木质素基材料及应用综述
木质素的性质及应用
木质素的性质及应用木质素的性质及应用张XX（北京联合大学生物化学工程学院，北京，100023）摘要随着人类对环境污染和资源危机等问题的认识不断深刻,天然高分子所具有的可再生、可降解等性质日益受到重视。
在自然界中,木质素的储量仅次于纤维素,而且每年都以500亿吨的速度再生。
增强其制浆造纸工业每年要从植物中分离出大约14亿吨纤维素,同时得到5000万吨左右的木质素副产品,截止到2002年时,超过95%的木质素仍直接排入江河或浓缩后烧掉,绝少得到高效利用[1]。
被用于化工高分子材料却仅占 1%。
所以对于木质素的研究、开发及应用等具有十分重要的意义。
本文简单介绍木质素的结构、性质。
主要介绍其在发泡塑料方面的应用。
关键词：木质素；树脂；改性；发泡；木质素的结构木质素，是聚酚类的三维网状高分子化合物，其基本结构单元为苯丙烷结构，共有三种基本结构（非缩合型结构），即愈创木基结构、紫丁香基结构和对羟基苯基结构。
木质素是由松柏醇基、紫丁香基和香豆基三种单体以C－C 键、醚键等形式连接而成的具有三维空间结构的天然高分子物质。
[2]木质素的化学性质木质素的分子结构中存在着芳香基、酚羟基、醇羟基、羰基、甲氧基、共轭双键等活性基团，可以进行氧化、还原、水解、醇解、酸解、光解、酰化、磺化、烷基化、卤化、硝化、缩聚或接枝共聚等许多化学反应，从而奠定了木质素在多方面应用的基础。
特别是在高分子材料方面，以木质素为原料可以合成酚醛树脂，既可以用作酚与甲醛反应，也可用作醛与苯酚反应[3]；利用木质素所含的醇羟基，可与异氰酸酯类进行缩合反应，制得木质素聚氨酯；木质素与烯类单体在催化剂作用下能发生接枝共聚反应，如丙烯酰胺、丙烯酸、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈等。
木质素的应用脲醛树脂木质素作为一种洁净资源，可制备合成树脂和胶黏剂、补强剂、油田化学品和各种助剂，在轻工业及农业中有广泛的应用。
脲醛树脂是目前市场上多用作粘合剂,作为塑料使用的很少,而且都是闭孔泡沫塑料,但脲醛树脂泡沫塑料由于其硬而脆的缺点,在应用上受到了限制。
木质素综述
木质素综述091060002 钟毅铭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。
在植物组织中具有增强细胞壁及黏合纤维的作用。
其组成与性质比较复杂，并具有极强的活性。
植物的木质部含有大量木质素，使木质部维持极高的硬度以承拓整株植物的重量。
1.木质素的结构木质素的基本结构单元为苯丙烷可用C9（或C6.C3）表示，包含苯环的取代信息,有三种基本结构单元:愈疮木基丙烷紫丁香基丙烷对-羟基苯基丙烷针叶材多很少少量阔叶材多多很少禾本科多（<针）多（>针）多（>针、阔）针叶材木质素主要由愈疮木基丙烷单元构成。
阔叶材木质素主要由愈疮木基丙烷和紫丁香基丙烷单元构成。
草类木质素由三种基本结构单元同时构成。
2．木质素结构单元的生物合成（1）木质素代谢研究在植物的生长发育及环境适应性方面有重要意义。
到目前为止关于木质素的合成代谢途径己经提出了多种模型,这些模型从不同侧面阐述了木质素的形成。
（2）普遍认为基本可分为三个大步骤：①首先ＣＯ２经植物的光合作用形成葡萄糖,葡萄糖再经过莽草酸途径一系列酶的催化转化为芳香族氨基酸。
②第二步是从芳香族氨基酸经过脱氨基、羟基化与甲基化等步骤合成羟基肉桂酸类化合物以及羟基肉桂酸醋酞类化合物的过程。
③最后一步是将羟基肉桂酸类化合物和羟基肉桂酸酷酞类化合物还原为各种木质醇木质醇单体在过氧化物酶或漆酶的催化作用下逐步脱氢聚合最终形成结构复杂的木质素。
3. 木质素的应用和在生活中的用途（1）应用：①木质素作为一种可再生的生物质资源,产量仅次于纤维素,是自然界中第二大量的天然有机物，木质素成本较低，木质素及其衍生物具有多种功能性，可作为分散剂、吸附剂/解吸剂、石油回收助剂、沥青乳化剂。
②工业木质素是制浆造纸工业所产生废液的主要成分,全世界每年产量约为5000万t，其中只有不到10%得到有效利用,其他大部分都被排入江河或烧掉,污染环境,浪费资源。
将木质素等可再生资源用于工业生产制备胶粘剂。
木质素在高分子材料中的应用
木质素在高分子材料中的应用
木质素是世界上绿色材料的主要来源，因其膨胀性能高、耐候性好、阻燃性能强和抗氧化性能好而备受青睐。
木质素在高分子材料中的应用也日益增多，主要应用于塑料、橡胶、涂料、粘合剂、分散剂、消泡剂、抗紫外线剂等领域。
首先，木质素的主要作用是用作塑料改性剂，可以改善塑料的物理性能，增加其热稳定性、成型性和耐受性。
其次，木质素还可以作为橡胶硫化助剂，以提高橡胶的弹性和硬度，从而增强其耐磨性、耐热性和抗气候变化性。
此外，木质素还可以用作涂料，改善涂料的抗老化性、抗水性和耐久性，从而使其成为木材表面涂装的理想材料。
此外，木质素还可以用作粘合剂和分散剂，可以提高材料的密度，促进材料的结合和被结合，从而改善其性能。
此外，木质素还可以用作消泡剂，能够去除因添加大量气泡而产生的材料的不良影响，有助于改善材料的外观和性能。
最后，木质素还可以用作抗紫外线剂，可以用来增强材料对紫外线的抵抗性，从而减少材料对紫外线的影响。
木质素在高分子材料中的应用具有许多优势，如提升材料的物理性能、延长材料的使用寿命、提高材料的抗气候变化性和抗老化性等，这为消费者提供了更高品质和性能的产品。
此外，木质素还具有环保、可再生、无毒、低成本等优势，适合应用在材料工业中。
总之，木质素在高分子材料中的应用具有多项优势，从技术上说，木质素已经成为高分子材料中不可缺少的一种重要原料。
随着科学技术的不断进步，木质素在高分子材料中的应用也将得到进一步的发展。
木质素基材料汇总.
