（材料学专业论文）木质素网状聚氨酯泡沫塑料的制备及初步应用.pdf

学位论文数据集 中图分类号t q 3 2 8 3学科分类号 论文编号 1 0 0 10 2 0 0 7 0 2 5 4密级公开 学位授予单位代码 1 0 0 1 0 学位授予单位名称北京化工大学 作者姓名韦丽玲学号 2 0 0 4 0 0 0 2 5 4 获学位专业名称材料学获学位专业代码 0 8 0 5 0 2 课题来源 自选项目研究方向高分子材料的合成 论文题目木质素网状聚氨酯泡沫塑料的制备及初步应用 关键词木质素，网状聚氨酯泡沫塑料，制各，应用 论文答辩日期2 0 0 7 年1 月2 3 日论文类型1 基础研究 学位论文评阅及答辩委员会情况 姓名 职称 工作单位学科专长 指导教师刘亚康副教授北京化工大学高分子合成 评阅人l程珏 副教授北京化工大学高分子材科 评阅人2姜志国副教授北京化工大学材料学 评阅人3 评阅入4 评阅人5 答辩委员蝴王海侨教授北京化工大学高分子材料 答辩委员1 程珏 副教授 北京化工大学 高分子材科 答辩委员2姜志国副教授北京化工大学材料学 答辩委员3 答辩委员4 答辩委员5 注：一论文类型：1 基础研究2 应用研究3 开发研究4 其它 二中图分类号在中国图书资料分类法查询 三学科分类号在中华人民共和国国家标准( g b tl3 7 4 5 - 9 ) 学科分类与代码中 查询 四论文编号由单位代码和年份及学号的后四位组成 0舢9胂20 mmwi舢8iiiiy 摘要 木质素网状聚氨酯泡沫塑料的制备及初步应用 摘要 本论文制备了木质素网状聚氨酯泡沫塑料，此种材料可作为处理 硫化氢废气的填料使用。 在本论文中，首先对软质聚氨酯泡沫塑料的合成条件进行了研 究，探讨了聚醚多元醇的选择、t d i 指数、催化剂体系、水发泡剂以 及匀泡剂用量对反应过程的影响，确定了反应物物料的最佳配比： t m n 3 0 5 01 0 0 份，辛酸亚锡( t - 9 ) 2 4 5 份，三乙烯二胺六水 ( t e d a 6 h 2 0 ) 0 0 6 - 0 1 份，l 一5 8 0 匀泡剂1 - , 1 5 份，水8 - 1 2 份，t d i 指数1 0 3 1 0 7 。 在此最佳配比基础上，制备得到了木质素网状聚氨酯泡沫塑料， 文中详细讨论了木质素颗粒对发泡过程、泡孔形状大小等的影响，也 探讨了溶剂对木质素颗粒在聚氨酯基体中分布的影响，木质素的加入 对材料的力学、热学性能的影响，以及木质素含量对材料生物挂膜性 的影响。实验结果表明：1 ，4 二氧六环对木质素的溶解能力是最好 的，可使木质素均匀分散在聚氨酯泡沫塑料中；木质素颗粒的加入可 改善发泡过程的成核作用，提高聚氨酯泡沫的开孔率，降低泡沫孔径， 并且能提高材料的力学、热学性能，与软质聚氨酯泡沫塑料相比，木 质素含量5 的聚氨酯泡沫塑料拉伸强度最大可提高1 4 0 ，木质素含 量1 0 的聚氨酯泡沫塑料发生第一阶段失重的温度提高了5 0 多度， 材料的热稳定性大大提高；经过3 0 天的挂膜测试，木质素含量5 l 北京化工大学硕士学位论文 和8 的聚氨酯泡沫塑料的挂模量可分别达到1 0 0 0 0m g l l 和1 2 1 0 0 m e , a ，。 木质素聚氨酯泡沫塑料是一种既适合微生物生长又易于商品化 的处理硫化氢废气用填料，这种新用途在国内外尚未见报道。 关键词：木质素，网状聚氨酯泡沫塑料，制备，应用 p r e p a r a t i o na n d a p p l i c a t i o no fl i g n i n r e t i c u l a t e dp o l yu r e t h a n ef o a m a b s t r a c t l i g n i nr e t i c u l a t e dp o l y u r e t h a n ef o a mw a sp r e p a r e di n t h i sp a p e r ， w h i c hw o u l db e u s e da s f i l l i n g i n b i 。l o g i c a ls u l f u r e t e d h y d r o g e n t r e a t m e n t i nl h ep a p e r , f a c t o r s i n c l u d i n gp o l y e t h e rp o l y o i ，t d ii n d e x ，c a t a l y s t s s y s t e m ，w a t e rv e s i c a n ta sw e l la sd o s a g eo fs u r f a c t a n t w h i c ha f f e c tt h e f i n e l yf o a m i n g ，w e r es t u d i e df i r s t l y t h eo p t i m a lf o r m u l a w a s ：t m n 3 0 5 0 1 0 0 p a r t s ，t - 92 4 - 5p a n s ，t e d a 6 h 2 00 0 6 - - 0 1p a r t s ，l - 5 8 01 - - 1 5p a n s , w a t e r8 12p a r t s ，t d i1 0 3 。