乙二胺/氯化胆碱低共熔溶剂处理调控工业碱木质素结构

摘要

工业木质素因其高度缩合的结构和低溶解性，导致反应活性不足，限制了其在高性能材料中的应用。为改善木质素的化学反应性，采用低共熔溶剂（DES）体系（乙二胺与氯化胆碱物质的量比4∶1）,对工业碱木质素进行预处理，探讨了温度（120～180℃）、时间（1～8 h）及DES含水量（20%～100%）对木质素结构及官能团演变的影响。研究结果表明，在温和条件（160℃、4 h、80%含水量）下，DES体系可显著提高木质素中非缩合G型酚羟基的含量（最大值达到1.168 mmol/g）,并能有效抑制高温条件下的缩合降解。红外光谱（FT-IR）、核磁磷谱(³¹P NMR)、凝胶渗透色谱（GPC）及二维核磁共振谱图（2D HSQC NMR）分析揭示，在低温阶段（<160℃）乙二胺/氯化胆碱DES主要通过氢键作用促进胺基引入，而在高温阶段（>160℃）则易引发木质素解聚及酚羟基缩合，导致活性官能团含量下降。此外，溶液中较高含水量（60%～80%）有助于提高羟基含量，并抑制过度降解。综合来看，该研究通过将含氮基团引入木质素，不但提升活性羟基含量和改变分子量分布，还为其在高性能生物质基材料中的应用提供了新的思路。

关键词

木质素改性 / 低共熔熔剂 / 羟基含量 / 绿色化学