木质素化学降解及其在聚合物材料中应用的研究进展

杨 倩, 刘贵锋, 吴国民, 孔振武

(中国林业科学研究院 林产化学工业研究所;生物质化学利用国家工程实验室;国家林业和草原局 林产化学工程重点实验室;江苏省生物质能源与材料重点实验室,江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心,江苏 南京 210042)

木质素作为自然界储量丰富的可再生资源，是由苯基丙烷结构单元通过碳碳键和醚键连接而成的天然酚类高分子聚合物。木质素分子结构中含有酚羟基、醇羟基和羧基等多种活性基团，可替代传统石油化工产品应用于高分子材料合成[1-4]。然而，木质素化学结构及组成复杂、反应活性低，难溶于大多数有机溶剂，化学利用与应用开发研究受到制约。近年来，制浆造纸和生物乙醇工业产生大量木质素，主要作为燃料焚烧，只有少量作为添加剂、改性剂等应用于聚合物材料[5-7]。因此，选择合适的处理方法以改善木质素的反应活性和理化性质是提高木质素可应用性的关键。

目前，采用降解方法处理木质素以提高其反应活性的研究已成为木质素在生物基聚合物材料领域高值化利用的重要途径[8]。木质素的降解方法主要有物理法、化学法和生物法[9-11]。其中，物理法是通过物理作用(如热、微波、超声波)改变木质素的苯基丙烷结构，该方法简便易行，但机械能耗大、效率低且降解产物选择性差[12]。生物法是利用生物菌类(如细菌、真菌)和生物酶类(如漆酶、过氧化酶)催化木质素特定化学键断裂，达到降解木质素的目的。……