木质素的改性处理(开题)

⽊质素的化学改性⽅法及其在油⽥中的运⽤⽊质素的化学改性⽅法及其在油⽥中的运⽤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。

⼈类利⽤纤维素已有数千年的历史，⽽⽊质素⾄今没有被⼤量、⼴泛地利⽤。

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。

⽊质素分⼦中缺乏强亲⽔性官能团，同时可发⽣反应的⾼活性位置不⾜，故其⽔溶性和化学反应性能不良，限制了回收⽊质素的应⽤范围和实⽤价值。

通过物理化学的改性⽅法，在⽊质素结构中引⼊⾼活性基团，优化⽊质素的结构性能，提⾼其产品的应⽤价值，已经成为⽊质素利⽤研究关注的焦点。

作者回顾了国内外⾼分⼦领域应⽤⽊质素的⼀些改性⽅法，介绍以⽊质素为原料制备钻井液处理剂、油井⽔泥外加剂、采油⽤表⾯活性剂、调剖堵⽔剂以及⽔处理剂等油⽥化学品的研究进展。

1 ⽊质素的改性研究⽊质素的结构⽐较复杂，⼀般公认⽊质素是由苯丙基(C9)单元通过C—O键或c—c键连接⽽成的交联⽹状的天然酚类⾼分⼦化合物。

因为⽊质素分⼦中具有芳⾹基、酚羟基、醇羟基、羰基、羧基等多种活性基团，兼具可再⽣、可⽣物降解以及⽆毒等优点，所以被视为优良的绿⾊化⼯原料，其改性研究备受关注。

⽊质素在化学上具有不稳定性，通过对⽊质素的化学改性研究(磺化、硫化、氧化、接枝共聚、缩合、交联)可极⼤地提⾼⽊质素的应⽤性能，并能拓展其应⽤领域。

1．1 磺化改性和硫化改性⽬前，国内外磺化改性⽊质素的⼤多产品来源为改性亚硫酸盐法造纸制浆废液和碱法造纸制浆⿊液。

与碱法造纸制浆⿊液的⽊质素产物相⽐，亚硫酸盐法造纸制浆废液改性后的产品其⽔溶性、分散性、表⾯活性等较好，因此，对亚硫酸盐法造纸制浆废液磺化改性是具有实⽤价值的⼀种⽅法。

亚硫酸盐法造纸制浆废液的磺化改性，⼀般采⽤的是⾼温磺化法，即将⽊质素与Na s0。

课题名称木质素的改性处理系名*****系（全称）专业*******（全称）学生姓名指导教师一、课题来源及意义随着人类对资源与环境污染上带来的危机等问题上，认识不断的提高，其中天然的高分子自身所具备的可再生条件和可降解功能，将受到更多人所重视，并且资源和环境等问题，也日益的凸显，然而造成了对木质素的整体综合利用得到了人们的相对重视。

更多的发达国家几乎把木素质本身所具有的资源利用，作为了跨世纪研究的课题。

目前，国内外采用木质素的数量越来越多，木质素可以在工业上应用、在农业上以及其他方面上，用途广泛。

更多采用木质素的要属制浆造纸业方面，木质造纸采用木质素，还存在着很多后期的问题，如果做不到回收和利用的话，随着黑液排入到纳污水体后，这不仅仅造成了资源的浪费，并且还会给环境造成威胁。

二、国内外发展现状木质素在国外的应用情况主要是对多结构，存在不同的高毒性、难降解的有机物和大分子具有很大的降解作用，其中作用底物主要包括着氰化物、二氧六环类等多种有机污染物。

而对于国内而言，木质素还尚未被应用，对木质素还不是有足够的了解。

对于木质素的价廉和无毒等众多的特点，为可再生的资源创造出更好的条件，以及具有粘合性和分散性等性能，这些现在已经被日益的重视起来。

目前应深入的研究木质素的应用，了解国内外的产量情况，对木质素进行高难度的开发，从而促进木质素能在不同行业中得到更为广泛的应用，发掘市场上的潜力和发展。

从而在众多方面中获取更大利益和研发，为木质素未来的发展奠定深厚的基础。

三、研究目标研究的主要目标主要是对国内外的不同木质素及其他改性产品在不同领域上的应用，并且以具体的例子进行分析和研究；测定各种产品所具有的各种性能以及对悬浮分散的稳定性和润湿进行指标的测定和影响。

