木質(zhì)素主要可以用來(lái)做什么？

木質(zhì)素(英語(yǔ):Lignin)是一種廣泛存在于植物體中的無(wú)定形的、分子結(jié)構(gòu)中含有氧代苯丙醇或其衍生物結(jié)構(gòu)單元的芳香性高聚物。

植物的木質(zhì)部(一種負(fù)責(zé)運(yùn)水和礦物質(zhì)的構(gòu)造)含有大量木質(zhì)素，使木質(zhì)部維持極高的硬度以承拓整株植物的重量。

基本簡(jiǎn)介

木質(zhì)素是由聚合的芳香醇構(gòu)成的一類物質(zhì)，存在于木質(zhì)組織中，主要作用是通過(guò)形成交織網(wǎng)來(lái)硬化細(xì)胞壁。木質(zhì)素主要位于纖維素纖維之間， 起抗壓作用。在木本植物中，木質(zhì)素占25%，是世界上第二位最豐富的有機(jī)物(纖維素是第一位)。

主要特性

日本的八浜羲和曾對(duì)木質(zhì)素下過(guò)這樣的定義：木質(zhì)素是在酸作用下難以水解的相對(duì)分子質(zhì)量較高的物質(zhì)，主要存在于木質(zhì)化植物的細(xì)胞中，強(qiáng)化植物組織。其化學(xué)結(jié)構(gòu)是苯丙烷類結(jié)構(gòu)單元組成的復(fù)雜化合物，共有三種基本結(jié)構(gòu)(非縮合型結(jié)構(gòu))，即愈創(chuàng)木基結(jié)構(gòu)、紫丁香基結(jié)構(gòu)和對(duì)羥苯基結(jié)構(gòu)，分子結(jié)構(gòu)式如圖所示，折疊木質(zhì)素單體的分子結(jié)構(gòu)同時(shí)含有多種活性官能團(tuán)，如羥基、羰基、羧基、甲基及側(cè)鏈結(jié)構(gòu)。其中羥基在木質(zhì)素中存在較多，以醇羥基和酚羥基兩種形式存在，而酚羥基的多少又直接影響到木質(zhì)素的物理和化學(xué)性質(zhì)，如能反映出木質(zhì)素的醚化和縮合程度，同時(shí)也能衡量木質(zhì)素的溶解性能和反應(yīng)能力；在木質(zhì)素的側(cè)鏈上，有對(duì)羥基安息香酸、香草酸、紫丁香酸、對(duì)羥基肉桂酸、阿魏酸等酯型結(jié)構(gòu)存在，這些酯型結(jié)構(gòu)存在于側(cè)鏈的α位或γ位。在側(cè)鏈α位除了酯型結(jié)構(gòu)外，還有醚型連接，或作為聯(lián)苯型結(jié)構(gòu)的碳-碳聯(lián)結(jié)。同酚羥基一樣，木質(zhì)素的側(cè)鏈結(jié)構(gòu)也直接關(guān)系到它的化學(xué)反應(yīng)性。折疊對(duì)羥苯基結(jié)構(gòu)愈創(chuàng)木基結(jié)構(gòu)紫丁香基結(jié)構(gòu)由于木質(zhì)素的分子結(jié)構(gòu)中存在著芳香基、酚羥基、醇羥基、碳基共扼雙鍵等活性基團(tuán)，因此可以進(jìn)行氧化、還原、水解、醇解、酸解甲氧基、梭基、光解、酞化、磺化、烷基化、鹵化、硝化、縮聚或接枝共聚等許多化學(xué)反應(yīng)。其中，又以氧化、酞化、磺化、縮聚和接枝共聚等反應(yīng)性能在研究木質(zhì)素的應(yīng)用中顯示著尤為重要的作用，同時(shí)也是擴(kuò)大其應(yīng)用的重要途徑。在此過(guò)程中，磺化反應(yīng)又是木質(zhì)素應(yīng)用的基礎(chǔ)和前提，到目前為止，木質(zhì)素的應(yīng)用大都以木質(zhì)素磺酸鹽的形式加以利用。在亞硫酸鹽法生產(chǎn)紙漿的工藝中，正是由于亞硫酸鹽溶液與木粉中的原本木質(zhì)素發(fā)生了磺化反應(yīng)，引進(jìn)了磺酸基，增加了親水性，而后這種木質(zhì)素磺酸鹽在酸性蒸煮液中進(jìn)一步發(fā)生水解反應(yīng)，使與木質(zhì)素結(jié)合著的半纖維素發(fā)生解聚，從而使木質(zhì)素磺酸鹽溶出，實(shí)現(xiàn)了木質(zhì)素、纖維素與半纖維素的分離，得到了紙漿，同時(shí)也使木質(zhì)素的應(yīng)用成為了可能。

