木质素基材料的研究及应用进展

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1、·综述评论———生物质材料·木质素基材料的研究及应用进展11,2*21,212张晔,陈明强,王华,杨忠连,刘少敏,王君(1.安徽理工大学地球与环境学院,安徽淮南232001;2.安徽理工大学化学工程学院,安徽淮南232001)摘摇要:本文对木质素在合成树脂、吸附剂、膜材料及农业肥料方面的研究和应用进行了阐述,并针对木质素的结构和性能,提出改性木质素将成为大力发展木质素基材料的研究重点。关键词:木质素;化学改性;环氧树脂;吸附剂;膜材料;长效缓释肥中图分类号:TQ351摇摇摇摇摇摇摇文献标识码:A摇摇摇摇摇摇摇文章编号:1673-5854(2012)05-

2、0045-08ResearchProgressofLignin鄄basedMaterials11,221,2ZHANGYe,CHENMing鄄qiang,WANGhua,YANGZhong鄄lian,12LIUShao鄄min,WANGJun(1.SchoolofEarthScienceandEnvironmentalEngineering,AnhuiUniversityofScienceandTechnology,Huainan232001,China;2.SchoolofChemicalEngineering,AnhuiUniversityofSci

3、enceandTechnology,Huainan232001,China)Abstract:Inthispaper,theresearchandapplicationoflignininepoxyresin,adsorbent,filmandagriculturalfertilizerarepresented.Accordingtoitsstructureandproperties,modifiedligninwillbecomethesignificantresearchanddevelopmentpointoflignin鄄basedmateria

4、l.Keywords:lignin;chemicalmodification;epoxyresin;adsorbent;filmmaterials;long鄄actingslowreleasefertilizer木质素与纤维素和半纤维素是构成植物骨架的主要成分,主要存在于木本植物和草本植物中,其在自然界中数量仅次于纤维素,是第二丰富的天然生物质资源,也是自然界中一种能提供可再生芳香基化合物的非石油资源。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。木质素

5、主要来源于造纸工业废水和农林废弃物,它受到纤维原料、制浆工艺及提取方法等因素的影响,物理化学性质相[1]差很大,从而限制了自身在工业上的高值化利用。20世纪以来,随着木质素研究的逐渐深入,人们对它的重要性有了新的认识。木质素是一种环境友好的生物质可再生资源,通过物理共混或磺化、羟甲基化、酚化、氢解、丙氧基化、酯化、胺化、接枝共聚[2-3]等化学反应改性,可改善木质素的性质,广泛用于工农业、建筑业、采矿业等领域。在材料中引入木[4-5]质素,不仅可以提高材料性能,还能降低生产成本,产生可观的经济效益。木质素高分子材料逐渐被视作规模化合理应用木质素资源的潜在

6、途径。本文综述了近年来木质素在环氧树脂、吸附剂、膜材料及农业肥料方面的应用研究进展,并对其发展前景进行了展望。1摇木质素的制备、结构及反应性工业木质素主要来源于造纸工业的制浆过程,根据制浆流程的不同对所得木质素产品可进行相应摇摇收稿日期:2011-11-11摇摇基金项目:国家973计划资助(2007CB210206);国家高技术研究发展计划资助(2009AA05Z408)摇摇作者简介:张晔(1984-)女,安徽宿州人,博士,研究方向:生物质能源;E鄄mail:zhangye0830@126.com摇*通讯作者:陈明强(1964-)男,安徽宿州人,教授,博

7、士生导师,主要从事生物质能源转化方面的研究;E鄄mail:mqchen@aust.edu.cn。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,从中分离得到的多为水溶性的木质素盐类;2)另一类是通过有机溶剂法制浆,比较典型的是有机醇类和有机酸类制浆,分[6]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(organosolvlignin)。多年来,许多科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,但已基本弄清了其主要组成和基团的结合方式,以及木质素与纤维素之间的连接方式。目前认

8、为以苯丙烷结构为主体,共有3种基本结构(非缩合型结构),即愈创木基结构、紫丁香基