四、研究内容由于木质素的自身分子较大，位阻上也较大，不论是苯酚还是甲醛都是具有反应的，其反应性的灵活性明显的不足。

并且对甲醛产生了阻碍以及正常缩合。

所以要想提高木质素的灵活性，必须要对木质素进行相应的改性，其中包括：胺化的改性、环氧化的改性和酚化的改性以及氧化的改性等众多的改性处理。

工业木质素的改性及其作为精细化工产品的研究进展一、木质素资源概述木质素，作为一种普遍存在于植物细胞壁中的天然有机高分子化合物，不仅是植物生长发育不可或缺的组成部分，也是地球上除纤维素之外最为丰富的可再生有机资源之一。

每年全球生物质资源的生产和加工过程中会产生大量的木质素副产品，尤其是在造纸、木材提炼生物燃料乙醇以及林产化工等行业。

据统计，大约占植物干重15至30的木质素，在传统的纸浆与造纸工业中，主要是通过硫酸盐法制浆过程得以分离提取。

木质素的基本结构单元包括愈创木基、紫丁香基和对羟苯基丙烷等酚类化合物，这些单元通过复杂的交联网络结构相互连接，赋予了木质素独特的化学稳定性和难降解性。

正是这种高度稳定的特性使得木质素在未经改性之前难以直接应用于多个领域，尤其是精细化工业生产中。

木质素的有效利用长期以来一直是生物质资源循环利用的重要课题。

随着科技进步和环保意识的提升，研究人员不断探索木质素的高效改性方法，旨在将其转化为有价值的精细化工产品。

通过物理、化学或生物技术手段，如氧化、还原、酯化、磺化、裂解、热解和生物降解等途径，可以改变木质素的原始性质，使其适用于诸如粘合剂、功能填料、碳材料、吸附剂、树脂合成原料、以及高性能复合材料等多种用途。

这样不仅能够减少对化石资源的依赖，还能够实现木质素这一宝贵资源的绿色可持续利用，极大地推动了生物质循环经济的发展。

二、木质素改性技术在这一部分，通常会简要介绍木质素的基本概念、来源以及在工业上的应用前景。

木质素作为一种可再生的天然高分子聚合物，广泛存在于植物细胞壁中，是木质纤维素的主要组成部分之一。

随着生物质资源的可持续利用和环境保护的需求，木质素的高值化利用受到了越来越多的关注。

在这一部分，可以介绍一些传统的木质素改性技术，如物理法、化学法和生物法等。

每种方法都有其特点和适用范围，例如物理法通常包括机械研磨、超声波处理等，可以改变木质素的形态和粒径化学法则通过化学反应引入新的官能团，改善木质素的溶解性或反应活性生物法则利用微生物或酶的作用，实现木质素的选择性改性。

木质素的化学改性及其在合成树脂中的应用进展
霍淑平;孔振武
【期刊名称】《林产化学与工业》
【年(卷),期】2009(29)B10
【摘要】综述了木质素的化学改性利用及其在合成树脂中的应用技术进展。

木质
素是一种环境友好的生物质可再生资源,通过磺化、羟甲基化、酚化、氧化、胺化、接枝共聚、脱甲基化等化学反应改性,可改善木质素的性质,广泛应用于脲醛树脂、
酚醛树脂、聚氨酯、环氧树脂及离子交换树脂等合成树脂材料中。

【总页数】6页(P213-218)
【关键词】木质素;化学改性;合成树脂;应用
【作者】霍淑平;孔振武
【作者单位】中国林业科学研究院林产化学工业研究所生物质化学利用国家工程实验室国家林业局林产化学工程重点开放性实验室江苏省生物质能源与材料重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TQ351.03;TQ32
【相关文献】
1.木质素化学改性研究进展 [J], 杨军艳;毕宇霆;吴建新;孙小玲
2.木质素的改性及其在橡胶中的应用研究进展 [J], 沈品凡;陈福林;岑兰;周彦豪
3.木质素的改性及其在橡胶中的应用研究进展 [J], 沈品凡;陈福林;岑兰;周彦豪;
4.木质素的化学改性与高效利用研究进展 [J], 闫磊
5.化学改性木质素吸附水中重金属的研究进展 [J], 鲁秀国;陈晶
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两种改良溶剂法提取松木木质素的研究的开题报告
一、选题背景
木质素是一种重要的天然高分子化合物，在生物质能源、化工等领域有着广泛的应用。