1 0 7 b a s e do nt h eo p t i m a lf o r m u l a ，l i g n i nr e t i c u l a t e dp o l y u r e t h a n ef o a m w a sp r e p a r e d i tw a sd i s c u s s e df o rt h e p r o c e s sa n ds t r u c t u r eo fl i g n i n r e l i c a t e dp o l y u r e t h a n ef o a mt ot h e e f f e c t so f l i g n i ng r a n u l e t h e s o l v e n te f f e c to n d i s t r i b u t i n go fl i g n i ng r a n u l ei n p o l y m e rw a sa l s o s t u d i e di n d e t a i l ；m o r e o v e r , f a c t o r si n f l u e n t i n gp h y s i c a la n d t h e r m a l p r o p e r t i e so ft h em a t e r i a la n dp e r f o r m a n c eo f b i o l o g i c a lf i l mg r o w t hw e r e i n v e s t i g a t e dt o o t h er e s u l t si n d i c a t e dt h a t1 , 4 d i o x a n ew a sc h o s e na si h e s o l v e n to fl i g n i nb e c a u s eo fi t s g r e a te f f e c to nd i s t r i b u t i n go fl i g n i n g r a n u l ei np o l y u r e t h a n ef o a m b u b b l en u c l e a t i n g a n dp o r o s i t yw e r e i m p r o v e db ya d d i n gl i g n i ng r a n u l e ，a n dc e l ls i z eo f t h ep o l y u r e t h a n ef o a m w a sd e c r e a s e d n o to n l yp h y s i c a lp r o p e r t yb u ta l s ot h e r m a lp r o p e r t yo f t h em a t e r i a lw e r ee n h a n c e d c o m p a r e dw i t hs o f tp o l y u r e t h a n ef o a m ， t e n s i l es t r e n g t ho fl i g n i nr e t i c u l a t e dp o l y u r e t h a n ef o a mw a sr a i s e db y 1 4 0 a tm o s tw h i c hl i g n i nc o n t e n tw a s5 ，a n dt h eh e a t - d e g r a d a t i o n t e m p e r a t u r ea tt h ef i r s ts t a g ew a s 5 0 。