Sinapyl alcohol 芥子醇
p-hydroxycinnamyl alcohol 对-香豆醇
1.3 木质素的合成路径
1.3.2单木质醇脱氢生成苯氧游离基
I 4-O-游离基
II β-游离基
III 5-游离基
IV I-游离基
1.3 木质素的合成路径
1.3.3松柏醇在酶作用下的脱氢聚合物
1964年Freudenberg提出了针叶木木质素的第一个结构模型图
木素的分离方法分离方法分离木素名称使用试剂及化学变化情况木素作为残渣而分离的方法硫酸木素盐酸木素高碘酸木素使用72伴随着化学变化使用42hcl2oh络合液5na分离方法使用有机溶剂在酸性条件下乙醇hcl二氧六环醋酸苯磺酸盐苯甲酸盐使用有机溶剂在中性条件下天然木素克劳斯丙酮木素磨木木素贝克曼木素乙醇丙酮甲苯二氧己环使用无机试剂硫化木素氯化木素naohnaohna分离方法分离木素名称使用试剂及化学变化情况木素的分离方法续三木质素利用1木质素的高分子利用
研究的难点与未来趋势
难点 • 探索新方法和手段 • 分离与纯化困难（不均一性） • 工业木质素反应能力低下 趋势 • 搞清楚木质素的超分子结构 • LCC的研究 • 提高木质素的自身反应性能 • 木质素的生物合成途径研究 • 木素模型物的研究
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丙酮木素 磨木木素（贝克曼木素）
乙醇
丙酮 甲苯、二氧己环
碱木素
NaOH
硫化木素
氯化木素
NaOH+Na2S
Cl2
三、木质素利用
（1）木质素的高分子利用； （2）木质素的降解利用；
木质素碳纤维
有关木质素制各碳纤维的报道始于1969年。硫代木质 素、碱木质素和木质素磺酸盐都可以通过熔融纺丝或溶剂纺 丝法制成木质素纤维,然后在600~1000 ℃炭化制成碳纤维。 将木质素与一些合成高分子共混,可以改善其可纺性和拉 伸强度。与木质素共混的合成高分子有聚丙烯腈、聚乙烯醇 、聚氧化乙烯、丙烯酸一丙烯酰胺共聚物等。 与木质素共混的聚合物浓度与其相对分子质量有关。例 如加人质量分数为0.3%~0.6%聚的合度为100聚氧化乙烯即 可保证纺丝的正常进行。
木质素基材料的研究及应用进展_张晔
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生
物
质
化
学
工
程
第 46 卷
的分类。目前工业化的化学制浆法主要有两类 ： 1 ） 传统的碱法或亚硫酸盐法制浆， 从中分离得到的多 比较典型的是有机醇类和有机酸类制浆 ， 分 为水溶性的木质素盐类； 2 ） 另一类是通过有机溶剂法制浆，
［6 ］ 许多科 离得到的木质素是易溶于有机溶剂而难溶于水的溶剂型木质素 （ organosolv lignin ） 。 多年来， 学工作者利用各种手段和方法对木质素化学结构进行了大量的研究 ， 至今虽然没有搞清楚全部细节， 但
2
2． 1
木质素应用研究进展
木质素合成树脂的研究
木质素分子结构中存在大量的活性基团 ， 可与其它一些化合物在一定条件下合成树脂。木质素分 醇羟基， 可以发生环氧化反应； 而木质素分子结构中的芳香核， 可以赋予树脂较高的 子结构中的酚羟基、 刚性、 热稳定性及耐溶剂性。近年来， 以木质素为原料合成或改性高分子产品逐渐被视作规模化合理应 用木质素资源的潜在途径。木质素经物理共混或化学改性可用于制备酚醛树脂 、 脲醛树脂及聚氨树脂。 而环氧树脂是热固性高分子材料中最重要的品种之一 ， 因此木质素在环氧树脂合成中的应用也受到一 些研究者的关注。固化的环氧树脂具有良好的化学稳定性 、 电绝缘性、 耐腐蚀性、 黏合性和机械强度， 现
［18 ］
采用竹子高沸醇木质素合成了木质素环氧树脂和木质素环氧树脂亲水衍生物 ， 并研究
了不同聚灰比和养护条件对竹子高沸醇木质素环氧树脂及其亲水衍生物改性水泥砂浆力学性能的影 响。结果表明： 随着聚灰比的增加， 试样的抗折强度提高， 而抗压强度降低， 试样的韧性增强； 当聚灰比 抗折强度明显提高； 混合养护条件所得试样的综合性能优于水养护条件 。 大于 0． 12 时， ［19 ］ 林玮等 以课题组研制的高沸醇木质素（ HBSL） 为原料， 利用其自身的化学活性， 直接与环氧氯丙 烷（ ECH） 反应， 制备木质素环氧树脂和木质素改性双酚 A 型环氧树脂。 结果表明： 高沸醇木质素易于 合成木质素环氧树脂， 其最佳合成条件是： n（ ECH） ∶ n（ —OH） = 8 ， 温度 55～60 ℃ ， 碱浓度为 5 % 。 木质 素三维结构高分子的引入， 可有效提高树脂的整体热稳定性和耐溶剂特性 ， 有望在涂料、 胶黏剂和降解 树脂基复合材料等领域应用。 Cazacu 等［20］研究了环氧改性木质素的引入对聚烯烃共混物性能的影响 。 先将铵木质素与环氧氯 75 ℃ 的条件下反应 5 h， 丙烷按质量比 1 ∶ 10 混合， 在 35 % ～40 % 的氢氧化钠溶液中， 得到一种褐色、 高 N， N－ 甲基吡咯烷酮溶液的环氧改性木质素磺酸盐 （ LER ） 。 再将质量分数为 易溶于水、 甲醇、 黏度， 2． 