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1、Chapter 2 Lignin1Chapter 2 Lignin1 Tianjin University of Science & Technology木素的物理性质及其利用木素的物理性质及其利用一一、一般物理性质、一般物理性质Chapter 2 Lignin2Chapter 2 Lignin2 Tianjin University of Science & Technology分离出的木素在分离过程中受到各种变化，分离出的木素在分离过程中受到各种变化，如化学构造和分子量变化等，因此其性质也如化学构造和分子量变化等，因此其性质也越发变得多样。可以说木素的物理性质因多越发变得多样。可以说木素的
2、物理性质因多种原因而变得复杂且相差甚远。木素的物理种原因而变得复杂且相差甚远。木素的物理性质，包括各种波谱性质、高分子性质及其性质，包括各种波谱性质、高分子性质及其他性质，如溶解溶解性质、热性质和电化学他性质，如溶解溶解性质、热性质和电化学性质等。性质等。 Chapter 2 Lignin3Chapter 2 Lignin3 Tianjin University of Science & Technology原本木素是一种白色或接近无色的物质，人们原本木素是一种白色或接近无色的物质，人们所见到的木素的颜色是在分离和制备过程中形成的。所见到的木素的颜色是在分离和制备过程中形成的。如云杉如云杉Br
3、aunsBrauns木素是浅奶油色，酸木素、铜氨木素是浅奶油色，酸木素、铜氨木素和过碘酸盐木素的颜色较深，在浅黄褐色到深木素和过碘酸盐木素的颜色较深，在浅黄褐色到深褐色之间。褐色之间。Chapter 2 Lignin4Chapter 2 Lignin4 Tianjin University of Science & Technology1、木素的粘度、分子量和分子量分布木素的粘度、分子量和分子量分布粘度 木素溶液的粘度较低木素溶液的粘度较低。由下表可见，不同浓度的云杉乙醇木素的，黏度值不大。比粘度为0.0500.078 云杉乙醇木素的比粘度云杉乙醇木素的比粘度 木素组分浓度（g/100mL二氧
4、六环）43.22.562.051.6410.05480.05160.05180.0498 0.049520.06920.06420.06160.0618 0.056730.07830.07400.07180.0722 0.0680Chapter 2 Lignin5Chapter 2 Lignin5 Tianjin University of Science & Technology相对密度相对密度 自木化植物分离的木素大都是无定形的粉末，其相对自木化植物分离的木素大都是无定形的粉末，其相对密度为密度为1.3001.3001.5001.500。 数值的大小因测定方法和木素制备方法的不同而有所数值
5、的大小因测定方法和木素制备方法的不同而有所区别。区别。Chapter 2 Lignin6Chapter 2 Lignin6 Tianjin University of Science & Technology二、木素的相对分子质量二、木素的相对分子质量原本木素的相对分子质量可高达几十万。而原本木素的相对分子质量可高达几十万。而分离木素分离木素的相对分子质量要低得多，一般仅有几千到几万。即使是的相对分子质量要低得多，一般仅有几千到几万。即使是磨木木素也是原本木素中的低相对分子量部分。磨木木素也是原本木素中的低相对分子量部分。Chapter 2 Lignin7Chapter 2 Lignin7 T
6、ianjin University of Science & Technology7几种植物的磨木木素（接近原本木素）的数均分子量大都在3300-4120之间，最高可达20000-25000。Mw/Mn=1.6-1.7，有多分散性。酸碱法分离木素分子量比磨木木素要低，有的却高于磨木木素（木素之间缝合）。Chapter 2 Lignin8Chapter 2 Lignin8 Tianjin University of Science & Technology8磨木木素的平均分子量磨木木素的平均分子量磨木木素MwMnMw/Mn云杉705041201.70落叶松665037601.78杨木514034
7、401.55芦苇535033001.62Chapter 2 Lignin9Chapter 2 Lignin9 Tianjin University of Science & Technology9各种可溶性木素的分子量各种可溶性木素的分子量木素木素Mw10-3Mn10-3Mw/Mn云杉云杉“天然木素天然木素”2.85.7云杉云杉MWL20.68.02.6云杉硫酸盐木素云杉硫酸盐木素11.419.35.06.12.33.1阔叶木硫酸盐木素阔叶木硫酸盐木素2.92.8云杉木素磺酸云杉木素磺酸5.313.13.1云杉亚氯酸盐木素云杉亚氯酸盐木素8.89.6Chapter 2 Lignin10Chap
8、ter 2 Lignin10 Tianjin University of Science & Technology2、木素分子的形状、木素分子的形状木素的结构是木素的结构是无定形无定形的。的。用用电电子子显显微微镜镜研研究究木木素素的的超超分分子子结结构构状状态态表表明明，木木素素是是以以球球状状质质点点状状态态或或块块状状质质点点状状态态聚聚集集存存在在的。的。原原本本木木素素和和碳碳水水化化合合物物，在在植植物物细细胞胞中中，以以层层状状结结构构存存在在，制制浆浆过过程程中中以以厚厚度度约约2nm宽宽度度的的碎碎片片溶溶出出，大大的的板板状状的的碎碎片片在在溶溶液液中中不不规规则则地地折折
