第九章木质素

1、针叶木：针叶木：2535%阔叶木：阔叶木：2025%禾本科：禾本科：1525%针叶木：愈创木基丙烷针叶木：愈创木基丙烷阔叶木：愈创木基丙烷、紫阔叶木：愈创木基丙烷、紫 丁香基丁香基 丙烷丙烷禾本科：愈创木基丙烷、紫丁香禾本科：愈创木基丙烷、紫丁香 基丙烷、对羟苯基丙烷基丙烷、对羟苯基丙烷 木素的分布：复合胞间层浓度最高，而次生壁木素的分布：复合胞间层浓度最高，而次生壁的含量最多。的含量最多。9.1 木素的存在木素的存在654321654321OCH3OCH3OHHCHOH2CHCH3COOHHCHOH2CHCH3COOHHCHOH2CHCH3COOCH3CH2OH CHCHO木素含量2416%

2、 S/V=15, 通常为 3klason木素 OCH3:1722%木素含量1723% S/V0.51.0酯基=712%对香豆酸和阿魏酸:1518.5%OCH3klason 木素S/V Br+ I+ 位置：邻、对位效应。位置：邻、对位效应。紫丁香基：紫丁香基：2、6位；愈疮木基：位；愈疮木基：5、6位。位。缓和条件：芳香核取代缓和条件：芳香核取代；激烈激烈条件：侧链反应。条件：侧链反应。副反应：脱出甲氧基、对位侧链副反应：脱出甲氧基、对位侧链；氧；氧化：生成邻醌化：生成邻醌 愈创木基乙基甲醇的氯化愈创木基乙基甲醇的氯化(氯水中氯水中) 2、硝化反应（硝化反应（nitration）位置：邻、对位效

3、应。位置：邻、对位效应。亲电试剂：亲电试剂：NO2+副反应：脱出甲氧基、对位侧链；氧化：邻醌副反应：脱出甲氧基、对位侧链；氧化：邻醌 愈创木基乙基甲醇的硝化反应愈创木基乙基甲醇的硝化反应木素胺又称作阳离子木素。木素胺又称作阳离子木素。 反应实质：反应实质： 木素酚羟基的邻、对位及侧链羰基的木素酚羟基的邻、对位及侧链羰基的-氢原氢原子，与胺发生子，与胺发生manich反应。反应。 反应条件：反应条件： 碱性水溶液、有机溶剂碱性水溶液、有机溶剂(醇类、二氧六环等醇类、二氧六环等)，以及水和有机溶剂的混合体系中进行。常压，以及水和有机溶剂的混合体系中进行。常压，温度：温度：25 100 。 根据生成

4、产物的不同，可以分为以下几类：根据生成产物的不同，可以分为以下几类：季铵型木素胺的合成季铵型木素胺的合成 多胺型木素胺的合成多胺型木素胺的合成（5）磺甲基木素胺）磺甲基木素胺两性离子木素两性离子木素 双重改性，带阳离子和阴离子基团的木素。 木素磺甲基胺盐做染料分散剂染料分散剂。合成：甲醛对木素羟甲基化；在氨或三乙醇胺参与下用SO2或亚硫酸盐磺化形成木素磺甲基胺盐。 例：木素料浆，用50% NaOH调pH=11, 加入3mol甲醛，70反应3h，用25%的硫酸调pH=2，加热至80沉淀，室温过滤，水洗羟甲基木素。将产物制成25%的料浆，加入2.5mol三乙醇胺和2.5mol SO2调pH=6.3

5、，95磺化8h，得木素磺甲基胺盐。 木素烷基化反应：木素烷基化反应：引入的烷基链含引入的烷基链含6-186-18个碳原子个碳原子, ,水溶水溶性表面活性剂性表面活性剂；含含18-2418-24个碳原子个碳原子, ,油溶性表面活性剂油溶性表面活性剂。 木钙（木质素磺酸钙）是一种多组分高分子聚合物阴离子表面活性剂，序号序号应用分类应用分类举例举例1能源能源燃料燃料2纸及纸板类纸及纸板类新闻纸新闻纸3降解及化学反应产物降解及化学反应产物香草醛、香草醛、L-杜巴，二甲基硫醚、二甲亚砜、酚及儿杜巴，二甲基硫醚、二甲亚砜、酚及儿茶酚、苯衍生物、煤气类等茶酚、苯衍生物、煤气类等4在高分子水溶液中的在高分子水

6、溶液中的化学应用化学应用分散剂、乳化稳定剂、沉淀剂、絮凝剂、阻垢剂、分散剂、乳化稳定剂、沉淀剂、絮凝剂、阻垢剂、缓蚀剂等缓蚀剂等5在高分子材料领域的在高分子材料领域的应用应用热固性树脂、橡胶增强剂、混合剂、防氧化剂等热固性树脂、橡胶增强剂、混合剂、防氧化剂等6在基质或凝胶方面的在基质或凝胶方面的应用应用吸附、脱吸、离子交换树脂等吸附、脱吸、离子交换树脂等7炭化及热分解炭化及热分解活性炭、碳、石墨纤维等活性炭、碳、石墨纤维等8土质稳定剂肥料土质稳定剂肥料腐植酸腐植酸木素复合肥料、缓释长效复合肥等木素复合肥料、缓释长效复合肥等一、木素一、木素-酚醛树脂酚醛树脂 1、共聚法合成木素、共聚法合成木素-