5 % ～40 % （ 按共混物质量计） 的 LER 与聚烯烃共混物共混， 120 MPa 条件下搅拌 10 min， 在 125 ℃ ， 得 到一种褐色的、 具有强化表面特性、 热性能及降解性能的材料。研究表明： 材料的力学性能、 热性能及表 面特性取决于 LER 的掺入量。当 LER 的掺入量为 10 % 时， 其对材料的机械性能影响较小， 随着 LER 的掺入量增大， 材料的机械性能呈现下降趋势。材料的表面性能在 LER 的掺入量为 20 % 时达到最佳。 LER 掺入量在 0～20 % 的范围内， 此外， 复合材料的生物相容性得到很大提高。 土埋试验表明， 环氧改 性木质素聚烯烃共混物具有生物降解性 。 2． 1． 3 通过化学改性， 可有效提高木质素的反应活性。 赵斌元等 采用 苯酚－ 硫酸法制备的木质素磺酸钙经酚化改性后与环氧氯丙烷反应合成环氧树脂 。酚化产物的红外光 改性后与环氧化合物作用 谱显示： 酚化过程中苯酚取代磺酸盐基团 ， 苯环含量、 酚羟基含量均增加。 环氧树脂的核磁共振谱分析 －5 表明： 在 4 ～ 8 × 10 范围内均出现环氧基团的脂肪族 C —H 键， 同时还具有非常对称的苯环结构， 不含 有甲氧基团。环氧树脂的相对分子质量大约为 365 ， 环氧值为 0． 47 。Sun 等 采用 FT－IR 及 DSC 分析 ， － 方法 对木质素基环氧树脂 马来酸酐固化体系的固化动力学及机理进行了研究 。结果表明： 当温度高 于 110 ℃ 时， 固化体系中环氧基的红外吸收峰消失， 反应完全。 采用活化能常数法对木质素基环氧树 得出固化反应活化能为 59． 68 kJ / mol； 采用活化能变量法分析 脂－ 马来酸酐固化体系的 DSC 曲线分析， 得出， 反应活化能先降低后升高， 其变化范围在 60． 16 ～ 87． 80 kJ / mol 之间。 ［23 ］ 王海洋等 以蔗渣氧脱木质素为原料， 在 240 ℃ 、25 MPa、 氧化铜铬作催化剂、 氢解 3 h， 得到红棕 色粉末状木质素， 经双酚 A 改性后， 与环氧氯丙烷混合， 在 20 % （ 质量分数 ） NaOH 溶液中，备、 结构及反应性
木素的综述
应用
3.应用
木质素及其改性物在油田化学品中的应用
Ⅰ钻井液处理剂 Ⅱ油井水泥外加剂 Ⅲ木质素类驱油剂 Ⅳ调剖堵水剂 Ⅴ稠油降黏剂 Ⅵ缓蚀剂、阻垢剂 Ⅶ缓蚀剂、阻垢剂
3.应用
Ⅰ钻井液处理剂： 木质素与纤维素、淀粉、
植物丹宁和腐殖酸并列为五大类钻井液用的 天然有机原料 , 是目前国内外用途较广、用量 最大、价格较低的钻井液处理剂。 通过甲醛缩合、接枝共聚、金属络合及磺 化处理等一系列改性反应 , 制备了降黏剂 PNK , 其性能优于国内外同类产品 , 具有较强的抗高 温抗盐污染能力和抑制性。 将木质素磺酸盐与烯类单体共聚也是制备 无污染降黏剂的有效途径 , 共聚产物适用于淡 水、盐水或钙处理钻井液体系。
木质素的化学改性方法及 其在油田中的运用
1.概要 2.改性
3.应用
1.概要
木质素 是一种高分子有机物 , 大量存在于木
材、竹、草等造纸原料中。在自然界中木质素的蕴 藏量仅次于纤维素 , 是第二大天然有机物。
人们在利用纤维素的同时 , 产生了大量的废弃木 质素 , 不仅浪费资源 , 还严重污染环境 。因此 , 无论 从资源利用 , 还是从环境保护的角度 , 木质素的研究 、开发和利用都显得尤为重要。
பைடு நூலகம்
2.改性
Ⅲ接枝改性：其产物具有较好的吸附性 , 能用作 钻井泥浆添加剂 。接枝改性后木质素的吸附性 能大大提高 ,可以用作水处理剂。采用 H O 为引 发剂 , 木质素磺酸盐与马来酸和丙烯酰胺进行三 元共聚 , 其产品具有良好的降黏性能和抗温性能 , 同时具有一定的抗盐抗钙性能 。
2.改性
Ⅳ聚合改性： 木质素的聚合改性 , 依反应机理 可分为两类: 木质素在非酚羟基位置的缩合反应; 木质素游离酚羟基与多个官能团化合物的交联反 应, 木质素磺酸盐与甲醛的缩合反应能有效提高 改性木质素对无机盐的分散能力。得到的黏稠状 高聚物对水中悬浮的细粒固体有很好的絮凝效果 , 比未经交联反应的木质素磺酸盐的絮凝效果好 。
木质素基吸附剂制备及应用研究进展
木质素基吸附剂制备及应用研究进展木质素基吸附剂制备及应用研究进展摘要：随着环境污染问题的加剧，吸附技术在废水处理中得到了广泛应用。
木质素基吸附剂作为一种新型的环境友好材料，以其优异的吸附性能备受研究者的关注。
本文从木质素基吸附剂的制备方法及其在废水处理、气体吸附以及重金属去除等领域的应用进行了综述。
1. 引言随着工业化进程的加快，环境问题日益突出，废水中的有机污染物、重金属离子和废气中的有害气体对环境和人类健康造成威胁。
传统的废水处理方法往往存在效率低、设备大、耗能高等问题。
因此，研究新型吸附材料用于废水处理成为一种重要的研究方向。
2. 木质素基吸附剂的制备方法木质素基吸附剂由天然的木质素材料经过一系列化学改性或物理处理制备而成。
常用的制备方法包括酸处理、碱处理、接枝改性和混杂改性等。
这些方法可以改变木质素结构和表面性质，提高其吸附性能。
3. 木质素基吸附剂在废水处理中的应用木质素基吸附剂在废水处理中具有很高的吸附能力和选择性，可以有效去除废水中的有机物和重金属离子。