cm o r et h a ns o f tp o l y u r e t h a n ef o a m w h i c hl i g n i nc o n t e n tw a s1 0 t h e r eh a db e e nag r e a ti m p r o v e m e n ti n h e a tr e s i s t a n c eo ft h em a t e r i a l i tw a ss h o w e dt h a tw e i g h to fb i o l o g i c a l f i l mr e a c h e dt o 1 2 1 0 0m g lw h e nt h el i g n i nc o n t e n to f t h ep o l y u r e t h a n ef o a m sw a s5 a n d8 r e s p e c t i v e l yv i a3 0 一d a yb i o f i l m f o r m a t i o nt e s t i n g l i g n i nr e t i c u l a t e dp o l y u r e t h a n ew o u l db e u s e da sa f i l l i n g i n b i o l o g i c a l s u l f u r e t e dh y d r o g e nt r e a t m e n t ，w h i c hw a sn o to n l y af i t m e d i u mf o rb a c t e r i ab u ta l s oam e r c h a n d i s e i tw a st h ef i r s tt i m ef o ri tt o b eu s e di nt h i sn e wf i e l d k e yw o r d s ：l i g n i n ，r e t i c u l a t e dp o l y u r e t h a n ef o a m ，p r e p a r a t i o n ， a p p l i c a t i o n 目录 目录 第一章绪论1 前言1 1 1 木质素的结构2 1 1 1 木质素的结构单元2 1 1 2 木质素分子结构模型2 1 1 3 木质素的性能及化学性质4 1 2 木质素的分离和提取4 1 3 国内外木质素在塑料应用中的研究开发现状6 1 3 1 木质素与塑料的共混改性6 1 3 2 木质素与小分子单体的共聚改性7 1 4 国内外木质素在开发泡沫材料方面的应用1 2 1 4 1 木质素作为增强剂0 0 0 d 1 2 1 4 2 木质素作为反应主体之一1 2 1 5 木质素聚氨酯泡沫塑料的应用1 4 1 5 1 硫化氢废气的来源及危害1 4 1 5 2 硫化氢废气处理的基本方法1 5 1 5 3 生物过滤法处理废气的机理和工艺过程1 5 1 5 4 生物过滤法对填料的要求1 6 1 5 5 生物过滤法填料的发展趋势1 8 1 6 本课题的目的与意义1 8 第二章实验部分2 0 2 1 实验原料与仪器2 0 2 1 1 主要原料及规格0 0 0d 0 0 2 0 2 1 2 主要仪器设备2 l 2 2 木质素网状聚氨酯泡沫塑料的制备2 2 2 2 1 木质素的制备2 2 2 2 2 木质素网状聚氨酯泡沫塑料的制备方法2 3 2 2 3 网化处理工艺2 4 v 北京化工大学硕卜学位论文 2 3 木质素及木质素聚氨酯泡沫塑料的表征2 5 2 3 1 木质素的表征2 5 2 3 2 木质素聚氨酯泡沫塑料的主要性能与表征2 7 2 4 挂膜实验2 9 第三章结果与讨论一3 0 3 1 木质素的结构分析3 0 3 1 1 木质素的甲酸溶液浓缩工艺条件的影响3 0 3 1 2 木质素的性能3 1 3 1 3 木质素的分子量测定3 2 3 1 4 木质素的红外光谱分析3 3 3 2 木质素网状聚氨酯泡沫塑料的制备3 5 3 2 1 软质聚氨酯泡沫塑料的制备3 6 3 2 1 1 聚醚多元醇的选择3 6 3 2 1 2t d i 用量的影响3 7 3 2 1 3 催化剂的影响3 9 3 2 1 4 发泡剂的影响4 1 3 2 1 5 匀泡剂用量的影响4 2 3 2 1 6 反应物料最佳配比4 3 3 2 2 木质素聚氨酯泡沫塑料的制备4 4 3 2 2 1 溶剂对木质素均匀分散的影响r e d oo qo oo oo od 4 4 3 2 2 2 固体颗粒对发泡过程的影响4 5 3 2 2 3 木质素含量对泡孔形态的影响4 8 3 2 2 4 木质素颗粒对气泡液膜的影响4 8 3 2 2 5 木质素颗粒对聚氨酯泡沫塑料相分离的影响5 0 3 2 2 6 木质素用量对材料性能的影响5 1 3 2 3 木质素聚氨酯泡沫塑料的网化5 6 3 2 3 1 网化处理对泡孔膜的影响5 7 3 2 3 2 网化处理对聚氨酯泡沫塑料密度的影响5 7 3 2 3 3 网化处理对聚氨酯泡沫塑料力学性能的影响5 8 3 3 初步应用5 8 3 3 1 挂膜实验5 9 3 3 2 挂膜实验结果5 9 v l 目录 研究展望6 1 结 仑6 2 参考文献一6 3 致谢j 一6 6 研究成果及发表的学术论文6 7 作者和导9 币简介一6 8 v 北京化t 大学硕士学位论文 c o n t e n t s c h a p t e r1 i n t r o d u c t i o n 1 】f 7 ( ) r e w o r d 。