木质素

木质素的应用研究进展林化10-3班边少杰100524326摘要：木质素与纤维素和半纤维素是构成植物骨架的主要成分，木质素是自然界中含量第二的天然高分子化合物，其含量仅次于纤维素。

它是制浆造纸工业的主要副产物，也是木材水解工业中不可缺少的副产物，是重要的可再生资源之一。

研究和发展应用木质素技术是化工领域和生物质应重视的热点和难点问题。

木质素的利用面广，主要分为木质素的高分子利用和木质素的降解利用。

本文主要阐述了木质素的高分子应用主要包括木质素在吸附剂，表面活性剂，水处理剂，粘合剂，橡胶复合材料，替代柴油及木质素在农业生产中的应用。

木质素的降解利用主要体现在生产香草醛上。

通过对木质素应用领域的研究，可以看出木质素的的应用面广泛，市场潜力巨大。

同时，我们也发现在其生产中面临的问题。

如何利用木质素，提高生产技术，增加产品产量，提高产品性能，减少化学污染使我们面临木质素研究主要面临的问题。

相信在时代步伐的指引下，我们必将逐个击破这些问题，为更好，更广泛的应用木质素做出努力。

关键字：木质素背景高分子利用降解利用面临问题目录1.序言 (3)2.概述 (3)2.1 木质素的结构与特性 (3)2.2 木质素的分类 (4)3.木质素的综合利用 (4)3.1 木质素的高分子利用 (4)3.11 木质素在表面活性剂、活性炭的研究 (4)3.12 在树脂粘合剂合成中的应用 (5)3.13木质素在橡胶复合材料中的应用 (5)3.14 木质素作水处理剂的应用 (6)3.15 木质素替代柴油技术 (6)3.16 木质素在农业生产中的应用 (6)3.2 木质素的降解利用 (7)3.21 木质素制备香草醛的研究 (7)4. 结语 (7)参考文献: (8)1.序言木质素与纤维素和半纤维素是构成植物骨架的主要成分，木质素是自然界中含量第二的天然高分子化合物，其含量仅次于纤维素。

它是制浆造纸工业的主要副产物，也是木材水解工业中不可缺少的副产物，是重要的可再生资源之一。

[1]每年以几百万吨的速度增长，其主要来源是纸浆造纸工业的副产品。

追溯历史，人类对木质素的利用已有上千年，但其发展缓慢，利用率低，造成了资源的浪费，造成这一问题的主要原因是：相对于其它天然高分子如纤维素、半纤维素，木质素缺少了重复单元之间的规律性和有序性，具有更为复杂的组成和化学结构，是最难以认识和利用的天然高分子之一。

[2]这是由于其本身结构的复杂性和在其产生过程中，受到制浆工艺和提取方法的影响，造成是物理化学性质的变化，使其难以高效利用。

因此，研究和发展应用木质素技术是化工领域和生物质应重视的热点和难点问题。

2.概述2.1 木质素的结构与特性木质素是结构复杂的芳香族天然高分子聚合物，具有三维网状空间结构，含有多种功能基，木质素结构单元之间的联接方式较多且位置不同，其具体的结构目前还没有完全研究出来，。

目前认为以苯丙烷结构为主体，共有3 种基本结构即愈创木基结构、紫丁香基结构和对羟基苯基结构。

其具有潜在的反应性能和反应点，因此可对其进行化学改性，开发木素型化工材料。

[3]由其结构的复杂性，我们可以了解到其化学反应性强，能发生多种化学反应，通过其结构分析可以发生物理共混或磺化、羟甲基化、酚化、氢解、丙氧基化、酯化、胺化、接枝共聚等化学反应改性，通过这些反应可改善木质素的性质，广泛用于工农业、建筑业、采矿业等多种领域。

