木質(zhì)素的應(yīng)用研究現(xiàn)狀及展望

張諾瑤

（中航 工業(yè)燃?xì)鉁u輪研究院，四川 江油 621703）

隨著對環(huán)境污染問題的不斷探討及對可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的進(jìn)一步要求，尋找可再生的天然資源成為亟待解決的問題。木質(zhì)素是一種天然高分子材料，主要來源于制漿造紙工業(yè)，其每年要從植物中分離出大約1.4t纖維素，同時得到5000t木質(zhì)素。但迄今為止，木質(zhì)素仍以“黑液”形式被廢棄掉，極少得到有效利用[1]。隨著社會能源體系對于高效、清潔、經(jīng)濟(jì)、安全的要求[2]，有效利用木質(zhì)素，已變得十分迫切。目前木質(zhì)素的應(yīng)用研究主要集中在表面活性劑、絮凝劑、樹脂粘合劑、環(huán)氧樹脂合成等方面。

1 在表面活性劑中的應(yīng)用

對木質(zhì)素表面活性劑的研究主要集中在對木質(zhì)素分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行改性方面。如敖先權(quán)[3]等利用硫酸鹽木質(zhì)素改性制備了水煤漿添加劑，指出其可以降低煤粒固-液界面自由能和水化膜厚度，從而起到分散作用；李道山[4]用木質(zhì)素磺酸鹽預(yù)沖洗降低表面活性劑吸附的礦場，證明了木質(zhì)素磺酸鹽預(yù)沖洗有利于表面活性劑作用的發(fā)揮；劉欣等[5]指出木質(zhì)素表面活性劑的化學(xué)改性方法主要有磺化、烷基化、胺化等。

2 在絮凝劑合成中的應(yīng)用

在絮凝劑方面的研究主要集中在條件優(yōu)選和改性物質(zhì)配比方面。如方桂珍等[6]以硫酸鹽法造紙黑液中的木質(zhì)素為原料，合成了木質(zhì)季銨鹽陰離子絮凝劑；劉明華等[7]利用復(fù)合型改性木質(zhì)素絮凝劑處理抗生素類化學(xué)制藥廢水，確定了最佳使用條件及效果；楊林等[8]以堿木質(zhì)素為原料，通過化學(xué)改性，進(jìn)行了絮凝條件優(yōu)選試驗；喬瑞平等[9]選用聚合氯化鋁和木質(zhì)素改性脫色劑絮凝劑對制漿造紙廢水進(jìn)行了深度脫色處理；劉德啟[10]用脲醛預(yù)聚體改性木質(zhì)素絮凝劑，對重革廢水的脫色效果進(jìn)行研究，確定了脲醛的最佳摩爾比。

3 在樹脂粘合劑合成中的應(yīng)用

因需要較長的熱壓時間、較高的熱壓溫度和酸度，木質(zhì)素本身并不適合作為膠粘劑。但利用酶解木質(zhì)素代替部分苯酚，在經(jīng)濟(jì)和社會效益上都非常可觀[11]。如莊曉偉等[12]采用羥甲基化堿木質(zhì)素與酚醛樹脂復(fù)合制備了堿木質(zhì)素-酚醛復(fù)合膠黏劑；張杰[13]選用木質(zhì)素作為脲醛樹脂的改性劑，使脲醛樹脂的耐水性明顯改善；卜文娟等[14]系統(tǒng)介紹了木質(zhì)素磺酸鹽、堿木質(zhì)素、甘蔗渣木質(zhì)素、酶解木質(zhì)素等代替部分苯酚應(yīng)用于環(huán)保樹脂膠的制備工藝及研究發(fā)展現(xiàn)狀。

4 在環(huán)氧樹脂合成中的應(yīng)用

馮攀等[15]介紹了木質(zhì)素在環(huán)氧樹脂合成中的應(yīng)用進(jìn)展。木質(zhì)素用于環(huán)氧樹脂合成的主要方式有3 種：（1）與通用環(huán)氧樹脂共混；（2）直接與環(huán)氧氯丙烷反應(yīng)；（3）經(jīng)過酚化、氫解、丙氧基化和酯化等化學(xué)改性，再進(jìn)行環(huán)氧化合成制備環(huán)氧樹脂。木質(zhì)素用于環(huán)氧樹脂合成有利于實現(xiàn)木質(zhì)素的高值化利用。

5 在土木工程中的應(yīng)用

近年來，木質(zhì)素在土木工程方面也得到應(yīng)用和推廣。如羅振揚等[16]合成了不同木質(zhì)素含量的氨基系減水劑，發(fā)現(xiàn)木質(zhì)素磺酸鹽含量為30%時，可以獲得最優(yōu)性價比的改性產(chǎn)物；江嘉運[17]等探討木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)特點、化學(xué)反應(yīng)性能和改性方法結(jié)合制漿方法和原料種類，對制備改性減水劑的合理工藝進(jìn)行了分析總結(jié)。