1 1 1t h es t r u c t u r eo fl i g n i n 。2 1 1 1t h es t r u c t u r a lu n i t so fl i g n i n ? 。2 1 1 2t h em o l e c u l a rm o d e lo fl i g n i n 。- 。2 1 1 3t h ep e r f o r m a n c e sa n dc h e m i c a lp r o p e r t yo fl i g n i n 。4 1 2t h es e p a r a t i o na n de x t r a c t i o no fl i g n i n 4 1 3r e v i e wo fl i g n i na p p l i e di np l a s t i c 。、。6 1 3 1b l e n dm o d i f i c a t i o no fl i g n i nw i t hp l a s t i c 。6 1 3 2c o p o l y m e r i z a t i o nm o d i f i c a t i o no fl i g n i nw i t hm o n o m e r 。7 1 4r e v i e wo fl i g n i na p p l i e di nf o a m 。1 2 1 4 1u s i n gl i g n i na sai n t e n s i f i e r 1 2 1 4 2u s i n gl i g n i na sar e a c t a n t 。1 2 1 5a p p l i c a t i o no fl i g n i nr e t i c u l a t e dp o l y u r e t h a n ef o a m 。1 4 1 5 1t h es o u r c ea n dh a r mo fs u l f u r e t e dh y d r o g e n 。1 4 1 5 2t r e a t m e n to fs u l f u r e t e dh y d r o g e n 。1 5 1 5 3m e c h a n i s ma n dt r e a t m e n to fe x h a u s tg a sb yb i o f i l t r a t i o n 。1 5 1 5 4r e q u i r e m e n tf o rf i l l i n gi nb i o f i l t r a t i o n 1 6 1 5 5t h ed e v e l o p m e n td i r e c t i o no ff i l l i n gi nb i o f i l t r a t i o n 18 1 6o b j e c t i v ea n ds i g n i f i c a n c e 。1 8 c h a p t e r2e x p e r i m e n t a l 一2 0 2 1m a t e r i a l sa n da p p a r a t u s 2 0 2 1 1s p e c i f i c a t i o nf o rm a t e r i a l s 。2 0 2 1 2a p p a r a t u s 。2 1 2 2p r e p e r a t i o no fl i g n i nr e t i c u l a t e dp o l y u r e t h a n ef o a m 。2 2 2 2 1p r e p e r a t i o no fi i g n i n - 。2 2 2 2 2p r e p e r a t i o no fl i g n i nr e t i c u l a t e dp o l y u r e t h a n ef o a m 。2 3 2 2 3r e t i c u l a t et r e a t m e n t 。2 4 v l 2 3c h a r a c t e r i z a t i o no fl i g j l i na n dl i g n i np o l y u r e t h a n ef o a m 2 5 2 3 i c h a r a c t e “z a l i o no fl i g n i n 2 5 2 3 2p r 【) p e r t i e sa n dc h a r a c t e r i z a t i o no fi i g n i np o l y u r e t h a n ef o a m 。