其中，松木木质素因其资源丰富、成分单一、价格低廉等优势，在工业应用中备受青睐。

然而，传统的松木木质素提取方法操作复杂，有机溶剂消耗量大、回收难度大等问题。

因此，需要寻找一种更加高效、环保的提取方法。

二、研究目的
本次研究旨在探究两种改良溶剂法（超声辅助-离子液体法、超临界CO2法）对松木木质素的提取效果，并对提取条件进行优化，为该领域研究提供科学依据。

三、研究内容
1. 文献综述：介绍目前松木木质素提取方法的优缺点，特别是超声辅助-离子液体法和超临界CO2法的应用情况和研究进展。

2. 提取路线设计：根据文献综述的分析，设计两种提取路线并进行对比分析。

3. 实验方法：采用超声辅助-离子液体法和超临界CO2法分别提取松木木质素，并对提取液进行分离和浓缩。

同时，在不同实验条件下（离子液体类型、温度、压力等）对提取效果进行考察。

4. 结果分析：对不同实验条件下的松木木质素提取效果进行对比分析，并对两种提取方法进行综合评价。

5. 未来展望：根据实验结果，提出改良溶剂法在松木木质素提取领域的前景和未来研究方向，为该领域研究提供科学依据。

四、研究意义
本研究将尝试寻找更加高效、环保的松木木质素提取方法，从而提高木质素的产出效率，减少对环境的影响，具有重要的应用价值和社会意义。

同时，本研究还将对改良溶剂法在生物质化学领域的应用进行一定的探索，为该领域的发展提供科学支持。

木质素的改性及其在道路建设中的应用引言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。

目前广大研究工作者将木质素经过改性，使其在农业、石油、冶金、燃料、水泥及高分子材料工业上的应用已取得了较好的经济效益和社会效益。

改性木质素在道路方面的应用主要是作为沥青乳化剂和水泥减水剂，沥青和水泥是修筑道路不可缺少的主要材料。

随着道路建设的发展，乳化沥青和混凝土应用领域越来越宽、大大推动了沥青乳化剂和混凝土外加剂技术的发展，沥青乳化剂和水泥减水剂在道路的建设过程中起着重要的作用，木质素类沥青乳化剂和减水剂更是功不可没。

1木质素的化学性质和提取1.1木质素的化学性质木质素是由三种不同类型的苯丙烷基单体通过脱氢聚合生成的无定形具有巨大网状空间结构的三维聚合物。

木质素苯丙烷基单元有2/3是通过醚键连接的，其余为碳碳键连接，木质素结构、成分复杂、其水溶液是一种近似胶体的溶液，具有一定的表面活性，能降低水的表面张力。

木质素具有较大的表面积，其分子中的反应基团醚键、碳碳双键、醇羟基、酚羟基和苯环等都暴露在外，有利于对其进行化学改性，可进行烷基化、羟基化、酯化、酯化等反应。

1.2造纸废液中木质素的提取碱法制浆过程中，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化，升温凝聚，然后离心分离或过滤分离得到。

2 改性木质素在道路建材中的应用2.1 改性木质素沥青乳化剂2.1.1改性木质素沥青乳化剂的合成改性木质素用于沥青乳化剂，一般都是以阳离子型木质素胺的形式使用，根据其合成原料的不同可以分为以下几种合成方法。

XXX大学毕业设计开题报告度的降解与缩聚[1]，将会导致木质素的化学性质以及改性应用等方面有所不同。

目前，大量生产的木质素主要分为两大类，如图3所示，一类是含硫木质素主要由制浆造纸工业中亚硫酸盐法制浆和硫酸盐法制浆所得[9]，主要包括磺酸盐木质素和牛皮纸木质素，另一类是近时期出现的新型无硫木质素，主要由有机溶剂木质素和碱木质素构成[10]，其特点是木质素大分子的分子量较低。