木質(zhì)素是由四種醇單體（對(duì)香豆醇、松柏醇、5-羥基松柏醇、芥子醇）形成的一種復(fù)雜酚類聚合物。木質(zhì)素是構(gòu)成植物細(xì)胞壁的成分之一，具有使細(xì)胞相連的作用。木質(zhì)素是一種含許多負(fù)電集團(tuán)的多環(huán)高分子有機(jī)物，對(duì)土壤中的高價(jià)金屬離子有較強(qiáng)的親和力。因單體不同，可將木質(zhì)素分為3種類型：由紫丁香基丙烷結(jié)構(gòu)單體聚合而成的紫丁香基木質(zhì)素（syringyl lignin，S-木質(zhì)素），由愈創(chuàng)木基丙烷結(jié)構(gòu)單體聚合而成的愈創(chuàng)木基木質(zhì)素（guajacyl lignin，G-木質(zhì)素）和由對(duì)-羥基苯基丙烷結(jié)構(gòu)單體聚合而成的對(duì)-羥基苯基木質(zhì)素（hydroxy-phenyl lignin，H-木質(zhì)素）；裸子植物主要為愈創(chuàng)木基木質(zhì)素（G），雙子葉植物主要含愈創(chuàng)木基-紫丁香基木質(zhì)素（G-S），單子葉植物則為愈創(chuàng)木基-紫丁香基-對(duì)-羥基苯基木質(zhì)素（G-S-H）。從植物學(xué)觀點(diǎn)出發(fā)，木質(zhì)素就是包圍于管胞、導(dǎo)管及木纖維等纖維束細(xì)胞及厚壁細(xì)胞外的物質(zhì)，并使這些細(xì)胞具有特定顯色反應(yīng)（加間苯三酚溶液一滴，待片刻，再加鹽酸一滴，即顯紅色）的物質(zhì)；從化學(xué)觀點(diǎn)來(lái)看，木質(zhì)素是由高度取代的苯基丙烷單元隨機(jī)聚合而成的高分子，它與纖維素、半纖維素一起，形成植物骨架的主要成分，在數(shù)量上僅次于纖維素。木質(zhì)素填充于纖維素構(gòu)架中增強(qiáng)植物體的機(jī)械強(qiáng)度，利于輸導(dǎo)組織的水分運(yùn)輸和抵抗不良外界環(huán)境的侵襲。木質(zhì)素在木材等硬組織中含量較多，蔬菜中則很少見含有。一般存在于豆類、麥麩、可可、草莓及山莓的種子部分之中。其最重要的作用就是吸附膽汁的主要成分膽汁酸，并將其排除體外。另外，雖然其詳細(xì)情況目前尚不得而知，但木質(zhì)素的構(gòu)造與多酚非常相似，故此，木質(zhì)素與多酚應(yīng)該有密切的關(guān)系。總之，二者對(duì)于身體都有很好的作用。

