第1章緒論1

1.1木質素的存在1

1.1.1木質素在自然界中的分布1

1.1.2木質素在植物中的分布2

1.1.3木質素在植物細胞壁中的分布3

1.2木質素的結構3

1.2.1木質素的結構主體3

1.素組成5

1.2.3官能團6

1.2.4芳香環結構8

1.3木質素的物理性質9

1.3.1一般物理性質9

1.3.2高分子性質10

1.3.3波譜性質13

1.4木質素的化學性質15

1.4.1木質素的化學反應性能15

1.4.2顯色反應15

1.4.3黏結性16

1.4.4螯合性和遲效性16

1.4.5吸附性17

1.4.6表面活性17

1.5木質素的分離提取17

1.5.1木質素的分離方法17

1.5.2植物中木質素的提取18

1.5.3紙漿中木質素的分離18

1.5.4造紙黑液中木質素的提取19

1.6木質素的測定23

1.6.1木質素總量的測定23

1.6.2木質素中羥基和羧基的測定27

1.6.3木質素中甲氧基的測定28

參考文獻29



第2章木質素的改性31

2.1氧化改性31

2.1.1硝基苯氧化31

2.1.2高錳酸鉀氧化32

2.1.3氧的氧化33

2.1.4臭氧氧化34

2.1.5過氧化氫氧化36

2.1.6二氧化氯氧化37

2.1.7次氯酸鹽氧化37

2.1.8電化學氧化37

2.1.9光催化氧化38

2.2還原改性39

2.2.1氫解反應39

2.2.2加氫脫氧39

2.2.3加氫反應40

2.2.4綜合加氫工藝41

2.3磺化改性41

2.3.1磺化42

2.3.2磺甲基化42

2.4酚化改性42

2.5胺化改性43

2.6環氧化改性44

2.7接枝共聚45

2.7.1引發劑引發聚合45

2.7.2輻射引發聚合46

2.7.3酶催化聚合46

2.8酰化改性46

2.9烷基化改性47

2.9.1羥甲基化改性47

2.9.2羥丙基化改性48

2.10聚酯化改性48

2.11縮合改性49

2.11.1木質素在堿法制漿過程中的縮合反應49

2.11.2亞硫酸鹽法制漿過程中的縮合反應49

2.11.3木質素的酚型與甲醛的縮合反應49

2.11.4木質素與酚類的酸性催化縮合反應50

2.11.5木質素與異氰酸酯類的縮合反應50

2.12硝化改性50

2.13其他改性方法50

2.13.1鹵化反應50

2.13.2水解反應51

2.13.3乙醇解52

2.13.4酸解52

2.13.5光解52

2.13.6生物降解52

參考文獻53



第3章木質素表面活性劑57

3.1表面活性劑57

3.1.1陽離子型表面活性劑57

3.1.2陰離子型表面活性劑59

3.1.3兩性型表面活性劑60

3.1.4非離子型表面活性劑61

3.2木質素水煤漿添加劑61

3.2.1水煤漿添加劑概述61

3.2.2木質素磺酸鹽66

3.2.3其他木質素水煤漿添加劑81

3.2.4木質素水煤漿添加劑在水煤漿制漿中的應用83

3.3木質素混凝土減水劑99

3.3.1混凝土減水劑概述99

3.3.2木質素磺酸鹽減水劑103

3.3.3改性木質素磺酸鹽減水劑107

3.4木質素染料分散劑121

3.4.1染料分散劑概述121

3.4.2木質素繫染料分散劑的研究現狀及發展趨勢125

3.4.3改性木質素染料分散劑的制備及應用127

3.5木質素油田化學品147

3.5.1鑽井液處理劑147

3.5.2油井水泥外加劑166

3.5.3強化采油用化學劑167

3.5.4堵水劑和調剖劑170

3.6木質素陶瓷添加劑171

3.6.1陶瓷添加劑概述171

3.6.2木質素繫陶瓷添加劑的研究現狀與存在的問題174

3.6.3改性木質素陶瓷添加劑的制備及應用175

3.7木質素類瀝青乳化劑191

參考文獻194



第4章木質素吸附劑201

4.1木質素吸附劑的分類201

4.1.1木質素基離子交換樹脂201

4.1.2木質素基炭質吸附劑202

4.1.3木質素基金屬吸附劑203

4.1.4其他類木質素吸附劑205

4.2改性木質素吸附劑的制備206

4.2.1接枝共聚206

4.2.2交聯212