2 7 2 4b i o f i l mf b 咖a l i o ne x p e r i m e n t 2 9 c h a p t e r3 r e s u l t sa n dd i s c u s s i o n 3 0 3 1s t r u c t u r a la n a l y s i so fl i g n i n ”j u 3 1 1l n f l u e n c eo ff o r m i ca c i dc o n c e n t r a t i o nt e c h n i q u e 3 0 3 1 2 p r o p e r t i e so fl i g n i n j l 3 1 3m e n s u r a t i o no fm o l e c u l a rw e i g l l t j z 3 1 4f t i ra n a n l y s i so fl i g n i n j j 3 2 p r e p e r a t i o no fl i g n i nr e t i c u l a t e dp o l y u r e t h a n ef o a m 3 ) 3 2 1p r e p e r a t i o no fs o f tp o l y u r e t h a n ef o a m ”j b 3 2 1 1s e l e c t i o n sf r o mp o l y e t h e rp o l y o l 。，o 3 2 1 2i n f l u e n c eo ft h ed o s a g eo ft d i j ， 3 2 1 3i n f l u e n c eo fc a t a l y s t s ”j y 3 2 1 4i n f l u e n c eo fv e s i c a n t 4 i 3 2 1 5i n f l u e n c eo fs u r f a c t a n t 4 z 3 2 1 6t h eo p t i m a lf o r m u l a 4 j 3 2 2p r e p e r a t i o no fl i g n i np o l y u r e t h a n ef o a m 。+ 。4 4 3 2 2 1i n f l u e n c eo fs o l v e n to nd i s t r i b u t i o n 。4 4 3 2 2 2i n f l u e n c eo fs o l i dg r a n u l eo nf o a m i n g ”。的 3 2 2 3l n f l u e n c co fi i g n i nc o n t e n to nm o r p h o l o g i e sa n db u b b l es i z e 4 8 3 2 2 4i n f l u e n c eo fl i g n i ng r a n u l eo nl i q u i df i l m 4 子 3 2 2 5i n f l u e n c eo fl i g n i ng r a n u l eo np h a s es e p a r a t i o n ) u 3 2 2 6i n f l u e n c eo fl i g i l i nc o n t e n to np r o p e r t i e so ft h em a t e r i a l + 。5 1 3 2 3p r e p e r a t i o no fl i g n i nr e t i c u l a t e dp o l y u r e t h a n ef o a m 。) b 3 2 3 1i n f l u e n c eo fr e t i c u l a t et r e a t m e n to np o r ef i l m 。5 ， 3 2 3 2i n f l u e n c eo fr e t i c u l a t et r e a t m e n to nd e n s i t yo ft h ef o a m 。5 7 3 2 3 3i n f l u e n c eo fr e t i c u l a t et r e a t m e n to nm e c h a n i c a lp r o p e r t yo f f o a m 。5 8 3 3 a p p l i c a t i o n ”“) b 3 3 1b i o f i l mf o r m a t i o ne x p e r i m e n t ) y 3 3 2r e s u l to fb i o f i l mf o r m a t i o ne x p e r i m e n t 。+ 。