废弃木质素回收利用制备可持续木质复合材料：提升力学性能与疏水性的绿色策略

这篇研究创新性地利用废弃木质素（SL/DL）作为天然粘合剂，通过热压工艺（180°C, 30 MPa）制备杨木复合材料。结果表明，6%硫酸化木质素（SL）和脱碱木质素（DL）处理的板材展现卓越力学性能（拉伸强度达549.86 MPa），10% DL样品接触角达111°显著提升疏水性。研究为绿色人造板（不含甲醛）和生物降解塑料开发提供了可持续解决方案。

　　

微观结构分析

扫描电镜（SEM）显示，未经处理的杨木表面存在明显裂纹和管孔（图2a），而经热压处理的板材（HP板）结构更致密（图2b）。添加6%木质素的复合材料（SL/DL板）表面裂纹减少，但DL板在5000倍镜下可见更多颗粒聚集（图2e-f），可能与木质素π键堆积相关。截面分析表明，木质素涂层通过高温熔融形成新的化学键，使纤维结合更紧密（图2k-l），其中SL板密度达1.52 g/cm³，显著高于DL板（1.31 g/cm³）。

力学性能突破

6% DL板表现出最优综合性能：拉伸强度549.86 MPa（较原木提升300%），弯曲强度356.42 MPa（图3b,e）。热压工艺促使纤维素氢键重组，结晶度提升（DL板67.31%，SL板62.5%），自由羟基减少（FT-IR 3327 cm^-1峰增强）。XRD显示22.4°处（002）晶面衍射峰增强（图7b），证实材料稳定性改善。

疏水与热性能优化

10% DL板接触角达111°（图4d），水吸收率仅20.56%，远低于原木。热导率测试中，6% SL板达0.6625 W/m·K（图5b），红外热成像显示其温度分布最均匀（图6）。燃烧实验表明，木质素碳化层使SL板火焰扩散速度降低50%（图5d）。

化学组分调控

化学分析显示，木质素涂层使复合材料木质素含量显著增加（图7c），而纤维素（2918 cm^-1特征峰）和半纤维素（1713 cm^-1）含量保持稳定。脱碱处理木质素的苯环共轭结构（1588 cm^-1）更利于纤维结合（图7a）。

应用前景

该研究为开发无甲醛建筑板材（如地板、墙板）提供了新思路，其增强的力学强度、疏水性和阻燃性（UL94标准）可延长材料使用寿命。未来可探索木质素在电磁屏蔽（EMI）和可穿戴设备中的应用潜力。