通过对化学产品增加木质素，可以起到提升材料的某些性能或者降低成本的作用，因为木质素无毒，无害及可降解，天然可再生等优质特性，被誉为绿色原料。

2.2 木质素的分类木质素主要是工业木素，工业木素主要是化学工业主要是纸浆造纸行业中产生的天然木素碎片。

不同的木素一般具有的官能团的种类和数量也不同。

工业木素主要根据蒸煮方法的不同，可主要分为水解木素、碱木素和木素磺酸盐。

其中，水解木素是木材的残渣，溶解度小、反应性差，应用很有限。

[4]碱木素主要来自硫酸盐法、烧碱法、烧碱-AQ 法等制浆过程，产品具有反应性和多样性。

木素磺酸盐主要来自传统的亚硫酸盐法制浆和其他改性的亚硫酸盐法制浆过程，产品水溶性好，目前应用最广。

[5]3.木质素的综合利用3.1 木质素的高分子利用木质素主要以大分子形式存在，其具有良好的分散性，粘合性，表面活性。

[6]针对于其这种优良特性，能够将其应用于很多领域，促进资源的合理利用。

3.11 木质素在表面活性剂、活性炭的研究木质素做表面活性剂主要有阳离子表面活性剂，阴离子表面活性剂，两性表面活性剂和非离子型表面活性剂。

[7]不同类型的表面活性剂适合的温度，PH，原料种类不同，造成是溶解特性，表面活性不同，如何选择不同类型木质素表面活性剂的使用环境，最大程度利用其表面活性，是我们研究木质素表面活性剂的关键问题。

木质素作为天然高分子表面活性剂，材料来源广泛，产品具有生物降解性，不造成二次污染，可以作为农药、染料的分散剂、水泥的外加剂、水处理剂、沥青乳化剂、井泥浆稀释剂、三次采油用化学剂和液体燃料乳化剂等。

[8]当然，木质素表面活性剂仍有问题存在，例如不能最大程度的利用其表面活性，生产工艺复杂等。

这些都是我们应重点研究的问题，相信随着时间的推移，科学研究不断深入，能越来越减少这些问题，是木质素表面活性剂的市场前景更加广阔。

通过对木质素的元素分析比较可以看出，木质素的平均含碳量较高，适合作为制备活性炭的原料。

通常活性炭的制备采用物理活化法和化学活化法。

物理活化法是将原料炭化，然后将其在一定温度下与蒸汽和二氧化碳等进行反应进而达到发育孔隙的目的，所制备的活性炭通常不需进行后期的冲洗除杂，但是所需炭化温度一般较高，大于800度以上；化学活化法是将活化剂如磷酸、氯化锌等与原料混合再在不同温度下进行活化，所得活性炭要经过水冲洗除杂，但是所需炭化活化温度相应可以较低，同时所得活性炭孔隙较为发达。

[9]一些学者利用ZnCl2作为化学活化剂，以木质素为原料，通过改变炭化时间、炭化温度、ZnCl2浓度、浸渍比等条件制备具有不同吸附能力的活性炭。

Maldhure 等，采用微波技术与传统的浸渍法相结合，制备条件为炭化温度600度，木质素与氯化锌浸渍比为1∶ 1.5，成功制备了具有多孔结构、较大比表面积的活性炭。

[10]活性炭目前用途广泛，木质素职称活性炭不仅能提升材料性能，还能促进资源的合理利用，目前，活性炭的应用范围极广，除了工业上活性炭应用于储氢等，在日常生活中活性炭随处乐见，是居家必备产品，其应用的广泛性更说明了木质素广泛的市场前景。

3.12 在树脂粘合剂合成中的应用酚醛树脂( PF)胶粘剂具有胶粘强度高、耐水及耐候性等优点,至今仍然是制造室外用人造板最理想的胶粘剂。

但是, PF胶粘剂存在固化温度高、热压时间长、易透胶、原料成本高且原料来源不可再生等缺点,[11]木质素可用于制备酚—醛粘合剂,替代部分酚醛,同时改善粘合剂的性能。

木质素酚醛树脂(LPF)胶粘剂的研究日益受到人们的重视。

对于木质素胶黏剂，主要研究不同因素的改变对其产品的音响。

通过实验研究分析可得：木质素胶黏剂的粘性岁PH，氯化钠的存在，尿素的存在有关。

通过实验证明，木质素粘合剂的年度随着PH的减小而增强，直至PH降到10.2，才是最适宜降粘剂的；氯化钠使木质素胶粘剂的黏度急剧增大,原因是它的存在破坏了水的结构,使水变成不良溶剂，水溶液中的高分子聚集所致；尿素降低了粘合剂黏度,原因是尿素的存在使水之间的氢键作用降低,即内聚能降低,使水变成良性溶剂,部分聚集的高分子重新分散开所致。

