隨著石油資源的短缺，利用可再生的生物質制備燃料和化學品已經成為當前的一個研究熱點，植物生物質是生物資源中的重要組成部分，其主要組成包括纖維素、半纖維素和木質素。其中，木質素是僅次于纖維素的一種最豐富的可再生天然高分子聚合物。目前木質素作為一種非纖維化合物主要變成工業廢物(如造紙工業中的黑液)被棄掉，并造成深度的環境污染，成為與木質素有關工業(如造紙工業)發展的難題。將生物質廢物木質素轉變成高附加值的化學產品是提高生物質利用效率的一個經濟環保的好方法。最近開發的將造紙黑液直接濃縮噴再經霧干燥成粉體的技術為該難題提出了一個解決方法，使木質素變廢為寶。

　　目前，木質素主要作為廉價的低效減水劑用于建筑業。隨著建筑業的發展和技術進步，更多高效價高的減水劑產品問世，如聚縮酸、萘磺酸鹽、密胺及內保養型減水劑，同時現產的木質素由于本身官能團和分子鏈結構的限制，和這些高效減水劑的復配性也比較差，降低了木質素類低效減水劑的市場需求，增大了與木質素有關工業(如造紙工業)的發展難度，制約了與之相關的循環經濟模式的發展，特別是限制了以使用麥草、蘆葦、玉米桿、苧麻、竹子為原料的制漿業以健康的循環經濟模式的發展方式。因此，為提升木質素類產品的價值，需要開發高效、低能耗、低成本的生產技術，對木質素進行改性，根據需要對其活性官能團和分子結構進行相應調整，提高其自身的減水性能，并改善與聚羧酸、萘磺酸鹽、密胺及聚酰胺類內保養型高效減水劑的適配性，降低其成本和對石油產品的依賴性。

　　我們進行了實驗，主要原料包括，木質素A(禾木牌普通木質素磺酸鹽)，木質素B(山東某造紙廠的堿木質素)；羧基化改性劑1，羧基化改性劑2，羧基化改性劑3；胺基化改性劑1，胺基化改性劑2，胺基化改性劑3；萘磺酸改性劑1，萘磺酸改性劑2，萘磺酸改性劑3；催化劑1，催化劑2，催化劑3；交聯劑l，交聯劑2，交聯劑3；自由基引發劑1，自由基引發劑2；亞硫酸鈉；甲醛；拉法基水泥，琉璃河水泥，冀東水泥；聚羧酸A，聚羧酸B；萘磺酸鹽A(邯鄲市恒生混凝土外加劑有限公司)，萘磺酸鹽B，萘磺酸鹽C。

　　木質素復配增容增效劑的制備主要分為3步，首先以堿木素或木質素磺酸鹽為原料，配成10~60wt.％水溶液，加入一定的交聯劑（1%~20%）和催化劑(0.1%~1%)，在一定溫度(50℃~90℃)下反應30~120分鐘，對木質素分子鏈進行適度交聯擴鏈；然后根據需要和木質素復配的減水劑種類(如聚羧酸)，加入適當的改性劑(如羧基化改性劑)和引發劑，在一定溫度(60℃~95℃)下反應30~120分鐘，通過引發共聚合反應，將適當的改性劑(如羧基化改性劑)接枝到木質素上；最后加入磺化劑(1%~10%)及甲醛(2%~5%)，在一定溫度下(85℃～95℃)對其進行適度磺化和縮合反應半小時左右，獲得性能穩定的產物———木質素復配增容增效劑。根據需要和木質素復配的中高效減水劑種類，選擇適合的改性劑種類，通過上述方法就可制備出適合不同中、高效減水劑的木質素復配增容增效劑，如聚羧酸用木質素復配增容增效劑、萘系用木質素復配增容增效劑、聚酰胺類內保養型木質素復配增容增效劑等。

　　聚羧酸復配用木質素復配增容增效劑A的效果

　　根據不同聚羧酸(如聚羧酸A)的分子量和官能團種類和比例，使用木質素A和合適的羧基化改性劑種類，通過上述的制備方法制備出適合聚羧酸A的木質素復配增容增效劑，對該類木質素復配增容增效劑對木質素和聚羧酸A復配時在不同水泥中的應用效果進行研究。如無特殊說明木質素復配增容增效劑占木質素用量的10wt.%。