研究发现，木质素基吸附剂可以通过吸附、离子交换和膜分离等机制实现对污染物的去除。
此外，木质素基吸附剂具有较好的再生性能，可以重复使用。
4. 木质素基吸附剂在气体吸附中的应用木质素基吸附剂不仅可用于废水处理，还可以应用于气体吸附领域。
木质素基吸附剂对有害气体如二氧化硫、甲醛和苯等具有很高的吸附能力。
此外，木质素基吸附剂还可以用于室内空气净化，能够有效去除可挥发性有机化合物和异味物质。
5. 木质素基吸附剂在重金属去除中的应用重金属污染是当前环境问题的重点之一。
木质素基吸附剂由于其特殊的结构和吸附性能，可以有效地去除废水中的重金属离子。
研究表明，木质素基吸附剂的吸附性能受到pH值、温度、离子强度等因素的影响。
通过调节反应条件可以优化吸附效果。
6. 结论木质素基吸附剂以其优异的吸附性能在废水处理、气体吸附和重金属去除等领域得到了广泛应用。
然而，目前的研究还面临着制备方法简化、吸附效果提高以及再生利用等问题。
木质素综述
木质素的分离提取最新研究进展摘要:综述现有使用酸、碱、超临界、两水相、离子液等手段分离提取木质素的方法，指出现有分离提取技术的发展方向与趋势.讨论了在微波加热条件下以乙二醇水溶液为溶剂，采用高沸醇溶剂法从胡萝卜中提取木质素的方法。
实验结果表明，该方法提取木质素，实现了高效、无污染的效果，具有“节能减排”的意义。
关键词：木质素;胡萝卜；分离提取；高沸醇溶剂法中图分类号：TQ936。
2；文献标识码：AProgress in Studying the Extraction of LigninAbstract：The isolation of lignin by different approaches such as acid,alkali,supercritical extraction,aqueous biphasic system and ionic liquid extraction are reviewed．Lignin was extracted from carrot root by microwave radiators with high boiling solvent（HBS)80%ethylene glycol aqueous solutions as solvent．To achieve efficient，non-polluting effect of the“energy saving emission reduction”of great significance．Keywords：Lignin；Carrot root;Extraction;HBS1 前言木质素是具有酚型结构的天然高分子物质，广泛存在于木本植物、草本植物、维管植物中,是自然界中在数量上仅次于纤维素的第二大天然高分子材料，是工业上唯一能从可再生资源中获取的芳香族化合物。
木质素在建材工业、石油工业、轻工业、农业中都有广泛的应用[1]。
木质素基碳材料催化剂的制备及应用研究进展
木质素基碳材料催化剂的制备及应用研究进展木质素基碳材料催化剂是一种新兴的催化剂类型，具有良好的化学稳定性、高比表面积和多孔性等特点，因此在环境保护、能源转化、化学合成等领域具有广泛的应用前景。
本文将从制备和应用两方面综述木质素基碳材料催化剂的研究进展。
一、制备方法木质素基碳材料催化剂的制备方法主要包括炭化法、氧化炭化法、物理碳化法等。
其中，炭化法是最常用的制备方法之一。
该方法通过高温热解木质素前体，形成碳材料，并进行活化处理，以增加其比表面积和孔径分布。
氧化炭化法是在炭化法的基础上，将碳材料与氧化剂一同热处理，使其表面发生氧化反应，增加其官能团含量和催化性能。
物理碳化法则是将碳材料与活性物质混合后，在高温下进行物理吸附，以提高其催化性能。
二、应用领域1.环境保护领域木质素基碳材料催化剂在环境保护领域中的应用主要包括废水处理和空气净化两个方面。
废水处理方面，木质素基碳材料催化剂具有良好的吸附性能和生物相容性，可用于有机污染物的吸附和生物降解。
空气净化方面，木质素基碳材料催化剂能够将有害气体如SO2、NOx等转化为无害物质，净化空气质量。
2.能源转化领域木质素基碳材料催化剂在能源转化领域中主要应用于燃料电池和光催化领域。
在燃料电池中，木质素基碳材料催化剂可用于催化氧还原反应，提高燃料电池的效率和稳定性。
在光催化领域中，木质素基碳材料催化剂可用于吸收太阳能并将其转化为化学能，从而实现太阳能的高效利用。
3.化学合成领域木质素基碳材料催化剂在化学合成领域中具有广泛应用前景。
其具有良好的催化性能和可调控性，可用于有机合成、催化加氢等反应。
此外，木质素基碳材料催化剂还可用于药物合成、化妆品加工、食品添加剂等领域。
木质素基碳材料催化剂是一种具有广泛应用前景的新兴催化剂类型。
其制备方法多样，应用领域广泛，具有优异的催化性能和稳定性，是未来绿色化学和可持续发展领域的重要研究方向。
木质素基碳材料的制备与应用研究综述
摘要：从制备、结构和应用总结了木质素材料的最新进展。
现在只有少数分离的木质素被用作原料，因此文章详细综述了三种木质素基碳材料的制备方式以及应用制备方向，对其进行了总结，以了解当前木质素基碳材料的近况发展。
