最终的木素基胶粘剂标准

木素基胶粘剂已经有很长时间了;但现在才作为苯酚类树脂的替代品,准备进入行业标准.Chimar Hellas公司的Charles Markessini和芬欧汇川化学公司(UPM Chemicals)木质素业务主管Christian Hubsch博士解释了化学和技术如何赶上生产者的需求;以及为什么木素革命可能已经到来.     

木质素的研究进展

对目前木质素研究所涉及到的降解菌株和降解酶类,木质素合成的基因工程调控,其他酶和小分子作用等方面的研究进行综述,并对木质素的应用进行介绍。     

Lignin biochemistry: Biosynthesis and biodegradation

Summary Lignin biosynthesis via shikimate-cinnamate pathways in plants, and the biosynthetic differences of guaiacyl-and syringyl lignins between gymnosperms and angiosperms have been elucidated by tracer experiments using ¹⁴C labeled precursors and the following enzyme reactions. The formation of guaiacyl lignin but not syringyl lignin in gymnosperms was attributed to the following factors; absence of ferulate-5-hydroxylase, poor affinity of O-methyltransferase toward 5-hydroxyferulate, and lack of activation and/or reduction of sinapatc. A mechanism of lignin-carbohydrate complexes formation in wood cell walls was elucidated based on the reaction of the quinone methide of guaiacylglycerol--guaiacyl ether with sugars, and the analysis of DHP-polysaccharide complexes.The main cleavage mechanisms of side chains and aromatic rings of lignin model compounds and synthetic lignin (DHP) by white-rot fungi and their enzymes, lignin peroxidase and laccase have been elucidated using ²H, ¹³C and ¹⁸O-labeled lignin substructure dimcrs with ¹⁸O₂ and H₂ ¹⁸O. Side chains and aromatic rings of these substrates were cleaved via aryl cation radical and phenoxy radical intermediates, in reaction mediated only by lignin peroxidase/H₂O₂ and laccase/O₂.Academy Lecture presented at the Cellucon 88 in Japan, International Symposium on New Functionalisation Developments in Cellulosics and Wood, held in Kyoto, Japan, November 28 to December 1, 1988This paper is a conclusion of our investigations on the biosynthesis and microbial degradation of lignin for 30 years in the Research Section of Lignin Chemistry, Wood Research Institute, Kyoto University. The author is greatly indebted to Drs. M. Shimada, F. Nakatsubo, T. Yamasaki, H. Ohashi, M. Tanahashi, Y. Nakamura, H. Kuroda, H. Kutsuki, T. Katayama, Y. Kamaya, T. Umezawa and Messrs. H. Fushiki, M. Ohta, A. Noguchi, H. Namba, T. Habe, S. Kawai, S. Yokota, and T. Hattori for their kind cooperation in these investigations. These invstigations were supported in part by Grant-in-Aid Nos. 548047, 57480058, 59760124, 60760130, 60440015, 61760142, 61560193, 62790250 for Scientific Research, and 1980 Grant-in-Aid for Environmental Science (R-33-8), No. 403064 from the Ministry of Education, Science and Culture of Japan, and a 1980 Weyerhaeuser grant     

