子聚合物，广泛存在于较高等的维管束植物门（被子植物、裸子植物、羊齿植物）中。
特别在目本植物中，木素是木质部细胞壁的主要成分之一，在木材中木素作为一种填充和粘结物质，在木材细胞壁中能以物理或化学的方式使纤维素纤维之间粘结和加固，增加木材的机械强度和抵抗微生物侵蚀的能力，使木化植物直立挺拔和不易腐蚀。
不同植物中的分布如下表植物种类含量（%）针叶木（被子植物）25~35阔叶木（被子植物中的双子叶植物）15~25单子叶植物或禾本科植物20~253、木质素的结构单元及功能基三种苯基丙烷基本骨架的结构单元愈疮木基丙烷紫丁香基丙烷对-羟基苯基丙烷四种主要功能基：甲氧基（—OCH3）、羰基（—CO）、羟基（—OH）、醚状氧原子。
4、木质素的化学性质木质素的化学性质包括发生在苯环上卤化、硝化和氧化反应；发生在侧链的苯甲醛基、芳醚键和烷醚键上的反应；木质素的改性和显色反应等。
其中木质素结构单元反应分为亲核和亲电两大类反应。
也可以分成以下三类。
（1）木质素结构单元侧链的化学反应木质素侧链上的反应都与制浆和木质素改性有关，其反应的本质是亲核反应。
①在碱性介质中，由HO—、HS—、S2—亲核试剂作用使主要醚键断裂，如α—芳醚键、酚型α—烷醚键和酚型β—芳醚键的断裂，木质素大分子碎片化，部分木质素溶解于反应溶液中酚型结构单元解离成酚盐阴离子，酚盐阴离子的盐氧原子通过诱导和共轭效应影响苯环，使其邻位和对位活化，进而影响C—O键稳定性，使α—芳醚键断裂，生成了亚甲基醌中间体，亚甲基醌芳环化生成1,2-二苯乙烯。
木质素名词解释
木质素名词解释木质素（ woodin）是一种白色颗粒状物质，不溶于水和乙醇，其物理性质、化学性质与纤维素相似。
它主要存在于植物的韧皮部（即形成层）和薄壁组织中，但也有一定数量存在于木材细胞腔内。
木质素分子中，羟基、甲氧基和羰基上都连有一个相同的碳原子。
具有与纤维素类似的性质：能与强酸或强碱作用，可溶解于强酸或强碱的溶液中，遇稀酸时发生凝胶；加热至260 ℃时熔化并完全失去结晶水。
木质素是植物细胞壁的重要成分，它使植物细胞有较高的机械强度。
木质素不易降解，因此在工业上多作为一种廉价而优良的工业原料，还可制造水泥、石灰、硫磺等产品，并用作吸音、防水、装饰、填充材料。
木质素的分子结构比纤维素稍复杂一些，还含有少量的半纤维素和一定量的其他化合物。
木质素在生物体内的合成和降解是一个极为复杂的过程，影响其合成和降解的因素很多，其中主要有以下几个方面。
（ 1）温度。
木质素的合成速度随温度升高而加快，因此在热带地区比在寒带地区的木质素合成速率大。
一般说来，温度越高，木质素降解越快，相反则合成越快。
这是由于热带地区的光照充足，温差变化大，所以木质素的合成速率大于降解速率。
在生物体内，木质素的降解受酶的影响较大，尤其是在低温和高温时，由于酶活性增加，降解速率提高。
如在人体内缺乏维生素B和烟酸时，血浆中的木质素就容易被降解。
（ 2） pH值。
木质素在酸性条件下溶解度较低，在碱性条件下较高。
如果木质素中含有半纤维素成分，则更利于被降解。
在一般情况下，如果木质素在较高的碱性条件下被降解，则较低的酸性环境将有利于半纤维素的合成。
因此，在研究木质素的降解途径时，可考虑从pH值的角度入手进行探讨。
另外，对木质素降解的影响因素还有各种微生物。
木质素的降解也是微生物共同参与的生化反应。
一般说来，细菌是木质素降解的先驱者。
纤维素是地球上最丰富的有机化合物，占地球上所有有机质的3/4。
据估计，现代地球上的纤维素总量达5000亿吨。
它是由许多糖类聚合而成的长链状大分子化合物，约有30多万个葡萄糖单元通过氢键连接而成，结构非常稳定，因此难以降解。
