木质素改性材料的应用

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1、木质素改性材料的发展与应用摘要：本文主要介绍木质素的改性与应用研究对保护生态环境，推动工业木质素应用的发展，促进制浆造纸废液污染治理，农林剩余生物质资源利用，开发可自然再生资源的综合利用木质素的化学改性既拓宽了木质素的应用范围，也提高了其实用价值。加强木质素的改性与应用研究对保护生态环境，推动工业木质素应用的发展，促进制浆造纸废液污染治理，开发可自然再生资源的有效利用具有重要意义。关键字：木质素；改性；应用主要内容：木质素是一种可再生的天然高分子有机物,大量存在于造纸废液中。从造纸废液中提取的木质素结构复杂，分子量分布范围宽，缺乏强亲水官能团，应用性能难以提高。通过对木

2、质素进行改性，可以提高其应用性能，拓宽应用范围，而且对促进资源充分利用、环境保护和制浆造纸业协调持续发展有重要意义。木质素的改性研究主要包括木质素的磺化、磺甲基化，木质素与丙烯酰胺、丙烯酸和多元单体接枝共聚、缩合、交联，木质素的氧化氨解、稀硝酸氧化，木质素脱甲基化、硫化以及常温常压、高温加压等反应改性。改性后木质素分子量提高水溶性、表面活性增强其改性产物分别在混凝土外加剂、石油开采、染料分散、肥料增效缓释、合成木材、削减地表径流、固沙保水等方面有良好的应用前景。木质素的化学改性拓宽了木质素的应用范围，也提高了其实用价值。加强木质素的改性与应用研究对保护生态环境，推动

3、工业木质素应用的发展，促进制浆造纸废液污染治理，农林剩余生物质资源利用，开发可自然再生资源的综合利用木质素的化学改性既拓宽了木质素的应用范围，也提高了其实用价值。加强木质素的改性与应用研究对保护生态环境，推动工业木质素应用的发展，促进制浆造纸废液污染治理，开发可自然再生资源的有效利用具有重要意义。目前，国内外利用木质素产物中的绝大多数为亚硫酸盐法造纸制浆废液回收的木质素磺酸盐的形式。与碱法造纸制浆黑液回收的木质素相比，其水溶性、分散性、表面活性等较好，木质素的磺化改性主要包括对木质素的磺化和磺甲基化反应。木质素磺化改性，一般采用的是高温磺化法，即将木质素与Na2SO3在

4、150-200℃条件下进行反应，使木质素侧链上引进磺酸基，得到水溶性好的产品。马涛等在碱木质素磺化实验条件：Na2SO3用量1.0-6.0mmol·g-1,NaOH与Na2SO3重量比为1:9，液比为1:4，反应最高温度为165℃，保温时间5h。在pH为14、80℃的条件下，将反应产物与适量的Zn2+反应5h，制得含锌量为18.60mg·g-1的木质素磺酸锌的螯合微肥。何伟等对麦草碱木质素和松木硫酸盐木质素高温磺化反应进行了比较，表明两者的反应速度和磺化度的差异不大。Sokalova等提出在氧化剂作用下，碱木素的自由基磺化反应，可在较低温度下进行。穆怀珍等对蔗渣碱木素的

5、磺化条件进行了较为系统的研究，提出磺化反应的适宜条件如下：Na2SO3用量5mmol·g-1，pH为10.5，反应温度为90℃，时间5h。在反应体系中加入适量FeCl3或CuSO4溶液作为接触催化剂，能提高木质素磺化反应的效果。周勇等在反应中按摩尔比加入Na2SO3，氧化剂FeCl3，调节pH9-12，反应温度与反应时间分别为95℃-98℃、2h，制得木素磺酸盐，然后，在碱性条件下，用空气氧化、水解，用丁醇或者苯萃取方法制得香兰素产品。木素磺甲基化反应可区分为2种方法：其一为一步法，即在一定反应条件下，与甲醛和Na2SO3反应；另一种方法为两步法，即先羟甲基化，然后再与

6、Na2SO3发生反应。何伟等对麦草碱木质素和松木硫酸盐木质素高温磺化反应进行了比较。木质素与3mol甲醛在pH为11.0，反应温度为70℃下反应，加酸沉淀出木素后，再在pH为7.0，反应温度为100℃的条件下，与3molNa2SO3反应，得到工业木质素磺甲基化产物。在磺甲基化反应中，硫酸盐木质素的反应速度和可达到的最大磺化度均比麦草木质素大。木材经磺甲基化改性后，具有良好的水溶性和表面活性。麦草碱木素在pH>=11.0、70℃左右与甲醛进行甲基化反应2h，然后再加入Na2SO3，控制温度、压力和反应时间等参数，能制得混凝土减水剂，其减水率达到10%，28d后，混凝土的抗

7、压强度提高了5%左右。木质素改性材料的应用有一下几个方面：（一）改性木质素在道路建材中的应用：改性木质素乳化沥青广泛用于道路的建设中，可用于粘层油和透层油，可用于局部修补时的路面胶结材料，特别是可对旧路面采用稀浆封层进行快捷有效的养护等等。碱法制浆过程中，木质素大分子水性基团发生降解并溶解于蒸煮溶液中，黑液酸化后，碱木质素的不同成分依pH值下降而减少，酚羟基和羟基随pH值下降而增多，在pH值达到3时，木质素充分析出。室温下酸化黑液析出的木质素凝聚性差，似胶体状，分离困难，随着温度升高，颗粒逐渐增大坚实，并产生沉淀。工业提取木质素就是通过酸