利用木質(zhì)素作為橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑的方法，屬木質(zhì)素在橡膠工業(yè)中應(yīng)用的技術(shù)領(lǐng)域。其要點(diǎn)是在濃縮的造紙廢液中加進(jìn)甲醛制成木質(zhì)素甲醛樹脂，再按比例加入硫磺、氧化鋅、硬脂酸、硫化劑、硫化促進(jìn)劑、硫化活化劑與橡膠在一定溫度下進(jìn)行硫化。本發(fā)明可使橡膠中填充大量木質(zhì)素仍不需加軟化劑，這既節(jié)省大量橡膠，又可獲得優(yōu)良性質(zhì)的硫化膠，同時(shí)硫化中不會(huì)塵土飛揚(yáng)污染環(huán)境，又使造紙廢液變害為利，有著很大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。隨著人類對(duì)環(huán)境污染和資源危機(jī)等問(wèn)題的認(rèn)識(shí)不斷深入 ,天然高分子所具有的可再生、可降解,性等性質(zhì)日益受到重視。廢棄物的資源化與可再生資源的利用 ,是當(dāng)代經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展的重大課題 ,也是對(duì)當(dāng)代科學(xué)技術(shù)提出的新要求。在自然界中 ,木質(zhì)素的儲(chǔ)量?jī)H次于纖維素 ,而且每年都以500 億噸的速度再生。制漿造紙工業(yè)每年要從植物中分離出大約 1.4 億噸纖維素 ,同時(shí)得到 5000萬(wàn)噸左右的木質(zhì)素副產(chǎn)品,但迄今為止 ,超過(guò)95 %的木質(zhì)素仍以“黑液”直接排入江河或濃縮后燒掉 ,很少得到有效利用?；茉吹娜找婵萁?、木質(zhì)素的豐富儲(chǔ)量、木質(zhì)素科學(xué)的飛速發(fā)展決定木質(zhì)素的經(jīng)濟(jì)效益的可持續(xù)發(fā)展性。木質(zhì)素成本較低，木質(zhì)素及其衍生物具有多種功能性，可作為分散劑、吸附劑/解吸劑、石油回收助劑、瀝青乳化劑，木質(zhì)素對(duì)人類可持續(xù)發(fā)展最為重大貢獻(xiàn)就在于提供穩(wěn)定、持續(xù)的有機(jī)物質(zhì)來(lái)源，其應(yīng)用前景十分廣闊。研究木質(zhì)素性能和結(jié)構(gòu)的關(guān)系，利用木質(zhì)素制造可降解、可再生的聚合物。木質(zhì)素的物化性能和加工性能、工藝成為目前木質(zhì)素研究的障礙。