Lignin characteristics of peculiar vascular plants

Trochodendron aralioides Sieb. et Zucc. and Chloranthus glaber (Thunb.) Makino [Sarcandra globra (Thunb.) Nakai] belong to primitive angiosperms, and are characterized by the absence of vessels. Ephedra sinica Stapf, which is classified in the gymnosperms, contains vessel elements and fiber together with tracheids. Podocarpus macrophyllus (Thunb. Ex Murray) D. Don var. macrophyllus is reported to give a weak positive Mäule test, although it is classified as a gymnosperm. Podocarpus macrophyllus gave only vanillin on alkaline nitrobenzene oxidation, while E. sinica, T. aralioides, and C. glaber gave both vanillin and syringaldehyde. The molar ratio of syringyl to guaiacyl nuclei (S/V ratio) of C. glaber was significantly low (S/V = 0.08) in comparison with the value for T. aralioides (S/V = 1.56). The erythro form is the predominant diasteromeric form of β-O-4 intermonomer linkages of T. aralioides and E. sinica [molar ratio of erythro to threo forms (E/T ratio): 1.93 and 1.67, respectively]; however, P. macrophyllus and C. glaber lignins, of which S/V ratios were 0 and 0.08, gave approximately equal amounts of erythro and threo forms (E/T ratio: 1.01 and 1.14). Results from ¹H NMR spectroscopy agree well with S/V ratios of alkaline nitrobenzene oxidation and E/T ratios of ozonation products. In conclusion differences in guaiacyl lignin and guaiacyl-syringyl lignin do not exactly reflect taxonomical differences, as reported in previous articles. It was found that guaiacyl-syringyl lignin is not necessarily linked to the presence of vessels.     

木质素在异丙醇中的降解研究

采用正交试验法对有机溶剂木质素在异丙醇中的降解进行了研究,得出木质素在异丙醇中降解的较优水平为:催化剂Ru/C用量0.20 g、温度280℃、压力2.5 MPa、时间8 h。在该条件下,降解产物中生物油的产率最高可达74.13%,生物油中酚类和醇、酮以及烃类的GC含量总和接近60%。木质素原料和生物油的元素分析说明解聚过程中发生了脱氧;傅里叶红外光谱分析表明木质素的解聚过程中有酚羟基、烷基等新的结构基团产生。     

毛白杨木材乙二醇醇解过程中木质素结构的FT-IR、1H NMR分析

为探讨木材乙二醇醇解过程中木质素结构的变化机理,以毛白杨磨木木质素(MWL)为研究对象,采用红外光谱和核磁共振等手段对醇解前后的木质素结构变化进行了分析.发现毛白杨木质素属于典型的愈创木基-紫丁香基型(GS型)木质素,G/S比值为1.37.醇解过程中木质素单元间β-O-4连接键大量断开,共轭羰基减少,甲基芳基醚键部分断开,产物中发现了大量新的酚羟基结构.醇解产生的低分子组分有芳香醚类、脂肪醚类、酚类、芳香酸类、不饱和酮类等物质.木质素大分子断裂的同时也有缩合反应发生.     

棉秆木质素的光谱分析

采用球磨方法分离并提纯出棉秆全秆磨木木质素(MWL)和棉秆秆芯MWL.采用紫外光谱和红外光谱对上述分离出的木质素进行分析.并用 13 C NMR 作了进一步分析研究.从分析结果看出:棉秆木质素属于愈疮木基-紫丁香-对羟苯基(GSH)型.棉秆秆皮和秆芯木质素结构不同,在秆皮中存在较多的紫丁香基结构单元和少量的对羟苯基结构,而秆芯中以紫丁香基结构单元和愈疮木基结构单元为主.     

木质素模型化合物的研究进展

综述了常见的简单酚型与非酚型、α-O-4型、β-O-4型、β-1型、β-5型、5-5型、1,2-二苯乙烯型和脱氢聚合物(DHP)等木质素模型化合物及其在木质素的降解、改性和结构研究中的应用进展。为木质素的化学结构分析及化学行为研究提供了理论基础。     

木质素生物降解与生物制浆的研究现状分析

综述了木质素生物降解与生物制浆的研究现状 ,包括木质素降解代谢产物和降解途径与机制的研究、参与木质素降解的酶及其作用机制的研究、木腐菌对木材和木质素降解能力的研究以及高效降解木质素的生物制浆用优异菌株的筛选。对木质素生物降解与生物制浆的研究进行了展望。结果表明 :生物制浆由于既节省能源又有环境友好的特性而具有毋庸置疑的应用前景 ,在我国加强木质素生物降解和生物制浆的研究是势在必行的 ,这对于保护环境 ,缓解能源危机以及制浆造纸业的可持续发展都具有重要的意义。     