4.2.3Mannich反應214

4.2.4其他制備方法216

4.3改性木質素吸附劑的應用216

4.3.1金屬離子的吸附216

4.3.2氨基酸類物質的吸附222

4.3.3有機染料的吸附224

4.3.4抗生素的吸附225

4.3.5其他污染物的去除226

參考文獻228



第5章木質素絮凝劑233

5.1陰離子型改性木質素類絮凝劑233

5.1.1木質素磺酸鹽233

5.1.2木質素磺酸鹽接枝共聚物234

5.2陽離子型改性木質素類絮凝劑236

5.2.1季銨化改性236

5.2.2Mannich反應238

5.2.3接枝共聚241

5.2.4木質素-丙烯酰胺接枝共聚物的改性245

5.2.5縮聚反應245

5.3兩性型改性木質素類絮凝劑249

5.3.1木質素磺酸鹽的Mannich反應249

5.3.2木質素磺酸鹽的接枝共聚249

5.3.3接枝共聚物的改性254

參考文獻259



第6章木質素合成樹脂261

6.1木質素酚醛樹脂261

6.1.1共縮聚法合成木質素酚醛樹脂262

6.1.2木質素與甲階酚醛樹脂反應264

6.1.3直接用木質素與酚醛樹脂混合265

6.2改性木質素酚醛樹脂265

6.2.1木質素的化學改性266

6.2.2木質素的物理改性277

6.2.3木質素的生物改性280

6.3木質素脲醛樹脂282

6.4木質素聚氨酯樹脂286

6.4.1直接添加木質素合成聚氨酯286

6.4.2改性木質素合成聚氨酯289

6.5木質素環氧樹脂292

6.5.1木質素與環氧樹脂共混292

6.5.2木質素直接環氧化改性292

參考文獻293



第7章其他木質素改性材料297

7.1橡膠補強劑297

7.1.1橡膠補強劑概述297

7.1.2橡膠補強劑的制備工藝298

7.2肥料307

7.2.1緩釋氮肥307

7.2.2木質素磷肥310

7.2.3木質素復合肥312

7.2.4螯合微肥313

7.2.5包膜肥料314

7.3土壤改良劑315

7.3.1酸性土壤改良劑315

7.3.2鹽堿性土壤改良劑316

7.4植物生長調節劑317

7.4.1鄰醌類植物生長激素317

7.4.2類吲哚環類植物生長激素318

7.5合成鞣劑318

7.6飼料添加劑320

參考文獻321

作為地球上豐富的農林可再生資源之一，木質素廣泛存在於種子植物中，與纖維素和半纖維素構成植物的基本骨架。木質素在自然界中存在的數量非常龐大，占地球上所有非石化有機碳資源的30%，其供給量超過3.0×1011t，並以每年2.0×1010t的速度持續增長。然而，全世界每年產生(1.5～1.8）×108t工業木質素，卻隻有不到2%被利用，且主要以木質素磺酸鹽的形式用作化工行業的添加劑，絕大部分作為廉價燃料燒掉或任意排放，不僅造成了資源的浪費，在一定程度上也造成了巨大的環境壓力。

木質素的分子結構中存在芳香基、酚羥基、醇羥基、羰基、甲氧基、羧基、共軛雙鍵等活性基團，可以進行氧化、還原、水解、醇解、酸解、光解、酰化、磺化、烷基化、鹵化、硝化、縮聚或接枝共聚等許多化學反應。因此，對木質素進行改性，制備具有高附加值的木質素改性材料，並應用於農業、輕工、機電、建材、采礦、石油和環保等領域，已成為目前的研究熱點。

《木質素改性材料的制備及應用》由劉明華、劉以凡在木質素改性材料方面多年的研究心得整理而成，對木質素改性材料的制備及應用做了較全面的介紹。全書共7章，包括緒論、木質素的改性、木質素表面活性劑（包括木質素水煤漿添加劑、木質素混凝土減水劑、木質素染料分散劑、木質素油田化學品、木質素陶瓷添加劑、木質素類瀝青乳化劑）、木質素吸附劑、木質素絮凝劑、木質素合成樹脂及其他木質素改性材料（如橡膠補強劑、肥料、土壤改良劑、植物生長調節劑、合成鞣劑及飼料添加劑）等。本書內容全面、豐富，具有較強的針對性和實用性，可供材料、化工、環境等領域的研究人員、工程技術人員和管理人員參考，也可供高等學校資源循環科學與工程、環境工程、高分子化學與物理、材料科學、化學工程及相關專業師生參閱。

由於著者的專業水平和知識儲備有限，雖已盡力，但書中不足和疏漏之處仍在所難免，懇請廣大讀者和同仁不吝指正。



著者

2019年5月