　　表l是和純聚羧酸比，木質素復配增容增效劑A對木質素和聚羧酸復配后在標準拉法基水泥中的應用情況。從表1中數據可知，使用28%普通的禾木牌木質素和聚羧酸復配時，雖然初始砂漿的流動度和擴展度比單獨使用聚羧酸稍微下降，但是1小時后砂漿就失去了流動性，基本不適合泵送劑的要求。而通過加入木質素復配增容增效劑A，當木質素用量從25％增高到30%，其初始和1小時的砂漿流動性和單獨使用聚羧酸時的基本一樣，其坍落度和聚羧酸的基本一樣，在用量為28%時可明顯減少坍落度的損失，所制備的混凝土7天強度在木質素用量為25%時和聚羧酸基本一樣，當木質素用量為25%時增加到30%時，降到聚羧酸的75%?？梢姡举|素復配增容增效劑A可顯著提高普通木鈉和聚羧酸的相容性。

　　我們也考察了木質素復配增容增效劑A對普通木鈉和聚羧酸復配后對品種水泥，如琉璃河水泥、冀東水泥，以及摻雜粉煤灰的混凝土的適用性。表2是木質素復配增容增效劑A對木質素和聚羧酸復配后在琉璃河水泥中的應用情況。從表2中的數據可知，通過加入木質素復配增容增效劑A，當木質素用量從20%增加到33%，其初始砂漿流動性比使用純聚羧酸時稍微下降，l小時的砂漿流動性在仍可基本保持和使用純聚羧酸時的一樣，有些還略微升高(如33%用量)；其坍落度和聚羧酸的基本一樣，所制備的混凝土3天強度比使用純聚羧酸有顯著提高，當木質素用量為33%時仍比純聚羧酸高1.9倍?？梢?，在琉璃河水泥中應用時，木質素復配增容增效劑A可顯著提高普通木鈉和聚羧酸的相容性和使用效果，并可提高混凝土的3天強度。但是，當考察該品種聚羧酸在冀東水泥中的使用效果時，發現其砂漿流動性和坍落度均下降很多，使用木質素復配增容增效劑A只稍微提高普通木鈉和聚羧酸的相容性和使用效果，說明該類聚羧酸不適應冀東水泥，可能是由于冀東水泥中成分與標準拉法基水泥和琉璃河水泥相差太遠的緣故。我們正在針對冀東水泥選擇合適的聚羧酸，并改進木質素復配增容增效劑來提高聚羧酸和木質素的相容性。

　　聚羧酸復配用木質素復配增容增效劑B的效果

　　我們也使用堿木質素為原料通過實驗以普通木鈉為原料的方法制備出另外的木質素復配增容增效劑B，考察該增容增效劑B在對木質素和聚羧酸復配后在摻粉煤灰水泥中的應用情況（見表4）。從表4中數據可知，當水泥中添加27%的粉煤灰后，該類聚羧酸的流動性比沒加粉煤灰的顯著下降，添加26%的堿木素對提高聚羧酸與添加27%的粉煤灰水泥的適應性效果不明顯；而添加33%的木鈉和26%含復配增容增效劑B的木鈉后，均可提高聚羧酸與添加27%的粉煤灰水泥的適應性，其中含復配增容增效劑B的木鈉可明顯提高添加27%的粉煤灰水泥的砂漿流動性，甚至高出單用聚羧酸時，未添加27%的粉煤灰水泥的砂漿流動性。我們也考察了該類復配增容增效劑B對普通木鈉和聚羧酸復配的增容增效效果在摻雜粉煤灰的琉璃河水泥中的應用效果（見表5）。從表5中數據可知，通過使用木質素增容增效劑，在普通木鈉含量占整個聚羧酸含量26%時，摻粉煤灰27%的琉璃河水泥砂漿的流動度仍可達到和使用純聚羧酸時的一樣?？梢姡举|素復配增容增效劑B可明顯提高聚羧酸在添加27％的粉煤灰水泥中的適應性。