7、酚醛树脂酚醛树脂 木素结构单元上既有酚羟基又有醛基，因此在合成木素-酚醛树脂时，木素既可用作酚与甲醛反应，又可用作醛与苯酚反应，即可节约甲醛，又可节约苯酚。 用苯酚和甲醛在碱性催化剂存在下制备用苯酚和甲醛在碱性催化剂存在下制备甲阶酚醛树脂甲阶酚醛树脂，然后，然后加入木素与之反应，制得性能较好的胶粘剂。加入木素与之反应，制得性能较好的胶粘剂。 赵庆韬等人用一定配比的苯酚、甲醛及氢氧化钠的水溶液在赵庆韬等人用一定配比的苯酚、甲醛及氢氧化钠的水溶液在9095搅拌反应搅拌反应1.5h后，加入碱木素，制成胶粘剂。用这种后，加入碱木素，制成胶粘剂。用这种胶粘剂生产胶合板，各项性能达到并超过胶粘剂生产胶合板

8、，各项性能达到并超过类胶的水平，成本类胶的水平，成本比酚醛树脂胶降低比酚醛树脂胶降低33%。而且这种胶中的木素。而且这种胶中的木素能吸收游离的甲能吸收游离的甲醛醛，所以产品无毒，可用于，所以产品无毒，可用于地板涂料、木器家具冷粘合、防腐地板涂料、木器家具冷粘合、防腐漆漆等方面。等方面。 硫酸盐法造纸黑液提取的碱木素可代替酚醛树脂中50%的酚或50%的醛。 碱木素酚醛树脂可用于生产三合板。 木素与甲阶酚醛树脂共缩聚制备的胶粘剂性能略次木素与甲阶酚醛树脂共缩聚制备的胶粘剂性能略次于木素与苯酚、甲醛反应的产物，但木素的用量更多于木素与苯酚、甲醛反应的产物，但木素的用量更多。直接用木素与酚醛树脂在研磨

9、混合机中混合，也能。直接用木素与酚醛树脂在研磨混合机中混合，也能制备胶粘剂，木素在其中起制备胶粘剂，木素在其中起填充剂填充剂的作用。的作用。 木素分子大，芳环上的位阻大，不利于与苯酚、甲醛或是与酚醛树脂的反应，也阻碍了苯酚与甲醛之间的正常缩合。1、木素的脱甲基化、木素的脱甲基化：脱甲基化是指将木素芳环上的甲脱甲基化是指将木素芳环上的甲氧基转化为体积小，活性大的酚羟基，从而提高木素的氧基转化为体积小，活性大的酚羟基，从而提高木素的反应活性。反应活性。 羟甲基化是木素在羟甲基化是木素在碱性条件碱性条件下与甲醛生成羟下与甲醛生成羟甲基的反应，包括两个方面：木素甲基的反应，包括两个方面：木素芳环芳环上

10、存在上存在的空位上发生羟甲基化和的空位上发生羟甲基化和芳环侧链芳环侧链的羟甲基化的羟甲基化。 1、黑液-酚醛树脂胶粘剂 王大可等不将木素从黑液中提取出来，直接用黑液与苯酚和甲醛缩合生产胶粘剂，用于制造三合板。原料成本降低30%左右。（1）黑液里木素的脱甲基化 用硫酸盐法制浆黑液与硫化钠在250反应，木素芳环上的甲氧基将发生脱甲基，同时产生二甲硫醚。（2）黑液里木素的羟甲基化 在黑液中加入甲醛，与木素发生羟甲基化，提高木素的反应活性。 木素的芳环和侧链上具有羟基，可看做是一木素的芳环和侧链上具有羟基，可看做是一种种多元醇多元醇，与异氰酸酯反应合成聚氨酯。，与异氰酸酯反应合成聚氨酯。 为了为了提高

11、木素的羟基含量提高木素的羟基含量，一般是将木素与，一般是将木素与环氧丙烷环氧丙烷反应，得到丙氧基化木素，增加了反应，得到丙氧基化木素，增加了醇羟醇羟基及带羟基侧链的柔软性基及带羟基侧链的柔软性。 木素具有良好的木素具有良好的耐日光老化性能耐日光老化性能，尤，尤其是能其是能吸收紫外线吸收紫外线，用它生产的聚氨酯涂，用它生产的聚氨酯涂料，尤其是外墙涂料，可能也会有很强的料，尤其是外墙涂料，可能也会有很强的耐老化性能。耐老化性能。 橡胶制品中的补强剂是数量最大的添加剂，用得最多的补强剂是炭黑。生产炭黑的原料主要是煤焦油或天然气，一般要68万立方米的天然气才能烧出1吨炭黑。现在还发现，有些品种的炭黑具有潜在的致癌作用。 用木素代替部分炭黑生产橡胶制品，可以为木素找到一条被大量利用的出路，同时用廉价的木素代替较贵的炭黑，可以降低橡胶制品的生产成本。 木素中