9、叠叠卷卷曲，而成曲，而成近于球状近于球状的木素的分子质点。的木素的分子质点。Chapter 2 Lignin11Chapter 2 Lignin11 Tianjin University of Science & TechnologyChapter 2 Lignin12Chapter 2 Lignin12 Tianjin University of Science & TechnologyChapter 2 Lignin13Chapter 2 Lignin13 Tianjin University of Science & Technology3.木素的溶解性木素的溶解性原原本本木木素素在在水
10、水中中以以及及通通常常的的溶溶剂剂中中大大部部分分不不溶溶解解，也不能水解成单个木素单元。，也不能水解成单个木素单元。在制浆过程中为了把木材中的木素溶出，使纤在制浆过程中为了把木材中的木素溶出，使纤维分离开来，往往要在木素大分子中维分离开来，往往要在木素大分子中引入亲液引入亲液性基团性基团；或是使用碱，在一定条件下从木素中；或是使用碱，在一定条件下从木素中导出新的酚羟基导出新的酚羟基，由于酚羟基的亲液性，也能，由于酚羟基的亲液性，也能使木素溶解出来。使木素溶解出来。Chapter 2 Lignin14Chapter 2 Lignin14 Tianjin University of Scienc
11、e & Technology14原本木素在水中以及通常的溶剂中大原本木素在水中以及通常的溶剂中大部分不溶解，不同的分离木素溶解性部分不溶解，不同的分离木素溶解性也不同。也不同。分离的木素在某种溶剂中溶解与否，分离的木素在某种溶剂中溶解与否，取决溶剂的特定溶解性参数和氢键结取决溶剂的特定溶解性参数和氢键结合能。合能。Chapter 2 Lignin15Chapter 2 Lignin15 Tianjin University of Science & Technology4、木素的热性质、木素的热性质指指木木素素的的热热可可塑塑性性，对对木木材材的的加加工工和和制制浆浆，特特别是机械木浆的制造，
12、是一项重要的性质。别是机械木浆的制造，是一项重要的性质。磨木浆：由于磨石对原木周期性压力脉冲作用，磨木浆：由于磨石对原木周期性压力脉冲作用，使木材加热，木素软化，使纤维完整离解，反使木材加热，木素软化，使纤维完整离解，反之未经充分软化的木材，在磨浆中会在细胞壁之未经充分软化的木材，在磨浆中会在细胞壁任意处破裂，导致碎片增多，或产生破碎了的任意处破裂，导致碎片增多，或产生破碎了的纤维或粉状细料。纤维或粉状细料。Chapter 2 Lignin16Chapter 2 Lignin16 Tianjin University of Science & Technology16各种木素的软化温度，即玻璃
13、化温度，各种木素的软化温度，即玻璃化温度，干燥木素在干燥木素在127193oC，随树种、分离随树种、分离方法、分子量大小而异。方法、分子量大小而异。吸水后的木素，软化点大大降低。吸水后的木素，软化点大大降低。而分子量增大，玻璃化温度上升。而分子量增大，玻璃化温度上升。Chapter 2 Lignin17Chapter 2 Lignin17 Tianjin University of Science & Technology木素的含水率和软化点木素的含水率和软化点树种木素含水率软化点/oC云杉过碘酸盐木素01933.915912.611527.190桦木过碘酸盐木素017910.7128云杉二氧
14、六环木素(低分子量）01277.172二氧六环木素(高分子量）01467.292针叶木木素磺酸钠023521.2118Chapter 2 Lignin18Chapter 2 Lignin18 Tianjin University of Science & Technology燃烧热燃烧热木素的燃烧热值相对较高，如无灰分云杉盐酸木素的木素的燃烧热值相对较高，如无灰分云杉盐酸木素的燃烧热是燃烧热是110.0kJ110.0kJg g。硫酸木素的燃烧热是。硫酸木素的燃烧热是109.6kJ109.6kJg g。Chapter 2 Lignin19Chapter 2 Lignin19 Tianjin Un
15、iversity of Science & Technology熔点熔点木素的熔点往往不是一个固定的物理常数，如云杉碱木木素的熔点往往不是一个固定的物理常数，如云杉碱木素的熔点为素的熔点为186186，有两种工业碱木素的熔点分别为，有两种工业碱木素的熔点分别为140 140 和和170 170 。Chapter 2 Lignin20Chapter 2 Lignin20 Tianjin University of Science & Technology5、电化学性质、电化学性质作为高分子电解质的木素，在电泳时向作为高分子电解质的木素，在电泳时向阳极移动，因此可以与碳水化合物相分阳极移动，因此可以与碳水化合物相分离。另外用电泳法和电渗析法，可以从离。另外用电泳法和电渗析法，可以从制浆废液中制浆废液中分离木素磺酸分离木素磺酸。
