木质素的阻燃改性研究
摘要：通过Mannich反应，使木质素与甲醛、胺（可选尿素、三聚氰胺等）反应，提高木质素的阻燃性能，并使用TGA分析其热稳定性、使用红外光谱等表征其化学结构等，通过锥形量热仪分析其燃烧性能，氧指数仪表征其LOI；通过控制pH值，使多巴胺与木质素的直接反应，对木质素进行表面改性，然后用TGA、Cone、LOI等表征其阻燃性能，通过比较改性后的木质素与木质素本身的性能，得出改性的可行性及改性效率。
关键词：木质素； 木质素磺酸盐； 多巴胺；Mannich反应
一、文献综述
（一）选题背景
随着科学技术的迅速发展，塑料、橡胶和纤维已成为日常生活中广泛使用的高分子材料，但高分子材料大多都易燃。2008-2010年间，我国因火灾死亡3865人，受伤1967人，造成直接财产损失52.1亿元，造成的间接经济损失更大，而引发这些火灾的主要原因之一就是高分子材料的易燃性。因此，提高高分子材料及其产品的阻燃性能具有十分重要意义。传统的膨胀型阻燃剂阻燃需要其产生的炭源、酸源和气源三大组分相互配合，且三者的比例至关重要。将两种或者两种以上的阻燃剂进行复配，以提高阻燃剂的协同效应和减少其用量、改善胶料阻燃性能和物理性能是阻燃剂的发展方向。并且经过几十年的不断发展，膨胀型阻燃剂已成为重要的阻燃剂。但是膨胀型阻燃剂多用石油化工原料制备，随着石油资源的短缺和环境保护要求的不断提高，膨胀型阻燃剂的生产和应用面临着巨大的挑战。用可再生资源阻燃剂代替传统膨胀型阻燃剂成为当前阻燃材料领域的重点研究课题。
（二）研究意义和目的
木质素是一种绿色可再生资源，在自然界中储量丰富。它与纤维素和半纤维素共同构成植物的基本骨架，是数量上仅次于纤维素的一种最丰富且重要的天然高分子物质。据估计，全世界每年约可产生6times;1014 t 的木质素，是极具潜力的一种资源。木质素主要由碳、氢、氧三种化学元素构成，最主要的结构单元为苯环，苯环和直链上都含有较多的酚羟基官能团。这些特性满足阻燃剂富含碳元素和羟基基团的要求。因此，木质素代替传统的膨胀型阻燃剂可行。但是由于木质素的结构复杂、物理化学性质不均一、分离提取困难等因素，使得它至今没有被很好地利用。造纸厂排放的黑（红）液的主要成分就是木质素。据估计，每生产1 t 纸就有约0.5 t 木质素排出。这不仅造成江河等污染，而且也是对天然资源的一种浪费。木质素是化学制浆过程中主要的污染源之一，若能开发利用，则是宝贵的资源。随着人们保护环境、合理利用资源意识的提高，木质素的利用也逐渐受到重视。由于木质素分子结构中含有一定数量的芳香基、醇羟基、羰基、酚羟基、甲氧基、羧基、醚键和共轭双键等活性基团，所以木质素可以进行氧化、还原、水解、醇解、酰化、烷基化、缩聚或接枝共聚等许多化学反应。例如，可以通过化学改性的方法，提高木质素的阻燃性能，使其能代替传统的膨胀型阻燃剂。本课题旨在研究改性木质素以提高阻燃性能。
（三）国内外研究现状综述
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