第九章木质素.ppt

4.水解反应 木素在热水中回流，也能发生部分水解，可鉴定出二聚物、三聚物和四聚物。50%的二氧六环水溶液回流也能使木素水解。 木素的水解在造纸制浆的过程中是一个重要的反应，通过各种方式的碱性水解，使木质素结构单元之间的联接断裂并使之溶解出来，从而可以与纤维素分离。 9.5.1概述 一、木素的资源含量 地球上资源丰富的天然聚合物，在植物中的存在量 仅次于纤维素。全球陆生植物每年可合成1500亿ｔ木素。 按热涵容量计算，生物学上产生能量40%储存在木 素中，来源丰富、价格低廉的可再生资源。 工业木素：主要来源于造纸制浆蒸煮废水（木素含 量为65%～80%）。 每生产1t草浆至少要生产1.3－1.5t的黑液固体物。 9.5 工业木素的改性利用 二、木素利用的意义 1.经济效益； 环境污染是制浆造纸行业发展的最大制约因素。 在大型的硫酸盐浆厂，浓缩黑液至一定浓度，燃烧以回收制浆化学品。 草浆黑液因含硅量高、粘度大，不利于回收过程。 回收过程均有毁灭黑液中具有潜在价值的物质。 2.社会效益 环境建设，生态可持续发展，可再生资源。 木素的应用分类 序号 应用分类 举例 1 能源 燃料 2 纸及纸板类 新闻纸 3 降解及化学反应产物 香草醛、L-杜巴，二甲基硫醚、二甲亚砜、酚及儿茶酚、苯衍生物、煤气类等 4 在高分子水溶液中的化学应用 分散剂、乳化稳定剂、沉淀剂、絮凝剂、阻垢剂、缓蚀剂等 5 在高分子材料领域的应用 热固性树脂、橡胶增强剂、混合剂、防氧化剂等 6 在基质或凝胶方面的应用 吸附、脱吸、离子交换树脂等 7 炭化及热分解 活性炭、碳、石墨纤维等 8 土质稳定剂肥料 腐植酸——木素复合肥料、缓释长效复合肥等 9.5.2 木素制备合成树脂和胶粘剂 一、木素-酚醛树脂 1、共聚法合成木素-酚醛树脂 木素结构单元上既有酚羟基又有醛基，因此在合成木素-酚醛树脂时，木素既可用作酚与甲醛反应，又可用作醛与苯酚反应，即可节约甲醛，又可节约苯酚。 2、木素与酚醛树脂反应 用苯酚和甲醛在碱性催化剂存在下制备甲阶酚醛树脂，然后加入木素与之反应，制得性能较好的胶粘剂。 赵庆韬等人用一定配比的苯酚、甲醛及氢氧化钠的水溶液在90~95℃搅拌反应1.5h后，加入碱木素，制成胶粘剂。用这种胶粘剂生产胶合板，各项性能达到并超过Ⅱ类胶的水平，成本比酚醛树脂胶降低33%。而且这种胶中的木素能吸收游离的甲醛，所以产品无毒，可用于地板涂料、木器家具冷粘合、防腐漆等方面。 硫酸盐法造纸黑液提取的碱木素可代替酚醛树脂中50%的酚或50%的醛。 碱木素酚醛树脂可用于生产三合板。 3、直接用木素与酚醛树脂混合 木素与甲阶酚醛树脂共缩聚制备的胶粘剂性能略次于木素与苯酚、甲醛反应的产物，但木素的用量更多。直接用木素与酚醛树脂在研磨混合机中混合，也能制备胶粘剂，木素在其中起填充剂的作用。 二、改性木素-酚醛树脂 木素分子大，芳环上的位阻大，不利于与苯酚、甲醛或是与酚醛树脂的反应，也阻碍了苯酚与甲醛之间的正常缩合。 1、木素的脱甲基化：脱甲基化是指将木素芳环上的甲氧基转化为体积小，活性大的酚羟基，从而提高木素的反应活性。 2、木素的羟甲基化 羟甲基化是木素在碱性条件下与甲醛生成羟甲基的反应，包括两个方面：木素芳环上存在的空位上发生羟甲基化和芳环侧链的羟甲基化。 三、以造纸黑液为原料制取胶粘剂 1、黑液-酚醛树脂胶粘剂 王大可等不将木素从黑液中提取出来，直接用黑液与苯酚和甲醛缩合生产胶粘剂，用于制造三合板。原料成本降低30%左右。 2、改性黑液木素-酚醛树脂胶粘剂 （1）黑液里木素的脱甲基化 用硫酸盐法制浆黑液与硫化钠在250℃反应，木素芳环上的甲氧基将发生脱甲基，同时产生二甲硫醚。 （2）黑液里木素的羟甲基化 在黑液中加入甲醛，与木素发生羟甲基化，提高木素的反应活性。 五、木素聚氨酯树脂 木素的芳环和侧链上具有羟基，可看做是一种多元醇，与异氰酸酯反应合成聚氨酯。 为了提高木素的羟基含量，一般是将木素与环氧丙烷反应，得到丙氧基化木素，增加了醇羟基及带羟基侧链的柔软性。 木素具有良好的耐日光老化性能，尤其是能吸收紫外线，用它生产的聚氨酯涂料，尤其是外墙涂料，可能也会有很强的耐老化性能。。 9.5.3 木素作橡胶补强剂 橡胶制品中的补强剂是数量最大的添加剂，用得最多的补强剂是炭黑。生产炭黑的原料主要是煤焦油或天然气，一般要6~8万立方米的天然气才能烧出1吨炭黑。现在还发现，有些品种的炭黑具有潜在的致癌作用。 用木素代替部分