折疊與可持續(xù)發(fā)展隨著人類對(duì)環(huán)境污染和資源危機(jī)等問(wèn)題的認(rèn)識(shí)不斷深入 ,天然高分子所具有的可再生、可降解等性質(zhì)日益受到重視。廢棄物的資源化與可再生資源的利用 ,是當(dāng)代經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展的重大課題 ,也是對(duì)當(dāng)代科學(xué)技術(shù)提出的新要求。在自然界中 ,木質(zhì)素的儲(chǔ)量?jī)H次于纖維素 ,而且每年都以500 億噸的速度再生。制漿造紙工業(yè)每年要從植物中分離出大約 1.4 億噸纖維素 ,同時(shí)得到 5000萬(wàn)噸左右的木質(zhì)素副產(chǎn)品,但迄今為止 ,超過(guò)95 %的木質(zhì)素仍以“黑液”直接排入江河或濃縮后燒掉 ,很少得到有效利用?；茉吹娜找婵萁?、木質(zhì)素的豐富儲(chǔ)量、木質(zhì)素科學(xué)的飛速發(fā)展決定木質(zhì)素的經(jīng)濟(jì)效益的可持續(xù)發(fā)展性。木質(zhì)素成本較低，木質(zhì)素及其衍生物具有多種功能性，可作為分散劑、吸附劑/解吸劑、石油回收助劑、瀝青乳化劑，木質(zhì)素對(duì)人類可持續(xù)發(fā)展最為重大貢獻(xiàn)就在于提供穩(wěn)定、持續(xù)的有機(jī)物質(zhì)來(lái)源，其應(yīng)用前景十分廣闊。研究木質(zhì)素性能和結(jié)構(gòu)的關(guān)系，利用木質(zhì)素制造可降解、可再生的聚合物。木質(zhì)素的物化性能和加工性能、工藝成為目前木質(zhì)素研究的障礙。Kim JW 等研究了煤與造紙黑液的共液化，他們認(rèn)為木質(zhì)素的熱解形成苯氧自由基，以及其它反應(yīng)性自由基在低溫下對(duì)于煤基有很重要的熱解作用。這些自由基是高效的活性中間體，能夠使得煤中的亞甲基斷裂從而促進(jìn)煤的解聚。Akash BA 等研究了煤與木質(zhì)素共液化動(dòng)力學(xué)。采用伊利諾斯州煙煤與腐蝕性的木質(zhì)素混合物，反應(yīng)在初始?xì)鋲?nbsp;1.1 MPa、375°C、四氫萘作溶劑下完成的。煤和木質(zhì)素混合物液化產(chǎn)品與單獨(dú)用煤液化得到的產(chǎn)物相比，含較少苯不溶物。排阻色譜研究表明，煤和木質(zhì)素混合物液化產(chǎn)品平均分子量比用單煤或單木質(zhì)素液化得到的產(chǎn)品的分子量要低。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，在加入木質(zhì)素后煤的轉(zhuǎn)化率提高了22%，通過(guò)研究分析得到了描述化學(xué)反應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。他們對(duì)液體產(chǎn)品循環(huán)的影響也進(jìn)行了研究。初步試驗(yàn)表明，隨著產(chǎn)品循環(huán)的增加，煤總的分解率是減小的。以上的研究表明，當(dāng)煤與木質(zhì)素共液化時(shí)，煤的液化溫度可降低。而且不同研究者得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果都表明，與煤?jiǎn)为?dú)液化相比，煤與生物質(zhì)共液化所得到的液化產(chǎn)品質(zhì)量得到改善，液相產(chǎn)物中低分子量的戊烷可溶物有了增加。產(chǎn)生這些結(jié)果的原因可能是木質(zhì)素的熱解形成苯氧自由基，以及其它反應(yīng)性自由基在低溫下對(duì)于煤基有很重要的熱解作用。當(dāng)使用含有苯酚類基團(tuán)的溶劑進(jìn)行液化時(shí)，煤的轉(zhuǎn)化率也有顯著增加，雖然國(guó)內(nèi)外對(duì)生物質(zhì)與煤的共液化取得了一定的進(jìn)展，但還有許多不夠深入，以后應(yīng)著力研究煤與木質(zhì)素共液化工藝條件，改性生物質(zhì)與煤液化試驗(yàn)研究、木質(zhì)素與煤共液化動(dòng)力學(xué)、木質(zhì)素與煤催化劑的專用高效催化劑方面的研究。折疊用途和使用方法主要用途：1、用作混凝土減水劑：在混凝土中的摻量一般為水泥質(zhì)量的0.2-0.3%，可以減少用水量10-15%以上，改善混凝土拌合物的和易性，提高工程質(zhì)量。夏季使用，可抑制坍落度損失，一般與高效減水劑復(fù)配使用。2、用作選礦浮選劑和冶煉礦粉粘結(jié)劑，冶煉業(yè)用木質(zhì)素磺酸鈣與礦粉混合，制成礦粉球，干燥后放入窯中，可提高冶煉回收率。3、耐火材料：制造耐火材料磚瓦時(shí)，使用木質(zhì)素磺酸鈣做分散劑和粘合劑，能改善操作性能，并有減水、增強(qiáng)、防止龜裂等良好效果。4、陶瓷：用于陶瓷制品可以降低碳含量增加生坯強(qiáng)度，減少塑性粘土用量，泥漿流動(dòng)性好，提高成品率70－90%，燒結(jié)速度由70分鐘減少為40分鐘。5、其它：木質(zhì)素磺酸鈣還可用于精煉助劑，鑄造，水煤漿分散劑，農(nóng)藥可濕性粉劑加工，型煤壓制，道路、土壤、粉塵的抑制，制革鞣革填料，炭黑造粒，飼料粘合劑等方面。木質(zhì)素磺酸鈉是陰離子表面活性劑,棕黃色粉末。主要用于分散染料和還原染料的分散和填充，具有良好的分散性、耐熱穩(wěn)定性和高溫分散性，助磨效果良好，對(duì)纖維沾污輕，對(duì)偶氮染料還原性小。使用方法：1、木質(zhì)素磺酸鈉主要用于分散、還原染料，還可作為酸性染料的稀釋劑，顏料分散劑。2、作為高效混凝土減水劑，比木質(zhì)素磺酸鈣性能優(yōu)越，適于涵洞、堤壩、水庫(kù)、機(jī)場(chǎng)及高速公路等工程。3、用于鉛酸蓄電池和堿性蓄電池陰極防縮劑，提高電池的低溫急放電容量和使用壽命；用于電鍍電解能使鍍層均勻，無(wú)樹狀花紋；毛皮工業(yè)上作為鞣革劑；鍋爐上作為除垢劑；冶金采礦中用于高級(jí)浮選劑。貯存：應(yīng)注意防潮濕、防雨淋，避免結(jié)塊，如有結(jié)塊，粉碎或溶解后不影響使用效果；本產(chǎn)品無(wú)毒無(wú)害，長(zhǎng)期存放不變質(zhì)，系非易燃易爆危險(xiǎn)品。