　　為提高木質素復配增容增效劑在冬季施工時對木質素和聚羧酸的復配性及其在水泥中應用的效果，我們也考察了木鈉、堿木素及添加復配增容增效劑B的木鈉在2℃時的應用效果，如表3所示。從實驗數據可知，在低溫下堿木素不會提高聚羧酸在水泥中的應用效果；但是禾木牌普通木鈉可以提高聚羧酸在水泥中的應用效果；和純普通木鈉比，添加有木質素復配增容增效劑B可以明顯改善禾木牌普通木鈉和聚羧酸的復配性，顯著提高冬季施工時砂漿的流動性和保坍性。同時可見，和純聚羧酸比，添加普通木鈉、堿木素和木質素復配增容增效劑B可明顯提高混凝土3天強度，其中木質素復配增容增效劑B的效果明顯優于普通木鈉和堿木素。通過木質素復配增容增效劑B可明顯提高聚羧酸在冬季施工時的功效。

　　萘系用木質素復配增容增效劑C的使用效果

　　由于國內目前的中高效減水劑中仍然以萘系為主，約占減水劑市場的50%~70%，而木質素和萘系減水劑的復配性很差，一般只在萘系中添加5.8%左右，再多其混凝土的流動性、和易性和力學性能就大幅度下降。為提高木質素的摻加量，降低萘系減水劑成本和提高混凝土性能，很有必要針對萘系減水劑開發出萘系用木質素復配增容增效劑。為此，我們也開發出了萘系用木質素復配增容增效劑C系列。其對木質素和萘磺酸的復配性的效果如表6所示(注：在萘磺酸鹽中添加10%的普通禾木牌木質素基本和純萘磺酸鹽的減水效果一樣)，當使用增容增效劑Cl和C2時，在萘磺酸鹽中添加高達15%的木質素，其半小時的凈漿流動度仍達到或高于只添加10%木質素時的凈漿流動度；而使用C3時，添加劑15%，凈漿流動度就有所下降；當使用Cl時，木質素添加到17.5%，凈漿流動度就變得勉強能用；到20%后，凈漿流動度就變得比較差了。

　　聚酰胺類內保養型減水劑復配用木質素復配增容增效劑的使用效果

　　目前高檔高效減水劑的發展方向是具有內保養型的減水劑，其分子鏈的結構特點是含有強吸水的酰胺基團和緩釋性能的一些基團。我們也以木質素為骨架制備了一批含酰胺基和一些其他具有緩釋性能基團的和內保養型的減水劑復配用增容增效劑。初步結果表明，它們對提高木質素和內保養型的減水劑的復配性有極大的提高效果。

　　通過我們開發的交聯擴鏈、共混接枝改性和適度磺化和縮合穩定工藝，成功制備了木質素和其他中、高效水泥減水劑復配用增容增效劑。制備的聚羧酸復配用木質素復配增容增效劑可使木質素在聚羧酸中的復配度提高到約30%，復配后砂漿的主要指標(如0小時和1小時的擴展度、坍落度)達到單獨使用聚羧酸的指標，混凝土的部分指標甚至超過單獨使用聚羧酸的指標(如3天或7天強度)，特別是在添加粉煤灰的混凝土中使用，通過使用復配增容增效劑，添加26%木質素的混凝土擴展度顯著超過單獨使用聚羧酸時的指標，同時使用復配增容增效劑時，添加木質素可明顯提高混凝土的冬季施工能力。制備的用于提高萘系減水劑和木質素復配效果的增容增效劑，可明顯提高木質素在萘系減水劑中的用量，目前在不降低半小時復配的萘系減水劑凈漿流動度的前提下，木質素摻量可達15%以上。初步實驗結果表明，制備的聚酰胺類內保養型減水劑復配用木質素復配增容增效劑，對木質素和該類減水劑的復配效果有明顯提高作用?？傊_發的木質素復配增容增效劑可大幅度降低各類中、高效減水劑的使用成本，同時提高復配后在砂漿水泥和混凝土中的使用效果，顯著降低水泥減水劑市場對石油產品的依賴性，其生產工藝也具低碳經濟的特點，很值得推廣。