真菌降解木质素的研究现状

在介绍木质素结构的基础上 ,从降解木质素的菌种及主要酶、产酶的条件 ,分析了真菌降解木质素的研究现状 ,介绍了真菌降解木质素及其酶的应用 ,并提出了存在的问题及发展方向     

壳聚糖木质素复合材料研究进展

自然界中木质素储量丰富,但由于木质素的化学反应活性较低而限制了其开发利用;而壳聚糖的反应活性较高,在自然界中的含量仅次于纤维素,利用木质素复合壳聚糖制备新型生物质材料具有较高的研究及利用价值。文中介绍了使用木质素壳聚糖制备复合材料的研究进展,包括吸附材料、微胶囊材料和其他材料等,并对木质素壳聚糖复合制备木材胶粘剂等环保型材料的前景进行了展望,旨在为开发壳聚糖木质素复合材料的研究提供参考。     

竹材预水解过程木质素迁移行为研究

通过分析竹片在预水解过程中的表面形貌及化学组成变化,研究木质素在竹材水解过程中的迁移行为。结果表明,在竹片预水解过程中,竹片内部的木质素类物质会逐渐迁移至竹片的表层和表面。竹片表层物质的FT-IR图显示,木质素特征峰随着水解程度的提高不断增强,而半纤维素特征峰则逐渐消失;竹片表层物质的XPS图显示,水解至120 min时表层物质的C1(C—C/C—H)含量较竹原料显著增加,从24.0%上升至45.5%,C2(C—O)含量明显减小,从35.5%下降至24.3%,O/C从0.43降低至0.34;水解20 min时表层木质素含量略低于竹片平均木质素含量,超过20 min后表层木质素含量均高于竹片平均木质素含量,而且其差值逐渐上升,水解120 min时,表层木质素为43.3%,竹片平均木质素为26.5%。     

木质素在合成聚氨酯中的应用

木质素作为一种天然可再生资源,其研究和应用日益活跃。在材料中引入木质素,不仅可提高材料的性能,还能降低成本,产生可观的经济效益。文章综述了国内外以木质素、改性木质素代替多元醇为原料合成聚氨酯材料的一些探索性研究和应用,对木质素在聚氨酯泡沫、聚氨酯薄膜、聚氨酯黏胶剂以及聚氨酯涂料等方面进行了阐述;并针对木质素的结构和性能,提出了改性木质素将成为木质素基聚氨酯的研究重点。     

工业木质素用于制造木陶瓷

以工业木质素为原料制造新型多孔炭材料木陶瓷,并对产品得率、强度及微观结构形态进行了研究。结果表明,随着酚醛树脂用量的增加,木质素陶瓷的质量得率和体积得率略有增加,抗弯强度大大提高,抗压强度也提高明显。当木质素与酚醛树脂质量比为1．33∶1时,木质素陶瓷的抗弯强度为1．88MPa,抗压强度达3．86kN/cm~2。微观结构分析表明,在木质素—酚醛树脂复合板中有团块状木质素夹杂出现,高温烧结后样品孔隙结构增多。高温烧结前后样品的比表面积分别为0．2448m~2/g和0．9742m~2/g。     

离子液体在木质素研究中的应用

详细综述了离子液体溶解、提取木质素的研究,分析了离子液体溶解木质素的机理,讨论了不同因素对木质素提取率的影响,介绍了木质素在离子液体中不同的降解方法,并对离子液体在木质素研究中的应用进行了总结和展望。     

甜竹木质素结构特征的研究

以越南北方产甜竹为原料用酶解法分离出纤维素酶解木质素(CEL),并通过化学法和光谱法研究其特性,并与中国南方产青皮竹进行比较。研究结果表明,甜竹木质素主要由愈创木基、紫丁香基和对羟基苯基结构单元构成,其质量分数分别为7.68%、5.67%和3.97%,都低于青皮竹。甜竹经蒸煮后纸浆中木质素官能团含量都发生变化:甲氧基降至12.35%、但酚羟基含量增加至3.17%,羧基也略有增加,至5.99%。蒸煮也影响到木质素相对分子质量,原料木质素的相对分子质量主要集中在4 000组分(占50.5%);成浆后,4 000组分减少,8 000组分增加。     