因为分离条件较为温和，所以其分子结构更接近天然木质素，这使得其在化学改性和应用方面更具有吸引力。

图3 生物炼制木质素种类Fig.3. The varietys of biorefinery lignin1.1.1 磺酸盐木质素磺酸盐木质素是指将植物纤维原料与SO2水溶液与钙盐、镁盐或铵盐等混合，经蒸煮过程后，将制浆黑夜酸化浓缩回收得到的木质素的磺酸盐[11]。

由于有磺酸基的生成，与牛皮纸木素相比木质素磺酸盐含有较高含量的硫元素，并且水溶性较好[11]。

1.1.2 牛皮纸木质素牛皮纸木质素是指将植物纤维原料与NaOH和Na2S混合，经蒸煮过程后，将制浆黑夜酸化浓缩回收得到的木质素[12]。

虽然处理过程中硫含量较高，但令人感到惊讶的是碱木素中硫元素的含量却通常低于1-2%。

在该法蒸煮过程中大量的β-O-4键裂解，这使牛皮纸木质素发生较大程度的降解，数均分子量约为1000~3000g/mol，而且酚羟基的含量较高[12]。

1.1.3 有机溶剂木质素有机溶剂木质素由植物体粉碎后与不同的有机溶剂混合抽提所得，由于有机溶剂易于回收去除，所以有机溶剂木质素在所有工业木质素中纯度最高[13]。

有机溶剂木质素在有机溶剂中具有良好的溶解性，但是几乎不溶于水。

目前常见的溶剂体系有乙醇-水体系、乙酸-盐酸（少量）体系以及甲酸-乙酸-水体系等[14]。

因为溶剂体系的不同，有机溶剂木质素的缩聚程度、pH等性质均有区别。

1.1.4 碱木素大多数一年生草本植物农作物如秸秆、亚麻、甘蔗渣等以及少部分阔叶木细胞壁中的木质素在NaOH水溶液中经蒸煮过程与纤维素半纤维素分离，既得碱木质素[15，16]。

木质素磺酸盐减水剂的改性之化学改性方法目前，对于木质素磺酸盐进行化学改性以提高其表面活性的方法主要可以分为两类：即功能化化学改性和接枝共聚化学改性。

功能化化学改性就是对木质素磺酸盐进行化学反应从而赋予其要求的性能，常用的功能化化学改性方法有缩合聚合法、烷基化法、烷氧基化法、氧化法等；而接枝共聚化学改性则是使用合成单体与木质素磺酸盐进行接枝共聚生产高分子化合物。

所有这些方法都可以在一定程度上根据需要，通过增加亲水或者亲油基团，提高木质素磺酸盐的表面活性。

混凝土减水剂的主要特点就是有所需要的亲水基团，因而对木质素磺酸盐减水剂进行化学改性，其目的就在于增加木质素磺酸盐本身的亲水基团，从而提高水泥浆体的分散性。

针对这一特点，对木质素磺酸盐减水剂的化学改性方法主要有氧化法、缩合聚合法和接枝共聚法等。

其中氧化法又分为一般氧化法，即通过选用氧化剂与木质素磺酸盐进行氧化还原反应的方法:和电化学氧化法，即阳极氧化法两种。

氧化法中所选用的氧化剂一般为高锰酸钾、过氧化氢、重铬酸钾、过硫酸钱、稀硝酸、偏高碘酸盐、氧气等，同时辅以催化剂，如Fe2+,Cu2+，在一定的浓度、氧化时间及氧化温度下，对木质素磺酸盐进行氧化改性。

实验证明，采用不同的氧化剂进行改性时，其改性产物对水泥净浆流动都有一定的效果。

电化学氧化一般采用Ru、石墨、Ni、Pt及PbO2等作为阳极来氧化木质素磺酸盐。

缩合聚合法是通过木质素磺酸盐与甲醛、酚类、异氛酸酷类等单体发生缩聚反应来实现的。

木质素磺酸盐既可以取代酚类与甲醛在碱性催化下发生反应;同时又可以作为醛类在酸性催化下与酚类发生缩聚反应。

接枝共聚法是使木质素磺酸盐与烯类单体在引发剂的作用下发生接枝共聚反应，常用的引发剂有氧化还原引发体系，如H2O2-Fe(Ⅱ)、过氧化物引发剂、铈盐、γ射线照射等。