[12]通过以上实验分析我们可以得出结论：要制备较低黏度的LPF胶粘剂,应控制其pH在10.2以下,并且尽量减少木质素带来的无机盐,并适当加入质量分数2%～3%的尿素。

3.13木质素在橡胶复合材料中的应用对木质素大分子进行改性研究，发现加入木质素能提高热塑性弹性体和橡胶基质的热稳定性。

在橡胶中加入木质素能改善其耐磨性能，但其伸性能降低。

有几种木质素能与硫化剂相互作用。

木质素能改善橡胶的动态力学性能，进而改善轮胎的行驶性能。

木质素还可以可以提高天然橡胶(NR)的热稳定性。

[13]通过几种改性木质素分别加入橡胶制备中进行硫化，发现木质素对橡胶的特性产生了很大的影响，又使用丙三醇为增塑剂，对木质素/橡胶复合材料进行研究发现，随着丙三醇用量的增大，在木质素用量范围内，硫化胶的拉伸强度和拉断伸长率均出现了最大值，改善了橡胶材料能保持良好力学性能和动力学性能。

研究还发现，在橡胶中加入木质素，可以提高橡胶基质的热稳定性，改善橡胶的耐磨性。

用乳液共沉法可以制备天然橡胶／木质素复合材料。

在加有木质素的胶料中，随着木质素用量的增加，复合材料的门尼粘度逐渐上升；其炭黑胶料的ＭＬ增大，ＭＨ下降，天然橡胶中木质素的用量在２０份以内时，可提高硫化胶的拉伸强度和撕裂强度。

[14]通过以上研究得出结论：木质素在橡胶共混物中具有应用前景，可以降低生产成本，提高橡胶制品的力学性能而不影响其动态力学性能，还可以提升橡胶复合材料的热稳定性和撕拉轻度，对于木质素的合理利用及资源的合理配置起到积极的作用。

3.14 木质素作水处理剂的应用在水处理方面，磺化碱木素可用作缓蚀剂、防锈剂、阻垢剂等草类碱木素是以稻草、麦杆为原料碱法制浆造纸黑液中分离出来的产物。

它具有阴离子型高分子混凝剂的性能，即良好的反应活性、在酸性状态下易脱稳凝聚等，特别适用于处理酸性废水，如味精废水、某些化工废水等。

对酸性废水中带电的蛋白质、菌体、染料等胶体和悬浮物，碱木素是一种有效的絮凝剂。

[15]研究发现，造纸污泥中提取的木质素对啤酒酿造废液的COD 和浊度有较好的去除效果。

该方法以废治废，是综合利用造纸污泥的一条有效途径。

，其效果与工艺条件有关，如pH、木质素用量、温度等。

木质素处理酿造废液，有利于生化处理的前期处理；但COD 去除率偏低，若能将其改性，引进具有絮凝性能的官能团，或加入助凝剂，则有望进一步提高其絮凝性能。

[16]3.15 木质素替代柴油技术木质素体积燃烧热为35-40kl/cm3时, 是价廉、含能最高的天然含碳氢氧的高分子化合物,与汽油柴油相当，其自燃点也与柴油相近，因此, 具有替代柴油的先天条件。

[17]指通过新的表面改性技术及分散和乳化方法, 将木质素或将溶于造纸制浆过程中产生的黑液中的木质素及其它可燃有机物质以最经济有效的方式,直接转化成为液体柴油中的一部分,实现柴油燃料的部分替代。

木质素作为内燃机燃料替代产品，其来源广泛，储量大且可再生，可以降低柴油成本。

通过实验表明，木质素替代部分柴油不会对汽车造成损害，也不会加剧环境污染程度。

目前，研究柴油中混合木质素的比例，改造发动机等问题是木质素替代柴油还需进一步研究的问题。

3.16 木质素在农业生产中的应用木质素因为本身具有粘合性，能够加强土壤中微量元素的粘合作用，有助于农作物对元素的吸收。