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摘 要

木质素作为秸秆的重要组成部分，可用于减水剂、粘合剂、表面活性剂等。木质素的高效提取分离对秸秆资源的有效利用至关重要，因此长期以来开发高效 的木质素分离提取方法受到人们的广泛关注，具有重要的研究意义和应用价值。

开展了基于 TMAH 提取的小麦秸秆木质素的环氧化改性的研究，以环氧化木质素的环氧值为指标，进行小麦秸秆木质素环氧化改性的单因素试验，研究 反应温度、反应所需的时间、实验中需用到的氢氧化钠的剂量等因素对环氧化木质素的环氧值的影响，然后通过正交试验优化环氧化工艺。结合傅里叶红外光谱分析、热失重 分析、差热分析等手段对环氧化木质素进行了结构表征。研究结果表明，在最佳 环氧化改性条件下合成的环氧化木质素的环氧值为 0.36 mol/100g；通过傅里叶红外光谱（FT-IR）分析、热重分析（TGA）、差热分析（DSC）等手段对环氧化木 质素进行结构表征，证实了小麦秸秆木质素经过环氧化改性后成功接上了环氧基 团。

关键词：小麦秸秆木质素；环氧化改性；结构表征

Abstract

As an important part of straw, lignin can be used in water reducer, adhesive, surfactant and so on. The efficient extraction and separation of lignin is very important for the effective utilization of straw resources. Therefore, the development of a highly efficient extraction and extraction method for lignin has attracted widespread attention and has important research significance and application value.

The epoxidation modification of wheat stalk lignin based on TMAH extraction was carried out. The epoxidation modification of wheat straw lignin was studied by using a single-factor test for the epoxidized lignin epoxy value. The influence of factors such as reaction time, NaOH dosage and epichlorohydrin on the epoxy value of epoxidized lignin was optimized by orthogonal test. The epoxidized lignin was characterized by Fourier transform infrared spectroscopy, thermogravimetric analysis and differential thermal analysis. The results showed that the epoxidized lignin synthesized under the optimum epoxidation conditions had an epoxy value of 0.36 mol/100 g; it was analyzed by Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) and thermogravimetric analysis (TGA). The characterization of epoxidized lignin by means of differential scanning calorimetry (DSC) and other means confirmed that the epoxidized modification of wheat stalk lignin succeeded in the epoxy group.

Key words:Wheat straw lignin， epoxidation modification，structural characterization

目 录

摘要 Ⅱ

Abstract III

第一章 文献综述 1

1.1 木质素概述 1

1.1.1 木质素的简介 1

1.1.2 木质素化学组成与结构 1

1.1.3 木质素应用现状 2

1.2 木质素的改性研究 2

1.3 研究的目的和意义 3

第二章 木质素的环氧化改性实验 5

2.1实验仪器与材料 5

2.1.1主要实验试剂 5

2.1.2 主要实验仪器 6

2.2 主要实验方法 6

2.2.1 实验原料 6

2.2.2木质素基环氧化的原理 6

2.2.3 小麦秸秆木质素环氧化改性 7

2.2.4 木质素环氧化改性单因素试验 8

2.2.5 环氧当量值（EV）的测定 8

2.2.6 正交试验优化工艺 8

2.2.7 环氧化木质素红外光谱分析 9

2.2.8 热重分析实验方法 9

2.2.9 DSC差热分析 9

2.3 结果与讨论 10

2.3.1 木质素环氧化改性单因素试验 10

2.3.2 正交试验优化工艺 13

2.3.3红外光谱分析 15

2.3.4 热重分析 16

2.4.5差热分析（DSC） 17

第三章 结论与展望 18

3.1 结论 18

3.2 展望 18

参考文献 19

致谢 21

第一章 文献综述

1.1 木质素概述

1.1.1 木质素的简介

随着世界经济的快速发展以及人口数量的增多，人类对日益衰竭的自然资源开发利用程度日趋加重。传统的化石资源，如煤炭、石油和天然气等不可再生资 源，在开采使用的过程中会对环境造成污染和破坏，因此人们开始重新审视和调 整化石资源发展战略。可再生的生物质资源，由于其具有储量大、易开发、回收 方便等优点，已成为当今研究的热点。

1.1.2 木质素化学组成与结构

木质素是自然界中储量最为丰富的含有碳的有机物生物聚合物之一，这种类型的聚合物在植物细胞壁中发挥了保护多糖的作用^[1]。木质素是由羧基、芳香基、 醇羟基和酚羟基等功能基团组成的复合体，一般情况下，组织细胞中的木质素与 半纤维素共价结合并紧密包裹着纤维素组分，这种结构常导致分离的木质素中残留少量半纤维素等，使得木质素整体分离效率不高。因此，解决 木质纤维素组分（尤其是半纤维素与木质素）间的交互作用是实现各组分高效分 离的重要前提^[2]。

木质素在植物细胞中主要起到结构支撑的作用，保护植物不受降解并使水传导系统连接根与叶子。通常，木质素的结构和组成会随着植物类型和生长时期的不同而有所改变。构成木质素的基团共有三个，分别为愈创木基、紫丁香基和对羟苯基。此三个基团通过碳氧单键或是碳碳单键的方式连接，从而构成木质素聚合体^[3,4]。

木质素特殊的化学性质是由其结构决定的，不同来源的木质素其结构也不相同。木质素是一种白色或基本无色的粉末，但是由于分离方法差异使得分离的 木质素常呈现出深浅不同的颜色。实验中一般选取分离得到的相对分子质量适中的木质素作为中间产物。由于木质素是一种由多种不同的极性集团所构成的复杂聚合体，因此不溶于任何溶剂。但是木质素在分离的过程中，其 结构会发生改变。结构变化之后，同样也会造成溶解度的升高或者降低，典型的例子就是碱性的木质素能够与偏碱性的溶剂（如氢氧化钠、吡啶等）互溶，却无法溶解于水以及酸性溶剂^[5]。

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