木质素/丙烯酸复合水凝胶的制备与性能研究文献综述

 2022-02-07 10:02

全文总字数：5180字

2.文献综述

2.1木质素的来源与种类

木质素是含有大量碳元素，具有芳香性，自然界中相当丰富的生物高分子，作为一种原材料可以作为燃料，是化石燃料的潜在替代品，但是现如今木质素的综合利用率仍是包括纤维素、半纤维素在内的木质纤维素原料中最低的。几乎所有的植物都含有木质素，但不同物种木质素含量却存在明显差异[1]。实验室提取木质素主要来源于秸秆等农林废弃物，实际生产中主要以制浆造纸工业产生的废水来提取木质素。木质素就其单体不同主要分为三类：单体为紫丁香基丙烷的紫丁香基木质素、单体为愈创木基丙烷的愈创木基木质素和单体为对-羟基苯基丙烷的对-羟基苯基木质素；根据其原料的不同分类，木质素可分为草类木质素、针叶木木质素和阔叶木木质素；制浆造纸工业上根据使用蒸煮剂的不同可分为有机木质素、碱木质素、木质素磺酸盐和水解木质素 [2]。

2.2木质素的结构

木质素是一种复杂的生物高分子芳香性聚合物，在维管类植物中普遍存在，结构上由芥子醇、对香豆醇、松柏醇三种醇单体组成，三种醇都是在苯丙烷不同位置发生甲氧基取代的结果，图1为三种醇的结构示意图[3]木质素的分子质量相当高，高则达到几十万，例如原木木质素，少则几千上万，例如磨木木质素。作为一个具有三维网状结构的高分子聚合物，木质素含有大量的苯环、羟基、羰基、甲氧基等基团，这些基团促成了它三维的网状结构，同时让木质素具有一些特定的性质，如芳香性。与此同时，疏水基团的缺少而又相对分子质量庞大，致使木质素在水和大部分常见溶剂中溶解性能很差。在自然界，木质素并不可以以完整单元体结构存在，它与纤维素半纤维素之间有着复杂的连接作用，形成复合体，致使木质素很难单独分离出来，所以现实生活中很难可以使用到完整的木质素单体，而相关研究人员使用残缺木质素源于其含有大量的活性基团，木质素常用于生物合成，因此木质素的应用得以有效的拓宽，常见以木质素磺酸盐形式得以利用。在植物内部，木质素维系着植物内部结构的稳定性，起着中流砥柱般的作用，连接着纤维素和半纤维素，有一定的机械性能，承受着植物蒸腾作用所要承受的负压。

2.3木质素磺酸盐

2.3.1木质素磺酸盐的结构与性质

木质素磺酸盐（Ls）是一种木质素的最为常见的衍生物，分子中含有酚羟基、甲氧基、醇羟基等多种极性官能团和疏水性苯环，具有聚电解质特性，由于侧链含有磺酸基因使其与水互溶且溶解性良好，可用做助剂运用在建筑、农业和化工等行业。Ls主要来源于亚硫酸钠制浆废液，还有部分来源于碱木质素的磺化产物，基本组成单元和木质素同为苯丙烷结构。木质素磺酸盐是一种表面活性剂，具有比较好的吸附性能、分散性和润湿性，生活中常被用做水泥减水剂、农药稀释剂和染料分散剂，我国是世界上最大的分散染料制造国，Ls的染料分散剂作用给我国提供了极大的便利。相对于草木类木质素，木质素磺酸盐含有丰富的愈创木基和紫丁香结构单元。

木质素是目前自然界第二大可再生资源，但是利用率却仅有含量的2%，作为木质素的常用衍生物，据统计，木质素磺酸盐是美国近九成的的木质素产品来源，由此可见木质素磺酸盐的高值化利用是当今乃至未来的热门。陈彦广、薛峰等人以高温固相/水解法解聚木质素磺酸盐制取小分子化合物，研究外界条件对产物产率的影响[4]。陈晓健等人对木质素磺酸盐分散研磨性能进行研究[5]。Jackie N. Meier利用木质素磺酸盐与尿素相结合对土壤进行动力学研究，得出Ls可以提高尿素肥料中NH4-N的利用率[6]。

2.3.2木质素磺酸盐的应用

一、能源储存防护领域的应用

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