具体而言，深入讨论了木质素不同制备方法的程序，包括活化、纺丝和模板法，以及稳定和碳化，以期全面了解木质素基碳材料的形成。
其中对于目前各种碳材料的制备方法以及优缺点进行了简单的总结。
最后对于未来木质素材料的发展方向和利用进行了展望。
关键词：木质素；活性碳；碳纤维；多孔碳Abstract: The preparation, structure and application of lignin materials were reviewed in this paper. At present, only a few separated lignins are used as raw materials. Therefore, the preparation methods and application directions of three kinds oflignin-based carbon materials are reviewed in detail in this paper,so as to understand the recent development of current lignin-based carbon materials. Specifically, the procedures of different lignin preparation methods, including activation, spinning and template, as well as stabilization and carbonization, are discussed in depth in order to gain a comprehensive understanding of the formation of lignin-based carbon materials. The preparation methods of various carbon materials and their advantages and disadvantages are briefly summarized. Finally, the future development direction and utilization of lignin materials were prospected.Key words: lignin; activated carbon; carbon fibre; porous carbon木质素基碳材料的制备与应用研究综述⊙ 易代仁杰1a 李鹏辉1a 王佳宇1a 陆嘉莹1a 龙桂芳1b 李媛媛1c 吴文娟1a,2*[1.南京林业大学 a.江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心；b.化学工程学院；c.经济管理学院，南京 210037；2.芬欧汇川（中国）有限公司亚洲研究中心，江苏常熟 215006]Research Progress in Preparation and Application of Lignin Based Carbon Materials⊙ Yi Dairenjie 1a , Li Penghui 1a , Wang Jiayu 1a , Lu Jiaying 1a , Long Guifang 1b , Li Yuanyuan 1c , Wu Wenjuan 1a,2*(1.a.Jiangsu Co-Innovation Center of Efficient Processing and Utilization of Forest Resources; b.College of Chemical Engineering; c.College of Economics and Management, Nanjing Forestry University, Nanjing, Jiangsu 210037, China; R&D Center of UPM China Co., Ltd., Changshu, Jiangsu 215006, China )中图分类号：TS71+1; TB322文献标志码：A 文章编号：1007-9211(2023)16-0006-06易代仁杰 先生本科在读；研究方向：天然高分子的改性与应用研究。
木质素应用综述
表面活性剂碱木素性能及应用研究进展作者：阳湘荣碱木素是碱法制浆黑液(包括烧碱法和硫酸盐法)的主要成分。
厂家对黑液治理一般有两种方法:一种是对黑液进行碱回收;另一种是开发黑液木素产品。
前种方法黑液经浓缩燃烧,虽然能回收蒸煮液中的氢氧化钠和利用热值,但对木素来说却是一种低值利用方式,且设备投资大。
后一种方法通过对碱木素进行改性,开发黑液木素产品,提高其应用附加值,是合理利用碱木素的好方法,同时也是大规模利用造纸黑液、缓解并最终根除造纸黑液污染的根本出路。
1碱木素的结构特性和反应性能碱木素在结构特性方面有许多不同于原木素之处,如平均相对分子质量较低、有明显的相对分子质量多分散性、大量的紫丁香基和少量的愈创木基及羟苯基、含量较高的甲氧基、酚羟基和含量较低的醇羟基等。