木质素
氧化中间产物 [N] [O]
氮化产物 氧化产物 [N] [N] [O] [O]
稳定 处理
氧化 产物
氧化 产物
不同的氧化氨解工艺会产生不同形态的氮，甚 至会产生生物毒性的含氮化合物，如反应温度 越高，杂环氮的生成量越大，而杂环氮是不易 分解的，即不能被利用的。
钟哲科等对高压法（氨水15%，压力0.8兆帕， 反应温度130℃，反应时间30min）和常压法 （氨水浓度12%，反应温度90℃，反应时间2h） 氧化氨解工艺的对比研究结果如下表：
优点
缺点
节约劳力 生产成本较高 减少对大气 和水源的 不利于大量推 广使用 污染
增长肥效 提高氮素 的利用率
改善土壤结构 防止土壤板结
长效缓释氮肥剂
化肥缓释剂：可用于氮肥工业，延缓氮肥 在土壤中的流失。
现在，对木质素的利用已积累了一些技 术和方法，但利用率不足10%，大部分仍 以废物形式排出，污染环境浪费资源。 木质素是人类可再生资源物质之一，对 它的研究应该不断的深入下去，以期进 一步提升木质素的价值，使其在现代工 农业生产中得到充分的利用。
缓释氮肥 缓释长效复合肥 腐殖酸-木质素复合肥料 磷肥的改良剂
肥料
植物生长调节剂
土壤改良剂
木质素的降解： 木质素
在土壤中降解 甲氧基 减少 酚羟基 增加
பைடு நூலகம்
酚羟基
氨基酸
或肽
腐殖酸
木质素降解中间产物的醌结构在碱性介质 中反应，得到二元羧酸，它们是木质素降 解产物腐殖酸的模型物质。
缓释氮肥的可能合成路线 木质素 NH4OH [O] 氮化 产物
木质素
在农业中的应用
木质素是一类由苯丙烷单元通过醚键和碳-碳 键连接的复杂的非结晶性、三维网状酚类高聚 物。
木质素
木质素是由聚合的芳香醇构成的一类物质，存在于木质组织中，主要作用是通过形成交织网来硬化细胞壁。
木质素主要位于纤维素纤维之间，起抗压作用。
在木本植物中，木质素占25%，是世界上第二位最丰富的有机物（纤维素是第一位）。
木质素是由四种醇单体（对香豆醇、松柏醇、5-羟基松柏醇、芥子醇）形成的一种复杂酚类聚合物。
木质素是构成植物细胞壁的成分之一，具有使细胞相连的作用。
木质素是一种含许多负电集团的多环高分子有机物，对土壤中的高价金属离子有较强的亲和力。
因单体不同，可将木质素分为3种类型：由紫丁香基丙烷结构单体聚合而成的紫丁香基木质素（syringyl lignin，S-木质素），由愈创木基丙烷结构单体聚合而成的愈创木基木质素（guaiacyl lignin，G-木质素）和由对-羟基苯基丙烷结构单体聚合而成的对-羟基苯基木质素（hydroxy-phenyl lignin，H-木质素）；裸子植物主要为愈创木基木质素（G），双子叶植物主要含愈创木基-紫丁香基木质素（G-S），单子叶植物则为愈创木基-紫丁香基-对-羟基苯基木质素（G-S-H）。
从植物学观点出发，木质素就是包围于管胞、导管及木纤维等纤维束细胞及厚壁细胞外的物质，并使这些细胞具有特定显色反应（加间苯三酚溶液一滴，待片刻，再加盐酸一滴，即显红色）的物质；从化学观点来看，木质素是由高度取代的苯基丙烷单元随机聚合而成的高分子，它与纤维素、半纤维素一起，形成植物骨架的主要成分，在数量上仅次于纤维素。
木质素填充于纤维素构架中增强植物体的机械强度，利于输导组织的水分运输和抵抗不良外界环境的侵袭。
木质素在木材等硬组织中含量较多，蔬菜中则很少见含有。
一般存在于豆类、麦麸、可可、草莓及山莓的种子部分之中。
其最重要的作用就是吸附胆汁的主要成分胆汁酸，并将其排除体外。
另外，虽然其详细情况尚不得而知，但木质素的构造与多酚非常相似，故此，木质素与多酚应该有密切的关系。
总之，二者对于身体都有很好的作用。