木质素

一类复杂的有机聚合物

木质素（拉丁语、英语、德语: Lignin）是一类复杂的有机聚合物，其在维管植物和一些藻类的支持组织中形成重要的结构材料。木质素在细胞壁的形成中是特别重要的，特别是在木材和树皮中，因为它们赋予刚性并且不容易腐烂。在化学上，木质素是交叉链接的酚聚合物。

简介

木质素是由3种苯丙烷单元通过醚键和碳碳键相互连接形成的具有三维网状结构的生物高分子，含有丰富的芳环结构、脂肪族和芳香族羟基以及醌基等活性基团。

木质素是由苯丙烷单元通过碳-碳键和醚键连接而成的无定形聚合物，是植物界中储量仅次于纤维素的第二大生物质资源。作为典型的生物质材料，木质素是芳香族化合物中少有的可再生资源之一。木质素作为植物界继纤维素之后第二大资源的生物质材料，全球每年产量约5000万吨，其中源自农业残留物的木质素约占10%～20%，源自森林生物质材料的木质素约占20%～30%，来源甚广且产量巨大。木质素具有非晶态无序结构，苯丙烷是其基本的结构单元，其源自3种芳香醇前体，分别是β-香豆醇、松柏醇和芥子醇，分别对应3类木质素，即对羟苯基木质素、紫丁香基木质素和愈创木基木质素。

木质素主要位于纤维素纤维之间，起抗压作用。在木本植物中，木质素占25%，是世界上第二位最丰富的有机物（纤维素是第一位）。由于自然界中木质素与纤维素、半纤维素等往往相互连接，形成木质素-碳水化合物复合体（Lignin-Carbohydrate Complex），故目前没有办法分离得到结构完全不受破坏的原本木质素。

性质

结构

木质素是由三种醇单体（对香豆醇、松柏醇、芥子醇）形成的一种复杂酚类聚合物。

木质素是构成植物细胞壁的成分之一，具有使细胞相连的作用。木质素是一种含许多负电集团的多环高分子有机物，对土壤中的高价金属离子有较强的亲和力。

因单体不同，可将木质素分为3种类型：由紫丁香基丙烷结构单体聚合而成的紫丁香基木质素（syringyl lignin，S-木质素），由愈疮木基丙烷结构单体聚合而成的愈疮木基木质素（guaiacyl lignin，G-木质素）和由对-羟基苯基丙烷结构单体聚合而成的对-羟基苯基木质素（para-hydroxy-phenyl lignin，H-木质素）；裸子植物主要为愈创木基木质素（G），双子叶植物主要含愈疮木基-紫丁香基木质素（G-S），单子叶植物则为愈创木基-紫丁香基-对-羟基苯基木质素（G-S-H）。从植物学观点出发，木质素就是包围于管胞、导管及木纤维等纤维束细胞及厚壁细胞外的物质，并使这些细胞具有特定显色反应（加间苯三酚溶液一滴，待片刻，再加盐酸一滴，即显红色）的物质；从化学观点来看，木质素是由高度取代的苯基丙烷单元随机聚合而成的高分子，它与纤维素、半纤维素一起，形成植物骨架的主要成分，在数量上仅次于纤维素。木质素填充于纤维素构架中增强植物体的机械强度，利于输导组织的水分运输和抵抗不良外界环境的侵袭。

木质素在木材等硬组织中含量较多，蔬菜中则很少见含有。一般存在于豆类、麦麸、可可、草莓及山莓的种子部分之中。其最重要的作用就是吸附胆汁的主要成分胆汁酸，并将其排除体外。

另外，虽然其详细情况尚不得而知，但木质素的构造与多酚非常相似，故此，木质素与多酚应该有密切的关系。总之，二者对于身体都有很好的作用。

由于木质素的分子结构中存在着芳香基、酚羟基、醇羟基、碳基共扼双键等活性基团，因此可以进行氧化、还原、水解、醇解、酸解甲氧基、羧基、光解、酞化、磺化、烷基化、卤化、硝化、缩聚或接枝共聚等许多化学反应。其中，又以氧化、酞化、磺化、缩聚和接枝共聚等反应性能在研究木质素的应用中显示着尤为重要的作用，同时也是扩大其应用的重要途径。在此过程中，磺化反应又是木质素应用的基础和前提，到目前为止，木质素的应用大都以木质素磺酸盐的形式加以利用。在亚硫酸盐法生产纸浆的工艺中，正是由于亚硫酸盐溶液与木粉中的原本木质素发生了磺化反应，引进了磺酸基，增加了亲水性，而后这种木质素磺酸盐在酸性蒸煮液中进一步发生水解反应，使与木质素结合着的半纤维素发生解聚，从而使木质素磺酸盐溶出，实现了木质素、纤维素与半纤维素的分离，得到了纸浆，同时也使木质素的应用成为了可能。

分类

来源及用途

应用

利用木质素作为橡胶补强剂的方法，属木质素在橡胶工业中应用的技术领域。其要点是在浓缩的造纸废液中加进甲醛制成木质素甲醛树脂，再按比例加入硫磺、氧化锌、硬脂酸、硫化剂、硫化促进剂、硫化活化剂与橡胶在一定温度下进行硫化。该方法可使橡胶中填充大量木质素仍不需加软化剂，这既节省大量橡胶，又可获得优良性质的硫化胶，同时硫化中不会尘土飞扬污染环境，又使造纸废液变害为利，有着很大的社会和经济效益。

木钠的主要用处

利用其粘结性、分散性、螯合性广泛应用各个行业，以改善其物理化学性能，节省成本，提高效率。

1 增强剂

在耐火材料、陶瓷制品生产中起到减水、增塑、絮凝等作用，亦可用于铸造业，作为辅助粘结剂，粘结力大且解崩性好。

2 矿粉粘结剂

冶炼业将矿粉与之混合制成矿粉球，干燥后入窑，提高冶炼回收率，也可用作选矿剂。

3 用作混凝土减水剂

掺加量在0.2%-0.3%时，可减少混凝土搅拌时用水量10%-12%，降低水灰比，节约水泥10%左右，改善混凝土和易性、流动性及抗渗透性，提高混凝土强度和密实性，具有早强效应，缩短凝结时间，提高抗压强度，同时减少混凝土坍落度损失。

4 防垢剂和缓蚀剂

用于工业容器和管道中，起到防垢和缓蚀的作用，提高窗口和管道的使用寿命。

5 水煤浆分散剂

用于火力发电厂等使用水煤浆的企业，作为分散剂，提高对煤的分散能力，增加燃煤的发热率和利用率，大大降低粉煤灰中的含煤量，同时减少搭桥和结块，提高炉体寿命。