碱木素的结构特性与蒸煮所用原料及蒸煮工艺有关,每一个C9单位中含官能基分子数不同,典型的针叶木碱木素化学式为:。
碱木素相对分子质量小,其重均相对分子质量为2000～3000(木素磺酸盐一般为20000～50000)。
由于木素本身的多分散性以及蒸煮过程中的木素分子降解方式和降解程度的差异,碱木素成分复杂,相对分子质量分布从几百到上百万,不同相对分子质量的碱木素在结构特性和反应性能上也有所不同,因此工业上常利用超滤设备按相对分子质量进行分级分离。
随着碱木素级分相对分子质量的提高,甲氧基、酚羟基及多分散性依次降低,羰基随级分相对分子质量的提高而提高。
为了使碱木素具有某些特定的物化性能,常对其进行化学改性。
改性反应可以是亲电或亲核的,也可是自由基型的。
常用的改性方法有磺化、胺基化、羟烷基化、烷基化、烷氧基化、接枝共聚等。
文献报道:通过对分级后麦草碱木素的化学特性研究发现,碱木素分级改善了分子的均一性,但对反应性能的影响不大,必要时可对碱木素进行分级。
通过改性反应,在木素中接入亲水或亲油基团、改变相对分子质量大小,可提高其水溶性和表面活性,极大地拓宽了碱木素的应用范围。
木质素的应用
木质素的应用木质素以其独有的理化性能在工农业等多个领域都有着广泛的应用。
1.木质素在工业上的应用工业木质素的性质随植物种类、取得方法或分离方法不同而有所差别。
但从结构上看，它们都有非极性的芳环侧链和极性磺酸基等，都具有亲油性和亲水性。
因而赋予其良好的表面活性和分散性。
可用作水泥减水剂、水泥助磨剂、沥青乳化剂、钻井泥浆调节剂、堵水剂和调剖剂、稠油降粘剂、三次采油用表面活性剂、水煤浆添加剂、表面活性剂和染料分散剂等。
使用盆巨大，是工业木质素最成熟的应用领域。
木质素很早就作为粘结剂使用。
木质素分子上存在羧基、羟基和双健，内聚力大、强度高，添加其他有相似的官能团的化合物，如妥尔油树脂，便可作为粘结剂在纤维板制造中使用。
木质素在工程塑料中的应用也很广。
干态木质素通常是粉末状的，主要作为合成高分子树脂填充剂，属于共混的范畴。
近十年来，木质素一树脂的共混技术已取得了显著进步。
木质素与聚抓乙烯(PVC)的相容性较好，可以直接进行共混。
另外通过紫外光照射下2000h老化前后的耐疲劳性能，发现木质素还有良好的抗光降解性。
木质素是一种含有大量亲水性官能团的极性高分子，与非极性树脂聚乙烯(PE)间的相容性不好，一般须采用加人相容剂的方法克服。
目前对于木质素在塑料中的应用研究，重点仍放在增容技术的发展方面，如何简便有效的提高木质素与树脂之间的相容性，是木质素得以在塑料工业中大规模使用的关健，另外以木质素为基体通过接枝聚合生产可完全降解高分子材料的技术，近年来也有长足的发展，有望发展成为一类新品种工程塑料。
木质素具有一定的吸附特性，可通过适当的改性聚合获得具有多功能、商性能的木质素基吸附材料。
可应用于环保、生物、医药、冶金、电艘、材料等领域。
2.木质素在农业上的应用木质素在农业上的大盆使用，主要是作为肥料和各种肥料的添加剂，农药缓释剂、植物生长调节剂、土攘改良剂等。
(1)肥料目前用木质素生产肥料的报道较多，主要通过利用木质素结构单元苯环和侧链上的各种活性基团表现出的缓释、整合等性质对木质素进行改良、改性，制备各种功能性肥料，如制造缓释肥料、木质素微肥、高效磷肥等。
木质素,电极材料
木质素，电极材料
木质素是一种复杂的有机聚合物，广泛存在于木质化植物的细胞中，主要位于细胞与细胞之间的空隙，即胞间层，这也是细胞壁浓度最高的部位。
木质素在细胞壁的形成中特别重要，木质素的沉积——木质化后，可以增加导管的厚度、提高导管的硬度和韧度、维持导管中营养物质物质的运输顺畅。
木质素还能增强细胞的粘连性，是一种天然的强力粘合剂。
由于其独特的化学和物理特性，木质素在许多领域都有应用，包括但不限于塑料、粘合剂、染料和墨水等。
至于木质素作为电极材料的具体应用，目前不太清楚。
但是可以确定的是，木质素具有丰富的碳源和良好的导电性，因此可能在某些电化学领域有潜在的应用价值。
例如，木质素基硬碳制造电池已成为100％可回收利用产品。
此外，木质素还可以制备炭材料，这种材料具有良好的导电性，能够作为电极活性材料应用于燃料电池等电化学领域。
总的来说，木质素在电极材料方面的应用还有很大的探索空间，未来可能会有更多的研究和创新出现。
木质素基功能材料
木质素基功能材料
木质素基功能材料
木质素是指来自植物的组织，其中含有木质素，是一种重要的高分子材料，可以用于多种用途。
它是一种绿色替代材料，用于生产环保产品，具有优良的力学性能和热阻性。
木质素的性能可以通过质量浓缩和形状改变来改善，并且具有优良的可塑性和力学性能，可以满足各种加工要求。
它可以在其他材料中的复合材料中用作增强材料，增加其耐磨性，抗紫外线性和耐水性等性能。
木质素的加工特点是具有高强度，低密度，高流动性，防火性和耐久性等特点，可以用于制造各种汽车部件，如座椅，汽车底盘，行李架等。
木质素还可以作为建筑材料使用，用于建造浴室墙壁，地板，门，屋顶等，木质素是一种轻质耐用的建筑材料，具有良好的保温性能和节能特性。
木质素还可以用于制造包装材料，具有耐酸碱性，耐冲击，耐湿热性以及阻烟耐磨的特性，可以更好地保护食品和其他行业中使用的产品。