，s 7 北京化工人学硕i = 学位论文 p r o s p e c t 6 1 c o n c l u s i o n s - 6 2 r e f e r e n c e s 6 3 a c k n o w l e d g e m e n t s 6 6 p u b l i s h e dp a p e r s 6 7 i n t r o d u c t i o n so fa u t h o ra n dt u t o r s 6 8 x 第一章绪论 第一章绪论 - - 一 剐舌 随着人类对环境和资源危机等问题的认识不断深刻，天然高分子材料具有的 可再生性、可降解性日益受到重视。木质素是一种天然高分子化合物，广泛存在 于植物体内，其数量多于半纤维素而比纤维素少，除苔藓和菌类外，一切植物都 含有木质素。地球上每年可通过植物的光合作用合成木质素约5 0 0 亿吨，它是一 种量大而又可再生的有机资源。再过几十年或稍长一点时间，石化资源枯竭了， 它将成为有机化合物( 特别是芳香族化合物) 的主要来源之一。 制浆造纸工业每年要从植物中分离出1 4 亿吨纤维素，同时得到50 0 0 万吨 左右的木质素副产品。其中，只有很少一部分得到有效利用( 包括大约3 0 0 万吨 木素磺酸盐和1 0 万吨碱木素) ，大部分的分离木质素仍直接排入江河污染环境或 浓缩后烧掉( 用以提供热量和回收碱) ，在发展中国家这一问题尤为严重i 。因此， 无论从水污染的综合治理，还是节省石油、天然气等不可再生资源方面考虑，对 木质素的研究、开发和利用都显得尤为重要，利用木质素生产具有高附加值的材 料意义更深远。 目前，在国外木质素已广泛应用于数十个领域，制造出许多产品。美国、前 苏联、日本等国及欧洲一些国家对木质素进行了大量研究，开发的以木质素为基 础的共混高分子产品包括橡胶补强剂、混凝土减水剂、油田化学品等。进入2 0 世纪9 0 年代，木质素的研究重点开始转向开发以木质素为基础的合成高分子，生 产合成树脂、表面活性剂和胶粘剂等产品。在我国，木质素的开发利用刚刚起步， 制造出的产品屈指可数1 2 l o 我国是盛产竹子的国家，但用于造纸的竹材却只占极其有限的比例，竹浆仅 占3 1 3 j ，而对竹木质素的研究处于木本木质素和禾草木质素的夹缝中，没有受到 足够的重视，亟待研究的课题很多。 清华大学化工系新型分离教研室开发的制浆技术1 4 l 采用m i l o x 法生产纸浆， 用甲酸和过氧化氢作为蒸煮剂分离竹子中的木质素和纤维素，甲酸溶剂回收后可 以循环使用。由该法分离的木质素，其化学性质与其它方法造纸制浆过程分离的 木质素相比，化学变化较小，而且纯度较高；尤其是竹木质素，其灰份和杂质含 量都较少，因此将甲酸法制备的木质素用于生产高附加值的合成树脂、塑料等高 分子材料具有更高的经济价值。本课题组的其它人员1 5 】已对木质素与聚烯烃塑料 的共混进行了研究，将甲酸分离所得的木质素加入到聚乙烯、聚丙烯塑料中进行 共混改性，降低了塑料的成本。 北京化t 大学硕上学位论文 本课题利用m i l o x 法分离所得的木质素制成木质素网状聚氨酯泡沫塑料，使 作为副产物的木质素得到了充分利用，同时制备出一种既适合微生物生长又易于 商品化的废气处理用填料。本研究的意义在于充分利用了m i l o x 工艺，将木质素 应用于聚氨酯泡沫塑料中，提高了木质素的附加值，拓宽了木质素的应用领域。 1 1 木质素的结构 1 1 1 木质素的结构单元 木质素的结构复杂，目前认为其结构单元主体为苯丙烷。木质素是一种具有 芳香族特性，非结晶性的，三维高分子网状化合物。按照植物种类不同，木质素 可分为针叶材、阔叶材和草本植物木质素三大类。针叶材木质素主要由愈创木基 丙烷单元所构成1 6 】；阔叶材木质素主要由愈创木基丙烷单元和紫丁香基丙烷的结 构所构成；草本植物木质素主要由愈创木基丙烷单元和紫丁香基丙烷单元及对羟 基苯丙烷单元所构成，这些单元的结构如图1 - 1 所示。 h 埘( = h 二审吲。 愈创木基丙烷 紫丁香基丙烷对羟基苯丙烷 图1 1 木质素的结构单元 f i g 1 lt h es t r u c t u r a lu n i t so fl i g n i n 从生物合成过程研究得知，这三种基本结构单元首先都是由葡萄糖发生芳环 化反应而形成莽草酸( s h i k i m i ca c i d ) ，然后由莽草酸合成上述三种木质素的基 本结构1 7 1 。 1 1 2 木质素分子结构模型 木质素是聚酚类的三维网状高分子化合物，不同于蛋白质、多糖、核酸等天 然高分子。木质素只能用结构模型来表达，这种结构模型所描述的只是木质素大 分子被切出的可代表平均分子的一部分，或只是按测定结果平均出来的一种假定 结构。 2 第一章绪论 在不同植物纤维原料中，木质素的结构不同；即使在同一原料的不同部位， 木质素的结构也不尽相同。因此，木质素本身在结构上，具有庞大性和复杂性。 另外，木质素在化学上还具有极不稳定性，当受到化学试剂、温度、酸度等影响 时，就会发生化学变化，即使在较温和的条件下，也会发生缩合作用。