1. 研究目的与意义
通过研究氧等离子体改性前后酶解木质素表面微观结构及化学特性的变化，探讨氧等离子体自由基引发活化酶解木质素及强化其胶合力的机理，优化氧等离子体改性工艺，为实现酶解木质素的工业化高值利用奠定理论基础和提供实践依据。
2. 国内外研究现状分析
木质素的结构中既有碳链又有苯环，碳链上有羟基、醛基、酮基、羧基或烯键，苯环上有羟基、甲氧基等，是一种大有用处的资源。但是，木质素分子大，芳环上的取代基较多，位阻大，其反应活性明显不足，工业化利用一直受到限制。因此，如何提高木质素的反应活性是促进木质素在合成树脂行业工业化应用迫切需要解决的一个关键问题。
在过去的几十年中，等离子体已经被广泛的应用于改进聚合材料。木材和纸的表面改性工作已经展开(denes and young1999; denes et al. 1999; wielen et al. 2005; to′thet al. 2007;wolkenhauer et al. 2008; asandulesa et al. 2010)。然而，极少的研究直接涉及木质素的改性。
titova etal. (2010)常压下的等离子处理，使得大麻类植物的木质素的溶解度在随后的化学处理过程中增加了三倍。sahin (2009)观察到等离子体处理不仅影响化合物中表面原子的相对比率，也导致了木质素表面-coo基团的形成。toriz et al. (2004)已经报告sicl4等离子体处理木质素导致了其表面的注入了硅元素。klarhoefer etal.(2010)已经证明了含氧气氛中的等离子体处理氧化了木质素的表面，产生了羟基，羰基和羧基。
3. 研究的基本内容与计划
研究内容：
1、研究氧等离子体处理工艺条件（包括处理处理功率、处理时间等）对酶解木质素表观结构的影响；
2、研究氧等离子体处理工艺条件（包括处理处理功率、处理时间等）对酶解木质素表面化学特性的影响；
3、研究氧等离子体处理工艺条件（包括处理处理功率、处理时间等）对酶解木质素胶合力的影响；
4、探讨氧等离子体自由基引发活化酶解木质素及强化其胶合力的机理
研究计划方案：
试验方案
序号 | 处理功率（W） | 处理时间(min) | 处理气体 |
T1 | 200 | 0 | O2 |
T2 | 1 | ||
T3 | 3 | ||
T4 | 5 | ||
T5 | 7 | ||
P1 | 0 | 3 | O2 |
P2 | 50 | ||
P3 | 100 | ||
P4 | 200 | ||
P5 | 300 |
上表为探寻不同处理条件对木质素化学结构，表观结构，以及胶合性能影响的实验方案。
1. 对于木质素化学结构的研究，主要测定其官能团的变化情况，包括甲氧基、羟基（总羟基、酚羟基、醇羟基）、羰基、羧基。主要用到的测定方法有甲氧基测定法、乙酰化法、差示光度法（△ε-方法）、非水电导滴定法以及硼氢化钠还原法。这些方法将用于测定特定官能团的前后含量，为机理分析提供数据支持。
2.对于木质素表观结构变化的研究，将借助于电子显微镜和离子显微镜。
3.对于木质素胶合性能的影响，主要通过测试由其作为胶黏剂压制成的复合材料的性能情况来判断。以下是工艺路线：
1）将块状酶解木质素敲碎，放入植物粉碎机中进行粉碎，然后对粉碎后的酶解木质素粉末进行筛分，选取100目以下的酶解木质素粉末，密封陈放。
2）将粉末状酶解木质素与纤维以一定的比例混合，均匀搅拌之后，手工铺装，板坯幅面为300mm300mm4mm，在垫板上铺上浸渍纸。
3）将铺装好的复合材料板坯放入热压机中，设计试验的板坯厚度为4mm，根据酶解木质素添加量、热压温度以及含水率的不同，选择不同的热压工艺条件。
4）将压好的板子在温度20℃，相对湿度60%的环境中陈放超过24小时之后，按照规格锯切成适合测量用的试件，再进行物理力学性能的测试。
之后参照中密度纤维板国家标准（GB/T117182009）的要求对板材进行性能测试.测试的项目包括静曲强度（MOR）、内结合强度（IB）和24h吸水厚度膨胀率（24h TS）。
4. 探讨氧等离子体自由基引发活化酶解木质素及强化其胶合力的机理，这里将用到XPS，ESR等设备来帮助分析。
4. 研究创新点
氧冷等离子体处理方案具有无污染，可控，干法化的优点。对于生物乙醇的生产剩余物酶解木质素的附加值利用，有利于降低生物乙醇的生产成本。同时，用改性后的酶解木质素作为胶黏剂所制备的无醛复合材料有着环保等巨大优势，其产品可广泛应用于家具等木制品生产领域。