木质素的另一个广泛应用是提供消费品，如橡胶，塑料，油墨，涂料，染料等，可以改善木质素的性能，使它更符合使用要求。
木质素是一种环保材料，它可以用于多种用途，如包装材料，建筑材料，汽车部件，用作消费品原料，以及多种用途中的增强材料，
可以改善力学性能，耐水性，耐紫外线性，耐老化性等特点，对环境有良好的贡献。
木质素基材料的研究及应用进展
木 质素 中含 有多 种官 能 团 ， 如芳 香 基 、 酚羟 基 、 羟 基 、 基 、 醇 羰 甲氧基 、 基 、 轭双 键 等 ， 羧 共 因此 木
质 素 的化学 反应性 较 为活 跃 ， 够发 生 多种 化学 反 应 ， 能 如氧 化 、 原 、 还 水解 、 醇解 、 解 、 酸 光解 、 酰化 、 基 烷
而环氧树脂是热 固性高分子材料中最重要的品种之一 ， 因此木质素在环氧树脂合成 中的应用也受到一 些 研究 者 的关 注 。固化 的环氧 树脂具 有 良好 的化学 稳定性 、 电绝缘 性 、 腐蚀 性 、 合性 和机 械 强度 ， 耐 黏 现
已广泛 应用 于塑 料工 业 、 料工 业 、 械 、 涂 机 化工 、 国防等许 多领域 … 。
第４ ６卷第 ５期
２１ ０ ２年 ９月
生 物 质 化 学 工 程
Ｂｉ ｍａ ｓＣｈ ｍｉ ａ ｇｎ ｅ ｉ ｇ ｏ ｓ ｅ ｃ ｌＥｎ ｉ ｅ ｒｎ
Ｖｏ ． ６ Ｎｏ ５ １４ ． Ｓｅ ２ ２ ｐ． ０１
・
综述评论—— 生物质材料 ・
木 质 素 基 材 料 的 研 究 及 应 用 进 展
ｐ ｅｅ ｔｄ ｒ ｓ ｎ ｅ ．Ａｃ ｏ ｄ ｎ ｓｓｒ ｃｕ ｅ ａ ｄ ｐ ｏ ｅ ｉｓ ｃ ｒ ｉ ｇ ｔ ｉ ｔｕ ｔ ｒ ｎ ｒ ｐ ｒ ｅ ，ｍｏ ｉ ｅ ｇ ｉ ｌ ｂ ｃ ｍｅ ｔ ｅｓｇ ｉ ｃ ｎ ｅ ｅ ｒ ｈ ａ ｄ ｄ ｖ ｌｐ ｎ ｏｎ ｆ ｏｔ ｔ ｄ ｆ ｄ ｌ ｎ ｎｗｉ ｅ ｏ ｉｎ ｆ ａ ｔ ｓ ａ ｃ ｎ ｅ ｅ ｏ ｍｅ ｔ ｉ ｔ ｉ ｉ ｌ ｈ ｉ ｒ ｐ ｏ ｌ ｎ ｎ ｂ ｓ ｄ ｍａ ｅｉ １ ｉ ｉ— ａ ｅ ｔｒａ ． ｇ Ｋｅ ｒ ｓ ｌ ｎ ｎ； ｈ ｍｉａ ｄｆｃ ｔ ｎ； ｐ ｘ ｅ ｉ ａ ｓ ｒ ｅ ｔ ｆ ｍ ｔｒａｓ ｌｎ — ｃｉ ｇ ｓｏ ｒ ｌａ ｅ ｆ ｒ ｌ ｅ ｙ ｗｏ ｄ ：ｉ ｉ ｃ ｅ ｃ ｍｏ ｉ ａｉ ｅ ｏ ｙ ｒ ｓｎ； ｄ ｏ ｂ ｎ ； ｌ ｍａｅ ｉｌ ； ｇ ａ ｔ ｌｗ ｅｅ ｓ ｅ ｔ ｉ ｒ ｇ ｌ ｉ ｏ ｉ ｏ ｎ ｉｚ
木质素的结构研究与应用
木质素的结构研究与应用一、本文概述木质素是一种天然的高分子有机化合物，广泛存在于植物细胞壁中，是构成植物骨架的主要成分之一。
由于其独特的化学结构和生物降解性，木质素在多个领域具有广泛的应用价值。
本文旨在深入探讨木质素的结构特点、化学性质及其在不同领域的应用现状，以期为木质素的高效利用和可持续发展提供理论支持和实践指导。
本文将对木质素的基本结构进行详细介绍，包括其分子组成、化学键合方式以及空间构型等方面。
通过对木质素结构的深入剖析，有助于我们更好地理解其化学性质和潜在应用价值。
本文将重点阐述木质素在不同领域的应用情况。
例如，在生物质能源领域，木质素可作为生物质燃料和生物柴油的原料；在材料科学领域，木质素可用于制备高性能的复合材料、塑料和胶粘剂等；在环境保护领域，木质素可用于土壤改良、污水处理和生物质炭的制备等方面。
通过对这些应用案例的分析，我们可以充分了解木质素在不同领域的优势和局限性。
本文还将对木质素的应用前景进行展望，探讨如何通过技术创新和产业升级来推动木质素的高效利用和可持续发展。
我们也将关注木质素研究领域的未来发展趋势，以期为相关领域的研究人员和从业者提供有益的参考和启示。
本文将从多个角度对木质素的结构研究和应用进行全面综述，旨在为木质素的高效利用和可持续发展提供理论支持和实践指导。
二、木质素的结构特性木质素是一种复杂的高分子聚合物，其结构特性独特且复杂。
从化学组成上看，木质素主要由苯丙烷单元构成，这些单元通过各种化学键（如醚键、碳-碳键和酯键）相互连接，形成了复杂的网络结构。
这些苯丙烷单元主要有三种类型：愈创木基（G）、紫丁香基（S）和对羟基苯基（H），它们的比例和连接方式因植物种类的不同而有所差异。
从空间结构上看，木质素呈现出一种无定形的三维网状结构。
这种结构使得木质素具有很高的机械强度，同时也是植物细胞壁的主要成分之一，对植物体的支撑和保护起着重要作用。
再者，木质素具有一定的化学稳定性。
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木质素的应用
• 利用木质素的方式概括起来有两种： • 1 木质素高分子的利用 • 2 木质素的降解利用
1 木质素高分子的利用