6 木素在其它方面的應(yīng)用

木質(zhì)素由于性能優(yōu)越，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可以應(yīng)用于多個領(lǐng)域。在農(nóng)業(yè)方面，它可以用作肥料，比如木質(zhì)素鐵肥、木質(zhì)素氮肥、木質(zhì)素磷肥、木質(zhì)素復(fù)合肥等，可以用作土壤疏松劑，亦可以用作農(nóng)藥緩蝕劑；在醫(yī)藥方面，木質(zhì)素還可以用作藥物，木質(zhì)素高分子的一些集團(tuán)，如烴基等可以消除細(xì)胞無知與致癌劑的結(jié)合，減少致癌作用；造紙黑夜中提取的木質(zhì)素與天然木質(zhì)素相比有分子量小的特點，可以幫助動物消化[18]。除上所述，木質(zhì)素還可以用作橡膠補(bǔ)強(qiáng)及、皮革鞣質(zhì)劑、熱穩(wěn)定劑和交聯(lián)劑等。近年來，木質(zhì)素合成阻燃劑[19]可用于制備乙酸木質(zhì)素基聚氨酯硬泡[20]，可利用氧化堿木質(zhì)素制備高效水泥助磨劑[21]，而無硫木質(zhì)素[22]在合成樹脂中的作用也更加顯著突出，另外，還有球形多孔木質(zhì)素被制備出[23]。

7 展望

總的來說，木質(zhì)素作為一種天然可再生的高分子，資源豐富、價格低廉、用于工業(yè)化生產(chǎn)的現(xiàn)實可能性大。在追求綠色環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的今天，已成為重點研究對象。隨著理論和應(yīng)用研究的繼續(xù)深入，木質(zhì)素必將得到更充分的利用。

［1］張桂梅,廖雙泉,藺海蘭，等.木質(zhì)素的提取方法及綜合利用研究進(jìn)展［J］.熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué),2005,25（1）：66-70.

［2］朱清時.化學(xué)的綠色化和綠色植物的化學(xué)轉(zhuǎn)化［J］.世界科學(xué)研究與發(fā)展，1998,20（ 2）:12-17.

［3］敖先權(quán),周素華,曾祥欽.木質(zhì)素表面活性劑在水煤漿制備中的應(yīng)用［J］.煤炭轉(zhuǎn)化,2004,27（3）：45-48.

［4］李道山.用質(zhì)素磺酸鹽預(yù)沖洗降低表面活性劑吸附的礦場試驗［J］.國外油田工程，2001,17（9）：1-6.

［5］劉欣,周永紅.木質(zhì)素表面活性劑的應(yīng)用研究進(jìn)展生［J］.物質(zhì)化學(xué)工程,2008,42（6）:42-48.

［6］方桂珍,何偉華,宋湛謙.陽離子絮凝劑木質(zhì)素季胺鹽的合成與脫色性能研究［J］.林產(chǎn)化學(xué)與工業(yè)，2003,23（2）:38-42.

［7］劉明華,楊林,詹懷宇.復(fù)合型改性木質(zhì)素絮凝劑處理抗生素類化學(xué)制藥廢水的研究［J］.中國造紙學(xué)報,2006,21（2）：47-50.

［8］楊林,劉明華.改性木質(zhì)素除油絮凝劑處理含油廢水的研究［J］.石油化工高等學(xué)校學(xué)報，2007,20（2）：9-22.

［9］喬瑞平，寧銀萍，彭福勇，等.木質(zhì)素基脫色絮凝劑深度處理制漿造紙廢水［J］.化學(xué)工程，2009，37（9）:56-61.

［10］劉德啟.尿醛預(yù)聚體改性木質(zhì)素絮凝劑對重革廢水的脫色效果［J］.中國皮革,2004,33（5）:27-29.

［11］鄭鉆斌，程賢延,符堅,等.酶解木質(zhì)素改性酚醛樹脂膠黏劑的研究［J］.林產(chǎn)工業(yè)，2009,36（4）:24-27.

［12］莊曉偉，穆有炳，章江麗，等.堿木質(zhì)素－酚醛復(fù)合膠黏劑在竹膠板中的應(yīng)用研究［J］.生物質(zhì)化學(xué)工程,2011,45（5）:17-20.

［13］張杰.木質(zhì)素的提純以及在脲醛樹脂膠粘劑中的應(yīng)用［J］.林業(yè)實用技術(shù),2011,（4）:33-38.

［14］卜文娟，阮復(fù)昌.木質(zhì)素改性酚醛樹脂的研究進(jìn)展［J］.粘接,2011，（2）:76-78.

［15］馮攀,諶凡更.木質(zhì)素在環(huán)氧樹脂合成中的應(yīng)用進(jìn)展［J］.纖維素科學(xué)與技術(shù),2010,18（2）:54-60.

［16］羅振揚,陳杰,何明,等.木質(zhì)素改性氨基系高效減水劑性能研究［J］.新型建筑材料,2011,（1）:5-8.

［17］江嘉運,張帥,韓瑩.木質(zhì)素磺酸鹽減水劑化學(xué)改性方法的研究進(jìn)展［J］.混凝土,2011（1）:87-90.

［18］巨敏,翁彩珠,劉軍海.木質(zhì)素在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用［J］.現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，2011，23（53）:11-15.

［19］劉小婧，程賢甦.新型酶解木質(zhì)素阻燃劑的合成及其阻燃性能的研究［J］.橡膠工業(yè),2011,58（10）:610-615.

［20］李燕,敖日格勒,韓雁明.制備乙酸木質(zhì)素基聚氨酯硬泡［J］.林業(yè)科學(xué),2011,47（7）:160-164.

［21］周明松,周莉莉,伍思龍,等.氧化堿木質(zhì)素制備高效水泥助磨劑［J］.精細(xì)化工,2011,28（10）:1014-1018.

［22］李志禮，葛媛媛.無硫木質(zhì)素在合成樹脂中的應(yīng)用研究進(jìn)展［J］.塑料科技,2011,39（10）:100-104.

［23］黎先發(fā),羅學(xué)剛.球形多孔木質(zhì)素顆粒的制備及表征［J］.功能材料,2011,42（2）:256-263.