碱木质素三步法制备微米尺寸球形活性炭研究

以碱木质素为原料采用球形木质素前驱体,炭化,活化三步法制备微米尺寸的球形活性炭。研究了球形木质素前驱体的制备条件及活化条件对球形活性炭的粒径大小、结构形貌、孔结构的影响;采用扫描电子显微镜(SEM)、低温N2吸附-脱附以及傅里叶红外光谱(FT-IR)对产物的形貌结构、吸附性能和表面官能团进行了表征。结果表明,当反应温度为90℃,反应时间10 h,搅拌速度200 r/min,p H值为3.0的条件下,制备出粒径为5μm左右、球形形貌完整的球形木质素前躯体。通过对球形木质素前躯体在300℃炭化以及850℃下CO2活化,制备出比表面积为776.96 m2/g,总孔容为0.487 1 cm3/g,平均孔径为2.51 nm的球形活性炭。     

二甲基-正丁基-磺化木质素基氯化铵的合成及性能研究

以麦草碱木质素为原料通过Mannich和磺化反应合成了二甲基-正丁基-磺化木质素基氯化铵(DBSLAC)两性表面活性剂,表征了其结构,考察其在不同pH值溶液中溶解性,并以铜离子为模拟废水考察了其吸附性能,以酸性黑(ATT)和亚甲基蓝为模拟染料废水考察了其絮凝性能。结果表明:傅里叶红外光谱(FT-IR)证明产物中含有季铵根和磺酸根的化学结构,DBSLAC含氮量2.34%。DBSLAC两性表面活性剂对Cu2+的吸附平衡符合Freundlich等温方程,并且在20 mL Cu2+溶液的初始质量浓度为100 mg/L,投加量0.002 g、pH值5.5和吸附时间2 h的条件下对Cu2+的吸附效果最佳,吸附量达262.34 mg/g;在20 mL染料溶液中,对酸性黑ATT(阴离子染料)的絮凝效果在投加量0.03 g、pH值2和染料质量浓度为0.1 g/L时最佳,最大脱色率75.41%;对亚甲基蓝(阳离子染料)的絮凝效果在投加量0.3 g、pH值9和染料质量浓度为0.1 g/L时最佳,最大脱色率97.87%,结果表明DBSLAC可用作重金属离子吸附剂和染料絮凝剂。     

巨龙竹木质素化学结构研究

为解析巨龙竹木质素化学结构特征,采用高效阴离子交换色谱、凝胶色谱、傅里叶变换红外光谱、核磁共振等现代仪器分析技术,对巨龙竹木质素样品进行检测。结果表明:弱酸性环境有利于打断巨龙竹木质素与半纤维素之间的化学联接而使木质素更易于分离,且对木质素中的主要联接键破坏较小;巨龙竹木质素含有紫丁香基(S)、愈创木基(G)以及对羟基苯基(H)3种基本结构单元,属于禾草类木质素;巨龙竹木质素基本单元间化学联接键以β-O-4′结构为主,并存在一定量的β-β′、β-5′、β-1′化学联接。     

纤维素乙醇木质素改性酚醛树脂胶黏剂的初步研究

以纤维素乙醇木质素、苯酚、甲醛为原料,氢氧化钠为催化剂,制备了纤维素乙醇木质素改性酚醛树脂胶黏剂,研究了木质素替代苯酚的工艺以及对胶黏剂性能的影响。研究发现:当木质素替代率为30%时,纤维素乙醇木质素改性酚醛树脂胶黏剂胶合强度达到国家Ⅰ类板要求,甲醛释放量达到Eo级,且成本低、胶合强度好、低毒环保,可广泛用于制备室外级人造板。