迄今为止， 还没有找到一种可得到天然木质素方法，这给木质素研究造成了一定困难。 目前，对木质素结构尚未完全弄清。经过光谱法、生物合成、模型物法等多 种方法研究结果确定，木质素是由苯基丙烷结构单元构成的具有三维空间结构的 天然高分子化合物。木质素结构单元的苯环和侧链上都连有各种不同的基团，它 们可以是甲氧基、酚羟基、醇羟基、羰基等各种功能基，也可以是氢、碳、烷基 或芳基。 ：i 冷0 i i n1 i c l ：巴 一i o ，i丫 v 万0 一，一1 r c o 互 ich圆，oh i i i l 图1 2 一段木质索分子的结构模型 f i g 1 - 2t h em o l e c u l a rm o d e lo fl i g n i n 经试验研究得知，木质素结构单元之问以醚键和碳一碳键联接。构成木质素 大分子醚键和碳一碳键的连接部位，可发生在苯环的酚羟基之间，或发生在结构 3 札l 审一 北京化工大学硕士学位论文 单元中的三个碳原子之间，或发生在苯环侧链之间1 8 】。如图1 2 所示，( 1 ) 、( 4 ) 代表醚键分别为( b o 一4 ) ，( a 一0 4 ) 的连接方式，而( 2 ) 、( 3 ) 、( 5 ) 、( 6 ) 代表碳 一碳键分别为( b 一5 ) ，( 5 - 5 ) 。( b 一1 ) ，( 5 5 ) 的连接方式的研究结果表明，木质 素是一个大的分子网络，通常以木质素中若干结构单元、各结构单元的比例及相 互之间的联接方式加以说明，要严格确定它的结构式十分困难。 1 1 3 木质素的性能及化学性质 木质素的性质随植物种类、制备方法或分离方法不同而有很大差别。木质素 的分子量在几百到几十万之间，在化学方法分离过程中存在降解和缩合，对木质 素的分子量有影响，一般分离后的木质素相对分子量较低；另一方面，木质素在 溶液中易发生变性，使得分离出的木质素和原木质素有差异。 大多数木质素不溶于水，有良好的阻燃、耐溶剂性能，热稳定性良好。木质 素具有玻璃化转变温度，其玻璃化温度在1 2 7 - - - 1 9 0 。c 之间，并随木质素分子式 和结构式以及含水量的不同而变化。木质素的缺点是具有显著的多分散性，导致 木质素无明确的热转变温度，给热塑体成型加工带来困难。 天然木质素为无色或淡黄色，经酸、碱进行热处理后，变成褐色或黑褐色。 木质素的分子结构中存在芳香基、酚羟基、醇羟基、羰基、甲氧基、羧基、共轭 双键等活性基团，可进行氧化、还原、水解、醇解、酸解、光解、酰化、磺化、 烷基化、卤化、硝化、缩聚或接枝共聚等化学反应。木质素与烯类单体在催化剂 作用下可发生接枝共聚反应。 1 2 木质素的分离和提取 植物体内的木质素与分离后的木质素在结构上是有差别的，分离方法不同， 其结构也有变化。在工业上，一般是在利用纤维素时将木质素分离提取出来。 分离木质素的方法大体有两类 7 1 ：一类是将植物中木质素以外的成分溶解除 去，木质素作为不溶性成分被过滤分离出来：另一类则正好相反，将植物体中木 质素作为可溶性成分溶解，与纤维素等其它不溶解的成分进行分离，木质素的分 离方法及特征见表1 1 。 木材的酸水解是前一类分离方法的典型例子。纤维素水解为葡萄糖，木质素 则作为水解残渣被分离。木材的酸水解可采用6 5 - 7 2 的硫酸或4 2 的盐酸， 由前者处理得到的木质素称为硫酸木质素，由后者处理得到的木质素则称为盐酸 木质素，总称木材水解木质素或酸木质素。此外，还有用硫酸和氧化铜氨溶液的 4 第一章绪论 分离法和用高碘酸钠溶液的分离法等几种。酸木质素在分离过程中受到酸的作 用，其结构会发生化学变化，不过盐酸木质素的变化比硫酸木质素的变化要小一 些。硫酸木质素在分离过程中所发生的变化是由于在水解的同时木质素发生高度 缩合反应造成的。 表1 1 木质素的分离方法及特征 t a b l e l - lt h es e p a r a t i o na n dc h a r a c t e r so fl i g n i n 分离方法名称 特 征 硫酸木质素化学变化大 将木质素以外的成 盐酸木质素 分溶解除去，木质素 氧化铜氨木质素 发生化学变化 作为不溶性成分 高碘酸木质素 溶解木质素进行的木质素磺酸 分离，木质素作为可 碱木质素 溶性成分 发生化学变化，与制浆有关 硫木质素 氯化木质素 乙醇木质素 酚木质素 发生化学变化，除二氧六环 巯基醋酸木质素 木质素外，试剂与木质素结 合 醋酸木质素 有机胺木质素胺与木质素结合 b r a u n s 天然木质素 丙酮木质素 酶木质素 化学变化极少 磨木木质素 作为后一类分离方法的典型例子，造纸的制浆有两种方法。一种是以含有游 离亚硫酸的钙i 镁、钠、氨的酸性亚硫酸盐溶液，在1 3 0 , - - - 1 4 0 加热蒸煮碎木， 此时原本木质素被磺化为水溶性的木质素磺酸盐，滤去析出的纤维素，将剩下的 纸浆废液用石灰乳处理，即可沉析出木质素；另一种是以浓烧碱液