• • • • 1.1 在土木工程中的应用 国内和前苏联等国开展了此方面的研究。源于非木本植物的工业木质素衍生 物分子量相对较低,其中木糖成分含量高,适于用作水泥缓凝剂。卢今怡,郁维 新等开展了将木素磺酸盐用于解决混凝土工程中水泥的水化热问题的研究。 1.2 在树脂粘合剂合成中的应用 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 素用于酚―醛树脂粘合剂制备的方法可分为两类:直接法和改性法。直接法反 应简单,但木质素取代酚醛量较少;而改性法中因改性木质素和其它树脂成分有 较好的化学亲合性,木质素取代的酚醛量则增加,制得的木质素胶有较强的交联 固化性。刘启明、徐长妍、卫民等将木质素直接用于酚―醛粘合剂的制备反 应。木质素的改性方法有化学法和非化学法。化学改性方法主要有羟甲基化、 酚羟基化、脱烷基化等;非化学法包括物理法(以超滤法为主),生物发酵等方法。 王春鹏、赵临五等对比了木质素经羟甲基化和酚羟基化后再与酚醛反应制胶 两条工艺路线,结果表明两种方法都可以增加木质素的替代量并改善了树脂粘 合剂的性能,但后者效果更明显。国外开展了木质素经生物发酵处理后再用于 粘合剂制备与应用的研究。木质素还作为甲醛捕捉剂直接掺入用于降低未反 应甲醛的散发量。
木质素基材料及应用
什么是木质素？
• 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）。
木质素的单体结构
• 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。 • 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（hydroxyphenyl 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）。
基本结构
• 由于木质素的分子结构中存在着芳香基、酚羟基、醇羟基、碳基共扼 双键等活性基团，因此可以进行氧化、还原、水解、醇解、酸解甲氧 基、梭基、光解、酞化、磺化、烷基化、卤化、硝化、缩聚或接枝共 聚等许多化学反应。其中，又以氧化、酞化、磺化、缩聚和接枝共聚 等反应性能在研究木质素的应用中显示着尤为重要的作用，同时也是 扩大其应用的重要途径。在此过程中，磺化反应又是木质素应用的基 础和前提，到目前为止，木质素的应用大都以木质素磺酸盐的形式加 以利用。在亚硫酸盐法生产纸浆的工艺中，正是由于亚硫酸盐溶液与 木粉中的原本木质素发生了磺化反应，引进了磺酸基，增加了亲水性， 而后这种木质素磺酸盐在酸性蒸煮液中进一步发生水解反应，使与木 质素结合着的半纤维素发生解聚，从而使木质素磺酸盐溶出，实现了 木质素、纤维素与半纤维素的分离，得到了纸浆，同时也使木质素的 应用成为了可能。
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2 木质素的降解利用
• 木质素天然结构中有苯丙烷结构单元,在适当的条件下 木质素聚合物可降解为芳香族或脂肪族有机小分子化合物。 因此木质素被人们看作可替代石油并可再生的化工原料资 源。目前降解木质素的化学方法主要有:水解、热解、氧 化降解等。木质素分子结构中的β-Ｏ或α-Ｏ键断裂可得到 羟基小分子―酚及取代酚;如保留完整苯环,断裂其它联接 键则可得到苯及取代苯;脂肪族三碳结构从苯环上断裂下 来可得到饱和或不饱和碳氢化合物;氧化断裂木质素可得 到分子量不同的有机酸。上述降解方式可同时得到有机硫 化物及ＣＯ、ＣＯ2、Ｈ2等低分子化合物。
1 木质素高分子的利用
• • 1.3 在分散剂和表面活性剂中的应用 木质素及其改性产品具有良好的分散性和表面活性并且无毒,可用于多个工业领 域:木素磺酸盐用作染料溶液的稳定剂、除虫杀菌剂的分散剂、粘土或固体燃料 水悬浮液稳定剂、循环冷凝水的缓蚀阻垢剂等;在石油钻探中木素磺酸盐及改性 产品被用于改善泥浆的流度和流变学性质;木素磺酸盐在石油三次开采中是常用 的牺牲剂;木素磺酸盐还可用作石油、沥青、蜡等的乳化剂。 改善木素磺酸盐表面活性常用的化学方法是在酸性介质中用空气氧化。与其它表 面活性物质混配使用也是常用的改善木素磺酸盐表面活性的方法. 1.4 在皮革鞣剂制备中的应用 木质素磺酸盐直接用于皮革鞣制效果不好。要经化学改性使木素改性产物具有 合适的粒子半径分布、较好的水溶性并带上能与皮胶原蛋白活性基团反应的官能 团,即可用于皮革的鞣制或复鞣。改性适宜的木素磺酸盐(复)鞣剂处理后的成革性 能可以满足市场需求,并有助于减少制革污水中铬离子对环境的污染。主要改性 方法有:木素磺酸与苯酚、甲醛缩合;木素磺酸与二羟甲基脲―酚磺酸缩合;木素磺 酸与4,4’―二羟基二苯砜缩合;木素磺酸与双氰胺、甲醛缩合;木素磺酸与铝盐或 铬盐形成铬合物后与磺化酚醛缩合。代表性产品有:拜耳公司的Ｒｅｔｉｎｇａ ｎＲ6、前苏联的ддＡＭ-2-Ｃ、ＣпＣ。木素磺酸也可用于树脂的喷雾干燥以改 善产品的电性和分散性。
分子结构
• 同时含有多种活性官能团，如羟基、羰基、羧基、甲基及 侧链结构。其中羟基在木质素中存在较多，以醇羟基和酚 羟基两种形式存在，而酚羟基的多少又直接影响到木质素 的物理和化学性质，如能反映出木质素的醚化和缩合程度， 同时也能衡量木质素的溶解性能和反应能力；在木质素的 侧链上，有对羟基安息香酸、香草酸、紫丁香酸、对羟基 肉桂酸、阿魏酸等酯型结构存在，这些酯型结构存在于侧 链的α位或γ位。在侧链α位除了酯型结构外，还有醚型连 接，或作为联苯型结构的碳-碳联结。同酚羟基一样，木 质素的侧链结构也直接关系到它的化学反应性。